プラスチック向け衝撃試験

衝撃試験は、より速い変形速度での材料の挙動を決定するために使用されます。振り子衝撃試験機、落下重量試験機、および高速試験機を使用して、衝撃荷重を受けるプラスチックの挙動を測定します。

業種別パンフレット：プラスチック＆ゴム PDF 9 MB
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衝撃試験向け試験システムの比較

計装化落重試験機

計装化落重試験機 には、力を正確に測定し、測定値をすばやく取得するための力センサーと光バリアがあります。
パンクチャ―試験時の力・変位の完全なダイアグラムをプロットできます。
これらのグラフは、力点と吸収衝撃エネルギー特性値を計算するのに役立ちます。

高速試験機

高速試験機は、油圧ドライブで最大20 m/sの試験速度で駆動します。
常に計装化されており、高ひずみ速度下での高速引張試験、パンクチャ―および曲げ試験に柔軟に使用可能です。
衝撃試験と計装落重試験に関連する試験を行います。このタイプのマシンは、余剰エネルギーの観点で大きな利点があり、特別な制御の下試験中にほぼ一定の速度保持します。

クラシック落重試験機

クラシック落重試験機は、直線落下運動の原理に基づいて機能します。
衝撃用のマスがある定義された高さからリリースされます。
試験片に衝撃を与えた後にもう測定は他にないため、これらの単純な落錘重量試験機は、階段法または24時間体制でのgo / no go分析に使用されます。

クラシック振り子衝撃試験機

クラシックな振り子衝撃試験機は、衝撃後の振り子ハンマーの上昇の高さを測定することにより、標準化された試験片が破壊するまでに吸収する衝撃エネルギーを決定します。.
試験結果は衝撃強さまたはノッチ付き衝撃強さが得られます。これは、面積に関連して、たとえばkJ /m²で示されます。
パイプを試験する場合、振り子衝撃試験機は、試験結果の定量的な描写なしで、試験片の破損の合否分析にも使用されます。

計装化衝撃試験機

計装化衝撃試験機には、力センサーと高速測定値取得が装備されており、1秒あたり最大400万の力と時間の値を記録します。
衝撃エネルギー値に加えて、力とたわみ曲線や破壊靭性値など、他のデータをプロットすることもできます。

衝撃試験機による衝撃試験

振り子式衝撃試験には4つの標準的な試験方法があります：

シャルピー試験 (ISO 179-1, ASTM D6110)
計装化シャルピー試験 (ISO 179-2)
アイゾット試験 (ISO 180, ASTM D256, ASTM D4508) 及び "ノッチのない片持ちの衝撃" (ASTM D4812)
衝撃試験 (ISO 8256 and ASTM E1822)
ダイナスタット衝撃試験 (DIN 53435)

ISO と ASTM 衝撃試験の違い

ISOによる試験では、各振り子ハンマーは、公称初期ポテンシャルエネルギーの10％〜80％の範囲で使用できます。ASTMではこれが85％まで許容されています。

ISOとASTMの基本的な違いは振り子サイズの選択にあります。ISO規格では、振り子のサイズ間のオーバーラップは非常に小さいことが多いですが、可能な限り最大の振り子ハンマーを使用する必要があります。この要件は、試験片貫通時の速度損失をできるだけ低く抑える必要があるという考えに基づいています。ASTMでは、標準の振り子ハンマーの定格初期ポテンシャルエネルギーは2.7ジュールで、それ以上のサイズはすべて2倍にすることが推奨されています。ここでは、範囲内で最小の可能なハンマーをテストに使用する必要があります。

試験方法と振り子衝撃試験機の比較

シャルピー衝撃試験 (ISO 179-1, ASTM D6110)

ISO 10350-1の単一点データの規格から言えば、ISO 179-1に準拠したシャルピーが推奨される試験方法です。試験は、端面衝撃（1eU）のあるノッチのない試験片で実行するのが好ましいとされています。試験片がこの試験アレンジにて破損しない場合、試験はノッチ付き試験片を使用して実行されます。したがって、試験結果は直接的に比較で出来ません。ノッチ付き試験片を使用しても試験片が破損しない場合は、衝撃引張法を採用します。

シャルピー衝撃試験の利点：

アイゾッド試験とは対照的に、シャルピー試験は適用範囲が広く、層間剪断破壊や表面効果を示す材料の試験に適しています。
さらに、シャルピー法は低温での試験に適しています。試験片サポートがノッチから離れているため、試験片の大事な領域へ熱伝達が防止されます。

計装化シャルピー衝撃試験 (ISO 179-2)

力の時系列をプロットすることにより、高品質測定技術を使用した二重積分により、高精度の力/時間曲線が可能です。得られたデータは様々な用途で使用されています。

材料の挙動への理解を深める追加の特性値
破壊靭性特性値
力/変位曲線を使用して、オペレーターに依存しない自動破断タイプの決定

測定値曲線は常に特性変動を示します。これらは、試験片の形状、寸法、およびポリマーの弾性率に相関している周波数を持つ試験片の変動です。

計装化のもう一つの大きな利点は幅広い測定レンジです。通常の振り子衝撃試験機と違い、エネルギーの替りに荷重を測定しています。測定制御装置により、公称力の1/1000程度の正確な測定が可能であるため、測定可能な衝撃エネルギーの下限は、通常、試験の継続時間と測定要素の固有振動数によって決まります。このため、ISO 179-2に記載されている測定範囲全体を、2つの計装された振り子ハンマーでカバーすることが可能です: 2.9 m/sの衝撃速度用の5ジュールの振り子と、3.5 m/sの衝撃速度用の50ジュールの振り子。これと同じく、アイゾットと衝撃引張も計装化されます。

アイゾット衝撃試験 (ISO 180, ASTM D256, ASTM D4508, ASTM D4812)

ASTM規格では、ASTM D256のアイゾット試験法が一般的に使用されています。ここではノッチ試験片が常に使用されます。
あまり使用されない方法としては、ASTM D4812で説明されているノッチの無い片持ち衝撃試験法です。これは、アイゾッド法に似ていますが、ノッチのない試験片で実行されます。
小さな試験片しか製造できない場合は、ASTM D4508に準拠したチップインパクト法を使用できます。ダイナスタット衝撃試験に相応するものです。

ダイナスタット衝撃試験 (DIN 53435)

一部のドイツの自動車メーカーは、Dynstat衝撃法を使用して小さな試験片で試験をしています。この方法の利点は、比較的小さな部品から採取された非常に小さな試験片を使用できる点にあります。
この方法はDIN規格にのみ記載されています。

試験プレート上のパンクチャ―試験

穿孔試験 は特に成形材料で行われています。.このタイプの試験では、薄いプレート上で高ひずみ速度によって引き起こされる多軸応力状態を再現します。試験結果は：時間または力/変位と、曲線の特性点のたわみと最大荷重の両方を表す単一点データです。

この試験は以下の規格に記載されています：ISO 6603-2 及び ASTM D3763.ISO 7765-2 は規格の派生であり、フィルムの試験に使用されます。

試験は落下高さ1mを使用して実行されます。これは、4.43 m/sの衝撃速度に相当します。落重のポテンシャルエネルギーは、試験片が吸収する穿孔エネルギーの2.73倍以上である必要があります。これにより、規格に確実に準拠する、速度低下を衝撃速度の最大20％に制限しています。

特に、ポリカーボネートなどの粘性ポリマーの場合、圧子の先端で摩擦が発生し、試験結果の大幅な誤差につながります。このため、規格では、圧子は軽く潤滑する必要があるとされています。

低温で試験をするには、十分な時間試験プレートを試験温度に調整する必要があります。試験温度によっては、市販のクーラーを使用できます。市販のクーラーは試験装置の近くに配置してください。試験実行には、試験片をクーラーから取り出し、落重試験機セットします。試験片セット後2，3秒で試験を行います。

HIT 230F 落重試験機試験片テーブルへ簡単にアクセスが出来るようにデザインされています。.両手リリースボタンでクランプし、動く全てのマスをカバーします。この操作によってオペレーターにリスクがなくなり、試験を数秒で実行できます。恒温槽を備えた装置とは対照的に、HIT 230Fは、使い勝手の良さと数多くの試験をこなす落重試験機です。

高速試験機による衝撃試験

HTM高速試験機はプラスチック試験において幅広い用途で使用されています。試験速度が非常に速く、力の範囲が広いため、引張試験や圧縮試験で柔軟に使用できます。恒温槽を組み込んで、広範囲の温度で試験を行うことも可能です。

高速試験機による試験方法の比較：

ISO 6603-2、ASTM D3763、ISO 7765-2などの高速試験機による穿孔試験

プレートまたはフィルムの多軸貫通試験（ISO 6603-2、ASTM D3763、ISO 7765-2など）

このタイプの試験では、薄いプレート上で高ひずみ速度によって引き起こされる多軸応力状態を再現します。試験結果は：力/時間または力/変位と、曲線の特性点のたわみと最大荷重の両方を表す単一点データです。試験速度は4.4m/sで、試験中に20％を超えて低下することはありません。HTMは油圧のアキュミレータードライブを使用するため、速度の著しい低下はありません。HTM試験機は、ピストンストロークセンサーで正確な変位と現在の速度を測定します。落重試験機と比較すると、力信号と間接変位測定値の二重積分は必要ありません。コンパウンドの開発では、試験結果の統計的検証に大規模な試験シリーズが必要な場合、穿孔試験は、自動化された試験片供給のためロボットを使うことがよくあります。HTMは、その便利な制御機能により、このタイプの自動化に最適です。

ISO 18872かあるいは自動車業界の規格に基づいた高速引張試験

高速引張試験は、高ひずみ速度での引張特性値を提供します。試験はダンベル状の試験片で行います。振り子衝撃試験機によって行われる衝撃引張試験（ISO 8256、ASTM D1822）は、吸収された衝撃エネルギーの値のみを提供しますが、高速引張試験の引張特性値は、非常に広いひずみ速度範囲にわたって求めることが出来ます。