熱衝撃試験とは
熱衝撃試験とは、試験したい製品を高温・低温環境下に繰り返しサイクルでさらし、周囲の温度変化に対しどの程度耐性があるか確認するための試験のことです。
周囲の温度条件によって受ける影響を確認する試験のことを環境試験といい、他にも低温試験・高温試験・高温高湿試験などがあります。また、熱衝撃試験とよく似た試験でヒートサイクル試験という試験があります。
ヒートサイクル試験は低温と高温をゆっくりと行き来するのに対し、熱衝撃試験では短時間で行き来するので急激な温度変化に対する耐性を確認できます。
熱衝撃試験の使用用途
熱衝撃試験はヒートサイクル試験同様、熱膨張率の違いによって起きる損傷についてのみ確認が可能です。
特に多数の熱膨張率をもつ物質が入っており温度変化によって損傷が起きやすい電子部品や、大きな温度変化にさらされるかつ高い安全性が求められる自動車関連の部品などの耐久性評価に適しているといえます。
温度耐性の低い素材を使用した部品であればヒートサイクル試験では問題がなくても熱衝撃試験で耐久性に問題があると発覚する場合もあります。
そのため周囲の急激な温度変化にさらされる製品についてはヒートサイクル試験と合わせて試験を実施する場合が多いです。
熱衝撃試験の原理
製品は通常温度が高い条件では膨張し、温度が低い条件では収縮するので周囲の急激な温度変化によって製品の膨張と収縮が繰り返されます。熱で膨張したり収縮したりする程度は素材によって異なり、熱膨張係数で表されます。
熱膨張係数が大きく異なる素材を同時に使用している場合、素材同士の間で応力がかかり、はがれや亀裂などの物理的損傷が引き起こされます。わずかな損傷が積み重なることで製品自体が劣化し、場合によっては動作に影響を及ぼすこともあります。
急激な温度変化がどの程度繰り返されることで製品に問題がでるかを確認することで、品質を担保できる期間を推定することが可能です。
自動車部品など、高い安全性や信頼性が保証されている製品の場合、一部が劣化することで本体にも影響を及ぼしかねないため余裕をもった条件で部品に異常が起きないことを確認した上で導入が決定されます。