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シャルピー衝撃試験・アイゾット衝撃試験・引張衝撃試験とは?About Impact Tester

  • 衝撃試験機(シャルピー)
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  • 測定原理図
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  • アイゾット衝撃試験
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  • 引張衝撃試験(テンサイル衝撃試験)
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概要

シャルピー衝撃試験・アイゾット衝撃試験・引張衝撃試験は、振り子形衝撃試験の一種です。振り子(ハンマー)で試験片に衝撃荷重を与える試験方法で、プラスチック材料などの耐衝撃性、粘り強さ、脆さの評価判定に使用されています。通常、試験片には応力を集中させるためにノッチ(切り欠き)加工を行います。 

 

試験方法 試験の概要 試験規格
シャルピー衝撃試験 試験片の両端を支え、ノッチ(切り欠き)の背面側をハンマーで打撃して破壊させたときの衝撃の強さを評価します。プラスチックの衝撃試験において現在主流となっている試験方法です。
  • JIS K 7111
  • ISO 179
  • ASTM D6110
アイゾット衝撃試験

試験片の一端を締め付けて固定し、ノッチ(切り欠き)のある側をハンマーで打撃して破壊させたときの衝撃の強さを評価する方法です。固定の際の締め付け圧力が誤差の要因となるため、必要によりトルクレンチなどで一定の締付圧に調整します。

  • JIS K 7110
  • ISO 180
  • ASTM D256

引張衝撃試験

(テンサイル衝撃試験

試験片に引張方向の衝撃を与え、衝撃的速度で引張破断するときのエネルギーを測定する方法です。クロスヘッドインヘッドタイプ(ASTM、ISO、JIS)とインベースタイプ(ISO、JIS)があります。軟らかすぎる・薄すぎる・衝撃値が大きすぎるなどの理由で、シャルピー衝撃試験やアイゾット衝撃試験が難しい材料に適用できます。

  • JIS K 7160
  • ISO8256
  • ASTM D1822

原理

最初にハンマーの持ち上げ角αの位置から落下させて試験片を破断し、残ったエネルギーにより反対側に振り上がる角度βを測定し、試験片を破断するのに要したエネルギーを算出します。
したがって最初のハンマーが持つエネルギーE1、および試験片破断後ハンマーが振り上がったときの示すハンマーのエネルギーE2は、それぞれ次式で表されます。

E1=WR(1 ーcosα) (1)
E2=WR(1 ーcosβ) (2)

このとき、試験片を破断するのに要したエネルギーE は、

E=E1 ーE2=WR(cosβーcosα)(3)

α:ハンマーの持ち上げ角(150°)
β:試験片破断後のハンマーの振り上がり角
E:試験片を破断するのに要したエネルギー(J)
WR:ハンマーの回転軸周りのモーメント(N・m)

 

※試験片の破断エネルギーは理論上上記(3)によって算出しますが、実際はハンマーの軸受部の抵抗損失、風損があるのでその補正式を示します。ハンマーの軸受の抵抗損失エネルギー、風損をL とすると、

E-L=WR{(cosβ-cosα)-(cosα′-cosα)(α+β/α+α′)}(4)

β:持ち上げ角より振り下ろし試験片破断後反対側に振り上がった角度
α:持ち上げ角
α′ :試験片をとりつけないでαの角度から振り下ろし反対側に振り上がった角度

衝撃値は、

Ak=E/A 又は Ak=(E-L)/A (5)

A:試験片の断面積
Ak:衝撃値(kJ/㎡)

引張衝撃試験ではクロスヘッドの補正も行います。

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