シャルピー衝撃試験ってなんだ？

コンテストで行う衝撃試験についてまとめてみました。

シャルピー衝撃試験をChat GPTに説明してもらいました

シャルピー衝撃試験をChat GPTに説明してもらうと，

「シャルピー衝撃試験を中学生にもわかるように説明してください」とお願いすると

シャルピー衝撃試験は、材料がどれくらいの力で壊れるかを調べる実験です。具体的には、小さな金属やプラスチックの棒を用意して、真ん中に切れ目を入れます。そして、その棒を大きなハンマーのようなもの（振り子）で勢いよく叩いて、どのくらいの力で割れるかを測定します。この実験により、材料がどれだけ衝撃に強いか（靱性と呼ばれる性質）を調べることができます。

「それが誰の役に立つのか，中学生もわかるように説明してください」とお願いすると

シャルピー衝撃試験は、材料がどれくらい強いかを調べるために使われます。例えば、車や橋、飛行機などを作るとき、使われる金属が衝撃で簡単に壊れないか確認する必要があります。このテストで材料の強さを知ることで、より安全な製品や構造物を作ることができます。だから、シャルピー衝撃試験は、みんなの安全を守るためにとても役立つのです。

なかなかうまく説明してくれます。

ハンマーが大きくて20kgくらい？速い速度で試験片を壊します。音や壊れ方にも注目！

ねばいと硬いと強いってどういう関係？

実は高い強度（硬さ）と靱性（ねばさ）は似てるけど違います．
ただ硬さと強さには関係があるとされます．

こちらは硬さと引張り強さ（どのくらいの力で引っ張ると壊れるか？）

上の図は引張って壊れる力と硬さのグラフです。硬さが上がると大きな引っ張る力に耐えられるようになることがわかります。

こちらは硬さと衝撃値のグラフです。これをみると、硬くなると、ねばくくなる（衝撃を吸収できなくなる）ことがわかります。

佐々木は超高速でき裂を成長させて削り取っていく旋盤加工と衝撃特性は何らかの関係がありそうだと感じています。それなら、機械加工の時点で判断できたり、ボール盤の加工の音や切りくずで判断できる可能性があります。（試験の前に当てをつけられるし、試験片を小さくすることもできそう）

昨年のマテコンの動画

壊れ方とねばさの関係

壊れ方からその材料がねばいかどうかがわかります。

ねばいと金属であってもは大きく変形して壊れます。（延性破壊といいます）
ねばくないと、変形せずに壊れます。（脆性破壊といいます）

ですので、いろんな加工方法をためしてみて、音や加工のしやすさから、その材料の衝撃靱性を予測してみても楽しいかもしれません。