UTM보고서

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목차

1. 서 론

2. 이론적 배경
2. 1 UTM 실험 원리
2. 2 UTM의 구성
2. 2. 1
2. 2. 2
2. 2. 3
2. 3 ASTM
2. 4 실험 환경
2. 4. 1
2. 4. 2
2. 4. 3
2. 5 실험
2. 5. 1
2. 5. 2
2. 5. 3

3. 실험방법

Nomenclatures

References

본문내용

로 사용하지 않는 한, 그것들을 가공하거나 어떤 공정을 거쳐야만 한다. 이런 공정을 거치기 위해서는 재료의 화학적인 특성뿐만 아니라, 재료가 지탱해야하는 힘과 같은 기계적인 특성 또한 고려해야한다. 재료는 다양한 하중을 받을 수 있는데, 재료가 그 힘을 받았을 때 어떠한 일이 일어나는지를 미리 예측할 수 있다면 공정과정을 설계하거나 일어날 수 있는 사고를 막는 데에 큰 도움이 될 수 있다. 본 실험에서는 정해진 샘플에 인위적인 하중을 주어 샘플이 얼마나 버티는가, 즉 샘플이 가지고 있는 잠재적인 기계적 특성을 UTM(Universal Testing Machine, 만능시험기)을 이용하여 측정한다.
2. 이 론
2.1. UTM 실험 원리
Universal Test Machine의 약자이다. 금속, Plastic, 고무, 제지, 섬유 등 모든 재료 및 완성부품의 강도를 측정하는 장비로서, 인장강도, 압축강도, 굽힘강도, 접착력시험 등을 수행하여주는 재료물성시험에 가장 기본적으로 사용되는 장비이다. 재료의 기계적 특성을 알아내기 위해서는 재료에 응력을 가한 뒤, 이에 따른 변형률을 측정하여 stress-strain 곡선을 구하는 것이 가장 일반적인 방법이다.
2.2. UTM의 구성
2.2.1. Cell
시간에 따른 load 값을 측정하여 컴퓨터로 보낸다. Cell 선택을 할 때에는 시편의 최대 load를 고려해서 선택해야 하는데, 고분자는 30KN이하가 적당하다.
2.2.2. Control Board
cell의loading을 1차적으로 제어하는 장치. cell을 보호하기 위한 한계치 설정과 load와 extension의 초기화 작업을 수행한다. 발생할 수 있는 오류를 미리 방지하는 역할.
2.2.3. Computer
Cell로부터 받은 물성치를 컴퓨터상에서 재구성하여 사용자에게 보여준다. 시편에 알맞은 실험 환경을 컴퓨터상에서 조작한다. (실험방법, 실험모드, 시편 size 등) 실험 data는 화면에 나타나는 것과 파일로 저장되는 것이 다르기 때문에 실험을 할 때 확인해야 한다. 또한, load값이 급변할 때 동작을 멈추는 기기의 특성상 load값의 한계치를 설정하는 것이 중요하다.
2.3. ASTM
미국재료시험협회(American Society for Testing and Materials)
ASTM으로 약칭된다. 1902년 발족되었다. 미국에 있어서의 공업원료 및 그 시험법의 표준화를 관장하는 기관이다. ASTM의 규격분류 기호는 다음과 같다.
A:철강·주물·도금 등, B:비철금속·도선(導線)·야금 등, C:시멘트·세라믹스·바닥재·유리 등, D:페인트·석유류·종이·고무·플라스틱 등, E:금속관련 시험방법 등, F:특정용도의 재료, G:금속의 부식·피로·열화(劣化) 등, PS:잠정 규격.
실험에 사용되는 sample을 표준화 시키기 위해 만들어진 규칙으로서 ASTM도 이들 중 하나이다. 실험 방법도 ASTM에 따르게 된다.
단위 : inch-pound unit
2.4. 실험 환경
2.4.1. 테스트 조건
23±2℃의 온도와 테스트에 앞서 최소한 40시간 전에 50±5%의 상대 습도를 갖게 한다.
2.4.2. 시편수
isotropic materials의 경우 각각의 sample에 대해 최소한 5개의 시편을 테스트 한다. anisotropic한 물질의 경우엔 각각의 샘플에 대해 anisotropy의 기본 각도에 대해 5개는 그대로, 5개는 수평으로 하여 총 10개의 시편을 테스트 한다.
2.4.3. 테스트 속도
테스트 속도는 테스트 동안의 grip 또는 test fixtures의 상대적인 운동속도이다. 시편의 형태에 따라 ASTM에 분류된 테스트 속도를 선택한다.
2.5. 실험
2.5.1. 압축 실험
Figure 2.5에 보인 것처럼 압축 하중을 가하여 시편을 압축시키는 실험으로서 압축력을 받은 시료가 나타내는 저항력을 측정. 가공에 필요한 응력이나 압축시 재료의 거동 등에 관련한 정보를 얻을 수 있다. 재료를 파괴시키지 않는 한도의 압축한도를 구하는 것이 매우 어렵다. 시편에 가해지는 힘을 시편에 닿는 면적으로 나눈 값을 load값으로 한다. 시편을 누름판 사이에 놓고 압축함으로써 실험은 수행된다. 따라서 누름판과 시편사이의 마찰력이 중요한 인자로 작용을 한다. 변형이 일어날 때의 힘을 변형이 일어나기 전 시편 의 단면적으로 나눈 값으로, σ 로 표시하며 ㎏/㎤ 또는 Pa단위로 나타낸다.
2. 5. 2. 인장 실험
Figure 2.6에 보인 것처럼 인장력을 가하여 시편을 늘이는 실험으로써 시편의 인장 변형률과 인장 강도를 측정. 시편은 비례한도에 도달하기 까지 작용하중에 비례하여 늘어난다. 즉, 이 지점을 지나면 시편은 끊어지게 되고 이 순간을 포착하는 실험이다. 인장 변형율은 시편의 원래 길이에 대한 힘을 가한 후의 길이의 비로써 백분율로 나타내고, 인장강도는 변형이 일어날 때의 힘을 변형 전의 시편의 단면적으로 나눈 값으로, σ 로 표시하며 kg/㎤ 또는 Pa단위로 나타낸다.
2. 5. 3. 굴곡 실험
굽힘 시험(bending test)이라고도 하며, 경하고 취성이 큰 재료일 경우에 기기에 시편을 물리는 것이 무리가 있을 때 수행하는 실험으로, 시편의 위쪽 에는 압축응력, 아래쪽에는 인장응력이 최대로 되면서 시편이 Figure 2.9와 같이 구부러진다.
굴곡강도는 시편이 구부러지는 한도 내에서 load가 더 이상 증가하지 않는 지점이다.
굴곡실험에는 좌우의 고정 받침을 두고 시편의 가운데 한 점에 힘을 가하는 3-point bending과 좌우 고정받침을 두고 시편의 가운데 두 군데에 힘을 가하는 4- point bending 을 사용한다.
3. 실험 방법
① 실험항목 설정
② 실험규격 및 시편규격 설정
③ 실험 물성 측정
Nomenclature
: Stress, [㎏/㎤] or [Pa]
References
1. Kim, N. S. and Lim, Y. T. and Jin, J. T., 공업재료가공학. 3rd ed., Addison Wesley(1999)
2. http://www.naver.com/
3. http://www.yahoo.co.kr/

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