衝撃試験タイプ：振動試験

部品や製品に、実際の使用環境で振動を与えて、信頼性・耐久性などを評価する試験です。
ここでは、縦振動・横振動などの振動試験について説明します。

研究開発・試験に携わる方は必見！材料・製品の品質管理に欠かせない“試験機”について、基礎知識から運用ノウハウまでを徹底解説します。

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製品自体の耐久性のほか、梱包材の耐久性も試験の対象になります。縦振動・横振動のほか、サイン波・矩形波・ランダム振動などの振動パターンがあります。さらに、これらの周波数を変えることで、さまざまな使用環境を再現することができます。温度や湿度の変化を組み合わせて、複合環境試験を実施している例もあります。

振動や衝撃による影響には、部品の亀裂や破損、接触部分の摩耗・摩擦による表面状態の変化、ねじ・ボルトの緩み、電気的・機械的定数の変化などが挙げられます。一般には、製品の試作や実験・検査の段階で行われ、製造業を支える不可欠な評価手段として重要な役割を担っています。

計測の概要

衝撃加速度や衝撃を受けた製品のひずみを計測します。また、試験対象が電気/電子製品である場合は、製品の動作の状態も確認します。

評価対象: 車載部品、小型携帯端末、スマートフォン、タブレットなどの振動環境で使用されるようなもの。

得られるデータ: 耐加速度、耐振動性、ひずみ、たわみなど

キーエンスからのご提案

振動加速度や試験後の製品のひずみを計測することができます。また、試験の開始から終了まで、長期間の試験データもすべて記録することができます。

「マルチ入力データロガー（NRシリーズ））」に「加速度計測ユニット（NR-CA04）」を組み込むと、振動加速度データを記録することができます。加速度計測ユニットは、圧電素子型の加速度センサを直接接続できる加速度計測ユニットで、電荷出力型加速度センサおよび電圧出力型（プリアンプ内蔵型）加速度センサの両方に対応しています。

「CMOSレーザアプリセンサ（ILシリーズ）」ならレーザによる非接触測定なので、試験片から離れた位置に設置でき、取り付けが簡単で角度も自由です。また、「高速・高精度デジタル変位センサ（EX-Vシリーズ）」なら、振れや微振動の計測もできます。これらを組み合わせることで、計測の自由度が向上します。

ジェットエンジンやガスタービンエンジンのタービンブレードなど、高温環境での耐熱性や高回転での遠心力、高速での振動などによる疲労は、「超音波疲労試験機」で試験します。

例えば、ジェットエンジンやガスタービンエンジンのタービンブレードは、Ni（ニッケル）基単結晶合金でできており、優れたクリープ特性を発揮します。
しかし、タービンブレードの振動の周波数は、条件によっては数kHzという高サイクルになり、10の9乗回（ギガサイクル）を超える場合もあります。
この高サイクル疲労試験を一般的な油圧サーボ疲労試験機で行うと、10の9乗回に達するには約3年、電磁共振式疲労試験機でも約3～4か月を要することになります。

超音波疲労試験機は、超音波の共振により振動を発生させ、20 kHzという繰り返し速度を実現します。これにより、10の9乗回試験に要する時間を約1日に短縮、実機が発生する振動と周波数と同じ条件で試験することができます。
超音波疲労試験機は、ギガレベルのサイクル疲労特性を評価する上で、有効な装置であるといえます。

「質量」とは、物体が持っている「エネルギー」のことです。宇宙のどこへ行っても同じ値であり、「kg（キログラム）」や「t（トン）」という単位で表されます。
一方「重力」とは、物体と物体（質量と質量）が互いに引き合う力（引力）に天体の自転による重力加速度を乗じた値です。「kg･m/s2」という単位で表されます。

重力加速度は天体によって異なるので、同じ質量の物体でも、天体によって重力は異なります。例えば、月で働く重力は地球上の約1/6です。同一天体上でもその中心からの距離によって異なります。例えば、地球では赤道付近で小さく、北極や南極では最も大きくなります。また、重力には引力の他に「斥力」もありますが、引力だけが確認されており斥力は確認されていません。よって、一般に「重力」というときは、物体同士が引き合う力を指します。

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