샤르피충격시험

소개글

샤르피충격시험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론 P.3~5
(1) 목 적 P.3
(2) 이론 및 원리 P.3~5
2. 본 론 P.5~7
(1) 시험편 P.5
(2) Charpy 충격 시험기 P.6
(3) 시험방법 P.6
(4) 실험 시 주의 사항 P.7
3. 결 론 P.7~9
(1) 실험 결과 P.7
(2) 용어 정리 P.7~8
(3) Charpy 충격 시험에 영향을 주는 요인 P.8
(4) 결론 및 고찰 P.9

본문내용

c : Jc값의 일종으로서, Jc를 대표하여 사용된다.
-천이온도(transition temperature)
시험편을 여러 가지의 온도로 시험하였을 때, 흡수에너지가 급격하게 저하(또는 상승)하거나, 파면의 겉모양이 연성에서 취성으로 (또는 취성에서 연성으로) 변화하는 등의 현상에 대응하는 온도.
-인성(toughness)
물리학에서, 재료가 지닌 점성(粘性)의 강도. [다른 힘에 의해서 파괴하기 어려운 성질을 말함.]
재료를 파괴하는 데 요하는 에너지의 크기로 힘과 거리의 곱으로 표현한다.
즉, 강도는 동일하나 연성이 큰 재료는 연성이 적은 재료보다 재료가 파괴되는데 더 큰 에너지를 소요하게 되며 큰 인성을 갖게 된다.
-연성(ductility)
파손후의 소성 변형률, 즉 처음 상태의 길이 또는 단면적과 파손후의 늘어난 길이 또는 수축된 면적의 차이로 표현된다. 연성을 나타낼 때 연신율과 단면수축률이 있는데 연신율은 (Lf - L0) /L0 로 표현하고 단면수축률은 (A0 -Af) / A0로 표시된다.
Lf : 파단후의 소재의 길이 L0 : 소재의 처음 길이
Ao : 소재의 처음 단면적 Af : 파단후의 소재의 단면적
-취성(brittleness)
물체가 연성(延性)을 갖지 않고 파괴되는 성질을 말하며, 물체에 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때, 영구변형을 하지 않고 파괴되거나 또는 극히 일부만 영구변형을 일으키는 성질을 말한다.
취성을 나타내는 대표적인 예로 유리를 들 수 있는데, 온도가 높아지면 취성을 상실한다. 대체로 고분자 물질은 저온이 될수록 유리상태가 되므로 취성을 나타내는 경향이 있다. 재료의 취성 정도는 보통 충격시험에 의해 비교 · 측정된다.
(3) Charpy 충격 시험에 영향을 주는 요인
① 시험편형상, 노치형상, 충격속도, 온도 등의 형상효과와 시험조건
② 화학성분, 열처리, 부식, 흑연화, 피로 등의 야금학적 제반인자
③ 용접, 소성가공, 기계가공 등의 가공조건
④ 중성자 조사
그림5. 충격시험에 영향을 주는 요인Ⅰ
그림6. 충격시험에 영향을 주는 요인Ⅱ
(4) 결론 및 고찰
먼저, 실험과정에서 오차를 발생시키는 원인들을 생각해보자.
① 시편의 표준 규격의 오차보다 적은 시편을 사용하여 실험을 하였기 때문에 가장 큰 오차의 원인이 될 수 있었다.
② 파괴 단면의 넓이를 측정함에 있어서 버니어 캘리퍼스가 노치 끝까지 들어가지 못한 것도 실험의 오차 중 하나이다.
③ 시편을 손으로 만들었기 때문에 완전한 평면이 아니었고 노치도 정확하게 만들 수 없었다. 우리가 만든 시편의 노치는 깊이도 정확히 맞지 않았던 것 같고, 시편의 정중앙에 위치하지 않은 것 같다.
④ 재료 파괴에 있어서 눈으로 팬듈럼과 노치 부분을 맞추기는 했으나 정확히 맞지 않았으리라 생각된다.
이 실험을 통하여 충격에너지, 충격치, 흡수에너지 등을 측정할 수 있었다. 시험전후에 있어서 해머의 높이와 펜듈럼의 각도(α, β)를 측정하면 그 차이를 이용한 위치에너지와의 관계로부터 시편이 흡수한 에너지를 쉽게 결정할 수 있다. 또한 노치의 반지름이 작을수록 응력 집중이 크다는 것도 유추할 수 있었다. 즉, 노치의 깊이가 동일하여도 노치부의 반지름이 작은 시편이 빨리 절단되고, 또한 시편이 흡수하는 에너지도 적게 된다는 것이다. 만일 이 실험을 할 때 펜듈럼 해머가 시편을 절단하고 그 자리에서 멈추었다면 그 시편의 충격에너지가 해머의 위치에너지와 같다는 것을 의미하며 이럴 때는 cosβ의 값이 없다. 또한 이 실험을 할 때 펜듈럼 해머가 시편을 절단하지 못했다면, 그 시편의 충격에너지가 해머의 위치에너지 보다 크다는 것을 의미하며 이 경우 α각을 더 크게 하여 해머의 위치에너지를 높여준 후 다시 실험을 하여야 한다는 것을 이번 실험을 통해 생각하게 되었다.
마지막으로 샤르피 시험을 통해 같은 형상을 지니고 같은 재료라고 하더라도 홈의 종류에 따라 재료의 특성인 연성과 취성에 따라 에너지 흡수 능력과 재료의 충격저항이 차이가 나는 것을 발견할 수 있었다. 그래서 구조용 재료를 사용함에 있어서 사용 목적에 따른 특성을 적용하기 위해 재료를 판별할 수 있는 충격시험의 중요성을 알 수 있었다.
☞ 참고 문헌
- 한국 공업규격 [KS B(0809, 0801, 5522, 5544)]
- 최신 재료역학 (동명사)
- 최신 기계재료학 (보문당)
- 기계공학 실험 (보성각)
- http://report.empas.com/paper/view.hcam?no=3401967&PHPSESSID

키워드

충격치,   파괴인성,   천이온도,   인성,   연성