압축실험

소개글

압축실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 제 목

Ⅱ. 서 론

Ⅲ. 실험 목적

Ⅳ. 실험기구 및 재료

Ⅴ. 이 론

Ⅵ. 실험 방법

Ⅶ. 실험결과 및 검토

본문내용

단상황을 주의깊게 관찰해서 고찰하여야 한다.
5. Barreling 거동현상에 대해
압축하중하에서 시편끝단면에서의 마찰력 때문에 끝부분에 제한적인 변형으로 인해 대칭적으로 보여질 수 있는 불균일한 횡단변형이다. <그림 4-6>참조.
<그림 4-6>는 57% 압축된 AISI 4030강의 원주시편이다. 사진은 시험시편을 연마하고 애칭해서 얻은 육안 확대도 사진이다. 크게 왜곡된 변형선은 시편끝과 하중고정축사이에 마찰력의 결과이다.
<그림 4-5>(a) 연강시험편의 압축에 의한 류더스帶의 발생
(b) 인장력에 의한 압축파괴 모양.
(c) 전단력에 의한 압축파괴 모양.
<그림 4-6> Illustration of Barreling
Ⅵ. 실험 방법
1. 시편제작 및 시험시 주의사항
1) 시편 제작시 주의사항
재료 시험의 목적은 그 재료가 사용 목적에 적당한가를 시험하는 것이므로, 시험 편의 채취 및 선택도 중요한 영향을 미친다. 다음은 시편을 준비함에 있어 고려되어야 할 사항들이다.
① 시편은 실제 사용하는 상태와 같은 것을 사용하고, 실험하중도 유사한 조건을 선택하는 것이 필요하다.
② 시편의 채취 방법에 따라 성질의 변화가 생기지 않도록 주의 해야 한다.
③ 실제 압연재, 경화된 강철 및 주철 등의 각종 재료에 대하여 시편으로서의 균일성 여부를 검토하고 기계적으로 처리하는 것이 좋다. 특히 주물에서는 시편의 주조 표면 상태가 직접적으로 영향을 주게 되므로 그 점을 잘 고려해야 한다.
④ 시편을 제품의 일부에서 채취할 때는 제품에 여유를 붙여야 한다.
⑤ 방향성도 잘 생각하고, 시편의 치수 및 시험기의 용량 등에 따라 적당한 시험 방법을 선택해야 한다.
⑥ 시험 목적에 따라 하중속도 및 온도에 대한 조건을 선택한다.
⑦ 시편의 치수는 될 수 있는 대로 정확해야 한다.
⑧ 시험 결과를 기록할 때에는 가능하면 시편의 이력에 대한 내용을 기입하는 것이 좋다. 즉 시편의 제작 방법, 기계적 처리, 시편의 채취 위치, 형상, 치수, 시험기의 종류와 용량, 시험온도, 하중속도 등을 기입하는 것이 필요하다.
2) 좌굴(buckling)
좌굴이란 긴 기둥이 축방향의 압축하중을 받으면, 재료의 비례한도 이하의 하중으로도 기둥은 휘어지게 된다. 이러한 현상을 좌굴이라 한다.
좌굴은 가급적 발생하지 않아야 하며, 이를 위해서는 시편장착시 평행도, 수직도 등이 정확히 맞추어져야 한다. 그러나 아무리 조심스럽게 준비를 하고 수행을 하여도 좌굴은 일어난다. 따라서 좌굴을 최소화하는 것이 최선이다.
좌굴을 최소화하기 위해서는
하중축의 일직성을 시험이 끝날 때까지 유지할 것
시험편가공시 평행도를 잘 맞추어야 한다.(5×10-4in/in)
표점거리 내의 평행부의 직경 또는 폭 및 두께는 1% 또는 0.05mm(둘중
작은 것) 이내
수직도는 3' 이내
표면가공을 정밀하게 할 것(1.6μm 이내)
2. 압축 시험 방법
1) 시편을 준비한다 - 지름측정, 표점거리 표시
2) 전원을 공급한다.
3) 시편의 한쪽끝을 상부 인장척에 고정한다.
4) 하부 크로스헤드를 시편의 크기에 맞게 이동하고 하부 인장척에 시편의 아래쪽을 고정한다.
5) 지침을 맞추어 0점을 조정한다.
6) 천천히 하중을 가하면서 실험을 한다.
7) 파단된 시험편의 끝을 잘 맞추어서 눌러 최소 직경과 평행부 길이를 잰다.
8) 실험후 결과값을 컴퓨터에 저장한다
- 압 축 시 험 기 -
Ⅶ. 실험결과 및 검토
압축강도 (kgf/cm)
압축변화률
단면변화률
황동
5270.95
26 %
44.8 %
알루미늄
4476.34
40.7 %
76.1 %
1. 황 동
2. 알루미늄
2. 산출 근거
시험전 시험편의 단면적
시험후 시험편의 단면적
최대압축강도 (σmax)
압축률 (εc )
단면변화율 (ψc)
4. 고 찰
이번 실험에서는 압축시편을 가지고 압축시험을 하였다. 압축시험은 간단히 기계만을 조작해서 얻을 수 있는 데이터로 금속시편의 여러 가지 성질들을 알 수 있기 때문에 상당히 유용한 실험방법이다. 우리의 실험에서는 주어진 시편을 가지고 인장시험의 데이터를 얻을 수 있었다.
하지만 시험편의 정확한 평형 상태를 유지 하지 않으면 시험은 올바르게 압축실험이 되지 않을 것이다. 만약 오차가 생긴다면 시험편의 평형상태를 알아 보아야 할 것이다. 그리고 압축실험도 조금만 부주의 하면 실험에 오차가 생기는 것은 물론 위험함으로 안전사고에 대단히 유의하여야 한다.
실험 중 하중이 가해 질 때 갑자기 쿵하는 소리와 함께 시편 전단이 깨져서 팅기는 바람에 실험실은 한바탕 공포의 도가니가 되기도 했다.
이론적으로, 탄소강은 연성파괴(재료가 파단에 이르기까지 탄성변형에 비해서 대단히 큰 소성변형을 일으키는 성질)가 일어나 necking현상 즉, 늘어난 후 파괴되고, 알루미늄은 취성파괴(파단될 때 까지 소성변형은 거의 보이지 않고 탄성한계를 넘자 마자 파단되는 성질)가 일어나 necking현상 없이 탄성한계를 넘으면서 45。로 파단되어야 하는 데 그리 만족할 만한 결과를 가져오진 못한 것 같다.
이는 재료시험기에 시편의 상하 부분을 물림에 있어, 같은 길이의 시편을 물려야 하는데 반해 한쪽을 많이 물린 결과 힘이 상하 양쪽에 골고루 전달되지 않아 나타난 현상 같다.
물론 시편의 원자 배열등의 재료 자체의 문제나 기타 다른 불순물들이 첨가될 가능성도 있다고 본다. 시편과 재료시험기가 더 정밀 했다면 연성과 소성에 있어 두 재료에 대해 이론에 근접한 결과를 얻을 수 있었음이 아쉽다.
알루미늄시편은 이론적으로는 취성파괴를 일으켜 파단될 때 까지 소성변형은 거의 보이지 않고 탄성한계를 넘자 마자 necking 현상 없이 파단된다.
이번의 실험을 통해 시편이 항복점을 지나 늘어지다가 끊어지는 과정을 직접 눈으로 봄으로서 실질적 응력과 변형량에 대한 관계를 알 수 있게 되었고 압축시험이 간단한 절차를 가지고 금속 시편의 많은 성질을 알아낼 수 있는 시험방법이라는 것을 알았고, 이것을 통해 금속의 내부의 상태, 예를 들면 결함의 존재확인(항복강도와 연신율 값의 비교) 같은 것도 대략적으로 알아내는 지표로 활용할 수 있다는 사실이 놀라웠다.

키워드

압축,   압축실험,   압연,   단조