재료의 연성 인성 판정 충격실험

목차

[시험 요약]

Ⅰ. 서 론 ---------------------------------------------------3~5

ⅰ. 시험목적 -----------------------------------------------------------3

ⅱ. 시험이론 --------------------------------------------------------3, 4

ⅲ. 역사적 배경 ---------------------------------------------------------5

Ⅱ. 본 론 ---------------------------------------------------6~8

ⅰ. 시험편 준비 및 준비물------------------------------------------------6

ⅱ. Cahrpy 충격 시험기 --------------------------------------------------7

ⅲ. Charpy 충격 시험기 조작 방법-----------------------------------------8

ⅳ. 실험 시 주의사항-----------------------------------------------------8

Ⅲ. 결 론 --------------------------------------------------9~14

ⅰ. 시험결과 ---------------------------------------------------9,10,11,12

ⅱ. 결론 및 고찰 -------------------------------------------------------12

ⅲ. 실험 결과 비교 분석-------------------------------------------------13

ⅳ. 실험을 통해 알게 된 것과 궁금하게 된 것-----------------------------13

ⅴ. 참고문헌 ---------------------------------------------------------14

표, 그래프, 그림 및 사진

✹ 사진1 - Charpy 충격시험기의 실제모습

✹ 사진2 - 충격 후 시험편의 모습

✹ 그래프1 - 각 시험편에 대한 올림각과 흡수에너지의 관계

본문내용

빽이 채워진 구조이므로 층밀리기가 쉽게 일어난다. 금속의 둥근 막대를 잡아당기면 처음에는 탄성적으로 늘어나지만, 소성변형에 들어가면 처음에는 균일하게 늘어나다가 어떤 한계를 넘으면 국부적으로 수축하기 시작하여 최종적으로 그 곳에서 끊어진다. 연성의 크기는 가공소재로서 소성가공 할 수 있는 능력을 나타내는 외에, 취성파괴(脆性破壞) 여부를 판정하는 기준이 되므로 구조물 설계상에 중요한 인자가 된다.
- 취성(brittleness): 연성과는 반대로 파괴가 일어나기 전에 거의 소성변형을 수반하지 않는 재료를 취성이라고 한다.
◎Charpy 충격 시험에 영향을 주는 요인
첫째로, 노치의 모양이 영향을 줄 수 있다. 시험을 할 때 노치의 모양을 (V, U, )3가지로 변화시켰다. 시험결과 소모된 에너지 값이 한 실험을 제외하고 U가 가장 작았고 V, 순으로 작게 나왔다. 그 이유는 V자의 홈이 단면적이 가장 작았기 때문이었다. 단면적에 따라서 즉, 노치의 모양이 충격 시험에 영향을 줄 수 있는 요인이라고 할 수 있다. 두 번째, 올림각이 영향을 줄 수 있다. 올림각을 90°와 120°로 설정하였다. 시험전에 예상 할 수 있었지만 올림값이 커질수록 소모된 에너지와 충격치의 값이 크게 나왔다. 올림각이 클수록 h의 값이 커지고 위치에너지가 커지기 때문이다. 셋째, 온도에 의한 영향을 들 수 있다. 재료는 온도에 많은 영향을 받는다. 온도를 변화시키면서 측정하지 않아 측정값들과 온도에 대한 상대적인 값은 다르지 않겠지만 시험편의 온도나 실험실의 온도를 다르게 설정해주었더라면 값이 많이 다르게 나올 것이다. 또한 시험편을 가공할 때 영향을 주는 것은 탄소 함유량이다. 같은 온도라도 탄소함유량에 따라서 충격에너지가 차이가 많이나게 때문이다. 넷째, 가공오차가 영향을 미칠 수 있다. 이번 시험에 쓰이는 것은 대학실험용으로 만들었기 때문에 시험편 가공에 오차가 생길 수 밖에 없다. 시험을 하기 전에 단면적을 측정했었는데 이는 시험편의 가공오차를 고려했기 때문이다. 다섯째, 시편의 위치이다. 시편의 노치 뒷부분과 팬둘럼의 돌출된부분이 정확히 일치해야하는데 눈짐작으로 중앙을 맞추어서 정확한 부분에 힘이 가해지지 않았다. 힘이 받는 부분에 따라 시편의 파단 모양과 내림각이 많이 달라질텐데 정밀한 기계로 중앙을 맞추고 충격을 주었다면 더 정밀한 시험이 될 수 있을것이다. 그밖에 시험기의 마찰, 공기저항도 충격시험에 영향을 줄 수 있다.
ⅱ) 결론 및 고찰
이번 충격시험의 목적은 notch부의 형상에 따라 충격을 가했을 때 시험편이 흡수하는 에너지가 어떻게 달라지는 가에 대한 것과 충격시험기의 원리 및 구조를 이해하는 것이다. Charpy 충격 시험을 하면서 충격시험기의 원리와 구조는 몸으로 익혀 알게되었고 notch부의 형상에 따른 에너지의 변화는 보고서를 쓰면서 알 수 있었다. 올림각에 따른 에너지의 변화와 notch부의 단면적이 갖는 의미를 알게되었다. 팬들럼이 충격을 주면 시험편은 전단응력을 받게된다. 팬들럼이 갖는 위치에너지가 시험편에 전달되게 되는데 우리조가 시험한 결과는 흡수에너지 크기가 90°에서 >U>V순으로 나타났고 120°에서는 >V>U가 나왔다. 다른 조들의 시험값과 비교해봤을 때 U자 시험편의 시험을 할 때 오차가 많았던 것으로 해석된다. 비록 시험을 완벽하게 해 내지는 못하였지만 notch부의 형상에 따른 결과 값이 다른 이유는 알게되었다. 그리고 notch부에 따라 같은 에너지를 받아도 홈 시험편의 경우에는 늘어짐이 많이 발생하였다. 늘어짐이 많이 발생한 것으로 보아 충격시간이 V홈이나 U홈 시험편에 비해 길다는 것을 알 수 있다. ‘Charpy 충격 시험에 영향을 주는 요인’에서 언급했듯이 온도, 가공오차, 시험편의 위치, 마찰, 공기의 저항등을 고려하지 않았기 때문에 결과값에 오차가 나올 수 밖에 없었다. 실험에서는 오차를 최대로 줄이는 것이 중요한 요인으로 볼 수 있겠다.
ⅲ) 실험 결과 비교 분석
노치부의 형상에 따라서 흡수에너지가 다르게 나온 것을 알 수 있다. 실험결과 흡수에너지의 크기는 90°에서 >U>V순으로 나타났고 120°에서는 >V>U으로 나왔다. 충격치는 90°에서는 >U>V순으로 나타났고 120°에서는 U>>V순으로 나타났다. 노치부가 U자 형태인 시험편 시험을 할 때 오차가 많이났다. 3가지 시편중 하나가 잘못되니 결과를 비교 분석하기 어려웠다. 실험군이 더 많이 있었으면 더 정확한 분석을 할 수 있었을 것이다. 시험값을 계산해 보고 90°와 120°로 올림각을 크게 할수록 그에 따른 내림각도 크게 나왔고 흡수에너지와 충격치도 큰 값을 얻을 수 있었다. 충격을 준 후 시험편의 단면을 보면 아래 사진과 같이 노치의 모양에 따라 파단된 각도, 늘어난 정도가 다른 것을 알 수 있다.
ⅳ) 실험을 통해 알게 된 것과 궁금하게 된 것
실험을 통해 시험편의 노치모양과 단면적에 따라 >V>U순으로 흡수에너지가 크다는 사실이다. 또한 올림각이 커질수록 충격치가 크게 된다는 것은 이론적으로 알 수 있었지만 이번 시험을 통해 대략의 충격치 값을 알 수 있었다. 궁금했던 점은 충격 후 시편의 방향이다. 시험을 할 때 마다 시험편이 날아가는 방향과 거리가 각각 달랐다. 그래서 부서진 시험편이 어디로 날아갈지 몰라 충격직후 시험편이 날아간 방향을 봐두어야만했다. 팬둘럼의 진행방향으로 날아갈 것이라고 생각되었는데 반대로 가는 경우는 왜 그런지 의문이 생겼다. 또한 V홈과 홈에에서 모서리 부분이 힘을 받는데 영향이 있을 거라고 생각된다.
ⅴ) 참고문헌
1. pearson, Serope Kalpakjian 외1 『공업재료 가공학』 P. 67, P.119
2. Willam Calister 『재료과학과 공학』 3th edition, wiley, 1995
3. 한국표준협회, 『Charpy 충격 시험기(KS B 5522)』한국표준협회, 1992
4. 한국표준협회, 『금속 재료의 cHARPY 충격 시험-제3부;시험기 검증을 위한 Charpy V형 기준 시험편 준비 및 특성(KS B 5544)』, 한국표준협회, 2003
5. 황호만, 한문식, 『기게재료』, 淸文閣, 2002

키워드

충격에너지 시편 실험