목차
1. 실험개요
(1) 실험목적
(2) 실험일시 & 장소
2. 관련이론
(1) 강 및 스테인레스 강
(2) 인장시험 관련 이론 (각종 규격 (KS 규격등)의 내용 포함)
3. 실험내용
(1) 시편의 종류
(2) 실험 장치
(3) 인장 시험 법에 대한 내용
(4) 인장 시험 방법
4. 실험결과
5. 고찰
(1) 실험목적
(2) 실험일시 & 장소
2. 관련이론
(1) 강 및 스테인레스 강
(2) 인장시험 관련 이론 (각종 규격 (KS 규격등)의 내용 포함)
3. 실험내용
(1) 시편의 종류
(2) 실험 장치
(3) 인장 시험 법에 대한 내용
(4) 인장 시험 방법
4. 실험결과
5. 고찰
본문내용
: 금속재료 인장 시험편
KS B 0802 : 금속재료 인장 시험방법
KS B 0803 : 금속재료 굽힘 시험
KS B 0804 : 금속재료 굽힘 시험방법
KS B 0805 : 브리넬 경도 시험방법
KS B 0806 : 로크웰 경도 시험방법
KS B 0807 : shore 경도 시험방법
KS B 0809 : 금속재료 충격 시험편
KS B 0810 : 금속재료 충격 시험방법
KS B 0811 : 금속재료의 비커스 경도시험방법
KS B 0812 : 에릭슨 시험 방법
KS B 0814 : 금속재료 인장 크리프 시험방법
KS B 0815 : 금속재료 인장 크리프 파단 시험방법
KS B 0816 : 침투 탐상 시험 방법 및 침투 지시 모양의 분류
KS B 0817 : 금속 재료의 펄스 반사법에 따른 초음파 탐상 시험방법 통칙
KS B 0818 : 초경합금 - 항절력의 결정
KS B 0821 : 융착금속의 인장 및 충격시험
※ 금속재료 인장 시험편의 치수(KS규격)
공업적인 검사로서의 인장시험을 할 경우에는 KS에 규정되어 있는 인장시험편을 사용한다. 표 1-1에 금속재료의 인장시험편에 대한 규격의 일부를 나타내었다.
3. 실험내용
(1) 시편의 종류
금속의 인장시험편 KSB0801, 10호 치수는 아래와 같다.
지 름
12.5mm
표 점 거 리
50mm
평행부의 길이
약 60mm
어깨부의 반지름
15mm이상
(2) 실험 장치
<인장시험 소프트웨어>
<인장시험기>
(3) 인장 시험 법에 대한 내용
① 시편의 지름측정 및 표점거리 표시
② 인장시험기에 시편장착
③ 단위 설정 : SI 단위
④ 세부사항 설정
ⓐ 최대 하중 : 300kN
ⓑ 분당 인장 : 3mm/min
ⓒ 형상 : 환봉
ⓓ 재료 : 금속
ⓔ 저장 시간 설정 : 0.2초 마다 저장
⑤ 인장 시험
⑥ 파단 후 기록 저장
⑦ 상부시편을 제거한 후 하부시편을 제거
(4) 인장 시험 방법
① 인장 시편(KSB0801), 인장기, 인장시험 소프트웨어를 준비한다.
② 인장 소프트웨어를 실행 시키고 인장 시편을 인장기에 물린다.
③ 3mm/min의 속도로 인장기를 설정하고 인장 시험을 한다.
④ 0.2로 간격으로 인장 데이터를 얻는다.
⑤ 인장 시험 데이터를 기반으로 응력-변형률 그래프를 그린다.
⑥ 그래프를 분석하고 특성을 이해한다.
※ 인장 시험기 척에 물리는 물림부는 KS 0801 금속재료인장 시험편 규격에 치수에 대한 규제는 없습니다. 일반적으로 물리부의 길이는 70mm ~ 100mm 정도 가공하면 되고 지름은 20~25mm 정도 가공하면 됩니다.
4. 실험결과
→
→
<시험결과물>
※ 그래프
l0
d0
lm
50mm
12.5mm
87.194mm
① 단면적
② 연신율
③ 항복강도
④ 인장강도
④ 파단강도
⑤ 탄성계수
⑥ 진변형률
※ 일반적 재료의 성질과 실험 물성치와의 비교
일반적으로 탄소강, 합금강 주철 등 철 성분을 포함하는 철 금속과 구리, 알루미늄, 망간 등 철을 포함하지 않는 비철 금속으로 나누어지는데 이번 실험에 사용되었던 탄소강 즉 철 금속의 경우 일반적으로 강도와 경도, 인성 등이 비철금속에 비하여 우수하고 이번 실험 데이터를 통해 탄소강이 연성이 좋다는 걸 알게 되었다.
※ 실험에 대한 결론
Stress-Strain Curve를 실제 확인 할 수 있었고 파단강도 항복강도 인장강도 연실율을 실제로 구해 볼 수 있었다. 여러 요인으로 인해 교과서적인 이론상과 일치하는 Stress-Strain Curve와는 미묘한 차이로 오차가 있었다. 그리고 탄소강의 연성이 비철금속보다 더 좋은 것도 알 수 있었다.
※ 가공경화
일반적으로 금속은 가공하여 변형시키면 단단해지며 그 굳기는 변형의 정도에 따라 커지지만 어느 가공도(加工度)이상에서는 일정하다. 아래그림을 가공경화라고 한다.
인장시험(引張試驗)의 응력-변형률 선도(線圖)에서 탄성한계(OA 부분)의 끝인 항복점(降伏點)에서는 미끄럼 현상이 일어나며 이것이 일단 끝나면(B점) 그 이상의 응력에 대해서는 강한 저항을 보인다(BCD 부분).
이 부분에 해당하는 응력이 가해진 재료는 원래의 재료보다 탄성한계나 항복점이 높아져서 소성변형이 일어나기 어렵고 단단한 성질을 가지게 된다.
금속결정의 변형은 전위(傳位)라는 원자면의 가지런하지 않은 부분이 결정(結晶) 속을 지나감으로써 일어나며, 가공 정도가 증가함에 따라 전위가 특정 부분에 모여 그 이상의 변형을 방해하므로 단단해지는 것이다.
경화된 것을 다시 연화(軟化)시키려면 절대온도로 표시 된 그 금속의 녹는점의 2분의 1보다 높은 온도로 가열하면 된다.
위의 응력 변형률 선도를 보면 처음부터 탄성계수를 기울기로 직선이 형성되지 못하고, 곡선형태가 되어 진다. 그 이유는 위에서 설명한 가공경화로 예상해본다. 고정헤드와 무빙헤드에 시편을 고정 시키는 과정에서 물림 자국이 생기고 그곳에 소성경화, 즉 가공경화가 진행이 되어 직선형태의 그래프가 아닌 곡선형태의 그래프로 시작하게 되는 것이다.
5. 고찰
지금까지 기계공학과를 전공하면서 금속에 대한 응력-변형률선도를 재료역학, 기계공작법, 기계설계 등 각종 전공에서 이론수업시간에 매 번 볼 수 있었던 응력-변형률 곡선 그래프에 대한 실험을 하게 되었다. 이 번 실험으로 선도를 시편의 절단 결과와, 여러 가지 결과값, 또한 이를 바탕으로 여러 가지 물성치를 이론값과 비교해 볼 수 있는 좋은 기회가 아니었나 생각이 든다.
실험 중 파단이 일어날 때, 엄청나게 큰 소음이 발생했는데, 이 때 소리에너지도 방출 되는 것을 알게 되었다. 그리고 우리가 배우는 이론과정에서는 가공경화가 일어나지 않았는데, 가공경화현상을 직접 컴퓨터 프로그램을 실행해서 그래프 결과로 볼 수 있었고, 보고서를 작성하는 과정에서 가공경화에 대한 정보를 더 자세히 알게 되었다.
게다가 인장시험기가 어떤 구조로 되어 있어서 인장 실험되는지 궁금했었는데, 이번 계기로 볼 수 있어서 다행인 것 같다.
이런 과정들이 나중에 취업을 할 때나, 취업을 하고 나서 그 곳에서 일을 하게 될 때 아마 어떠한 이론 교육보다 더 큰 도움이 될 것 이다. 이번 실험은 저의 소중한 재산이 된 것 같다.
KS B 0802 : 금속재료 인장 시험방법
KS B 0803 : 금속재료 굽힘 시험
KS B 0804 : 금속재료 굽힘 시험방법
KS B 0805 : 브리넬 경도 시험방법
KS B 0806 : 로크웰 경도 시험방법
KS B 0807 : shore 경도 시험방법
KS B 0809 : 금속재료 충격 시험편
KS B 0810 : 금속재료 충격 시험방법
KS B 0811 : 금속재료의 비커스 경도시험방법
KS B 0812 : 에릭슨 시험 방법
KS B 0814 : 금속재료 인장 크리프 시험방법
KS B 0815 : 금속재료 인장 크리프 파단 시험방법
KS B 0816 : 침투 탐상 시험 방법 및 침투 지시 모양의 분류
KS B 0817 : 금속 재료의 펄스 반사법에 따른 초음파 탐상 시험방법 통칙
KS B 0818 : 초경합금 - 항절력의 결정
KS B 0821 : 융착금속의 인장 및 충격시험
※ 금속재료 인장 시험편의 치수(KS규격)
공업적인 검사로서의 인장시험을 할 경우에는 KS에 규정되어 있는 인장시험편을 사용한다. 표 1-1에 금속재료의 인장시험편에 대한 규격의 일부를 나타내었다.
3. 실험내용
(1) 시편의 종류
금속의 인장시험편 KSB0801, 10호 치수는 아래와 같다.
지 름
12.5mm
표 점 거 리
50mm
평행부의 길이
약 60mm
어깨부의 반지름
15mm이상
(2) 실험 장치
<인장시험 소프트웨어>
<인장시험기>
(3) 인장 시험 법에 대한 내용
① 시편의 지름측정 및 표점거리 표시
② 인장시험기에 시편장착
③ 단위 설정 : SI 단위
④ 세부사항 설정
ⓐ 최대 하중 : 300kN
ⓑ 분당 인장 : 3mm/min
ⓒ 형상 : 환봉
ⓓ 재료 : 금속
ⓔ 저장 시간 설정 : 0.2초 마다 저장
⑤ 인장 시험
⑥ 파단 후 기록 저장
⑦ 상부시편을 제거한 후 하부시편을 제거
(4) 인장 시험 방법
① 인장 시편(KSB0801), 인장기, 인장시험 소프트웨어를 준비한다.
② 인장 소프트웨어를 실행 시키고 인장 시편을 인장기에 물린다.
③ 3mm/min의 속도로 인장기를 설정하고 인장 시험을 한다.
④ 0.2로 간격으로 인장 데이터를 얻는다.
⑤ 인장 시험 데이터를 기반으로 응력-변형률 그래프를 그린다.
⑥ 그래프를 분석하고 특성을 이해한다.
※ 인장 시험기 척에 물리는 물림부는 KS 0801 금속재료인장 시험편 규격에 치수에 대한 규제는 없습니다. 일반적으로 물리부의 길이는 70mm ~ 100mm 정도 가공하면 되고 지름은 20~25mm 정도 가공하면 됩니다.
4. 실험결과
→
→
<시험결과물>
※ 그래프
l0
d0
lm
50mm
12.5mm
87.194mm
① 단면적
② 연신율
③ 항복강도
④ 인장강도
④ 파단강도
⑤ 탄성계수
⑥ 진변형률
※ 일반적 재료의 성질과 실험 물성치와의 비교
일반적으로 탄소강, 합금강 주철 등 철 성분을 포함하는 철 금속과 구리, 알루미늄, 망간 등 철을 포함하지 않는 비철 금속으로 나누어지는데 이번 실험에 사용되었던 탄소강 즉 철 금속의 경우 일반적으로 강도와 경도, 인성 등이 비철금속에 비하여 우수하고 이번 실험 데이터를 통해 탄소강이 연성이 좋다는 걸 알게 되었다.
※ 실험에 대한 결론
Stress-Strain Curve를 실제 확인 할 수 있었고 파단강도 항복강도 인장강도 연실율을 실제로 구해 볼 수 있었다. 여러 요인으로 인해 교과서적인 이론상과 일치하는 Stress-Strain Curve와는 미묘한 차이로 오차가 있었다. 그리고 탄소강의 연성이 비철금속보다 더 좋은 것도 알 수 있었다.
※ 가공경화
일반적으로 금속은 가공하여 변형시키면 단단해지며 그 굳기는 변형의 정도에 따라 커지지만 어느 가공도(加工度)이상에서는 일정하다. 아래그림을 가공경화라고 한다.
인장시험(引張試驗)의 응력-변형률 선도(線圖)에서 탄성한계(OA 부분)의 끝인 항복점(降伏點)에서는 미끄럼 현상이 일어나며 이것이 일단 끝나면(B점) 그 이상의 응력에 대해서는 강한 저항을 보인다(BCD 부분).
이 부분에 해당하는 응력이 가해진 재료는 원래의 재료보다 탄성한계나 항복점이 높아져서 소성변형이 일어나기 어렵고 단단한 성질을 가지게 된다.
금속결정의 변형은 전위(傳位)라는 원자면의 가지런하지 않은 부분이 결정(結晶) 속을 지나감으로써 일어나며, 가공 정도가 증가함에 따라 전위가 특정 부분에 모여 그 이상의 변형을 방해하므로 단단해지는 것이다.
경화된 것을 다시 연화(軟化)시키려면 절대온도로 표시 된 그 금속의 녹는점의 2분의 1보다 높은 온도로 가열하면 된다.
위의 응력 변형률 선도를 보면 처음부터 탄성계수를 기울기로 직선이 형성되지 못하고, 곡선형태가 되어 진다. 그 이유는 위에서 설명한 가공경화로 예상해본다. 고정헤드와 무빙헤드에 시편을 고정 시키는 과정에서 물림 자국이 생기고 그곳에 소성경화, 즉 가공경화가 진행이 되어 직선형태의 그래프가 아닌 곡선형태의 그래프로 시작하게 되는 것이다.
5. 고찰
지금까지 기계공학과를 전공하면서 금속에 대한 응력-변형률선도를 재료역학, 기계공작법, 기계설계 등 각종 전공에서 이론수업시간에 매 번 볼 수 있었던 응력-변형률 곡선 그래프에 대한 실험을 하게 되었다. 이 번 실험으로 선도를 시편의 절단 결과와, 여러 가지 결과값, 또한 이를 바탕으로 여러 가지 물성치를 이론값과 비교해 볼 수 있는 좋은 기회가 아니었나 생각이 든다.
실험 중 파단이 일어날 때, 엄청나게 큰 소음이 발생했는데, 이 때 소리에너지도 방출 되는 것을 알게 되었다. 그리고 우리가 배우는 이론과정에서는 가공경화가 일어나지 않았는데, 가공경화현상을 직접 컴퓨터 프로그램을 실행해서 그래프 결과로 볼 수 있었고, 보고서를 작성하는 과정에서 가공경화에 대한 정보를 더 자세히 알게 되었다.
게다가 인장시험기가 어떤 구조로 되어 있어서 인장 실험되는지 궁금했었는데, 이번 계기로 볼 수 있어서 다행인 것 같다.
이런 과정들이 나중에 취업을 할 때나, 취업을 하고 나서 그 곳에서 일을 하게 될 때 아마 어떠한 이론 교육보다 더 큰 도움이 될 것 이다. 이번 실험은 저의 소중한 재산이 된 것 같다.
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