금속재료의 경도시험과 충격시험

목차

< 목차 >
Ⅰ. 시험 개요

Ⅱ. 이론 및 목적

Ⅲ. 시험방법

Ⅳ. 시험결과 및 해석

Ⅴ. 고찰

본문내용

atching mechanism)로 옮겨야 하며 후자는 2 ft높이에 해당하는 하부위치에 걸쇠기구로 설정해야 한다.
이 시험기의 또 하나의 장점은 펜듈럼 해머의 진동을 전자식 brake로 빠르고 정확하게 정지시킬 수 있다는 점과 앞의 이론에서 설명한 시험편이 흡수한 에너지를 환산하여 눈금자로써 표시하고 있어, 직접 그 값을 읽을 수 있어 편리하다. 하부에 마련되어 있는 시편 지지대에는 각 시험의 형태에 따라 시험편을 설치하는 위치가 지정되어 있다.
Ⅲ. 시험 방법
[1] 실험방법 및 순서
(A) Izod 충격시험
① 표준규격(KS B 0809 또는 Fig.7.2)에 의하여 시험편을 준비한다.
② 시험편의 치수를 측정, 기입한다.
③ 시험기가 정상적으로 작동하는가를 확인한다.
④ Latch mechanism을 아래위치에 고정한다.
⑤ Hammer의 충격두를 돌려서 Izod 용으로 바꾼다.
⑥ Hammer를 안전걸쇠(safety latch)에 걸고, Izod시편을 지지대(vise)에 물린다. 이때 시편 holder를 열고 시험편을 수직으로 세워야 하며, notch는 hammer쪽을 향하게 놓는다. 또 notch의 중심선은 vise의 표면선과 일치하도록 조정하여야 하며, 정상적으로 놓으면 시험편이 vise 상부로 28mm 만큼 돌출 하는 셈이다. 이 작업은 부속기구인 Izod setting gage를 이용하는 것이 보다 정확하고 편리하다.
⑦ 시험편을 견고하게 조인다.
⑧ hammer latching mechanism에 완전하게 걸고 흡수에너지 지시계를 눈금판의 좌단으로 옮겨 놓는다. safety latch가 hammer의 방향을 방해하지 않도록 치우고 주위에 있는 사람들은 hammer의 전후방 선상 부근에 절대로 접근하지 않도록 주의시켜야 한다. latching mechanism에 붙은 knob를 풀어 hammer를 놓아준다. 그러면 hammer는 11.3 ft/sec의 속도로 시험편을 때려 파단시킨 후 계속 앞으로 전진하게 될 것이며, 지시침은 시험편이 흡수한 에너지만큼 움직여 정지하게 된다. 이때 시험편이 끊어진 파편은 hammer가 완전히 정지한 후에 주워야 한다.
⑨ hammer가 full swing을 마치면 brake button을 눌러서 정지시키고 safety latch에 건다.
⑩ 지시침이 가리키는 흡수 에너지의 값을 아래 눈금판에서 읽는다.
(B) Charpy 충격시험
①②③은 (A)항과 같다.
④ Latch mechanism을 위의 위치에 고정한다.
⑤ Hammer의 충격두를 돌려서 Charpy 용으로 바꾼다.
⑥ Hammer를 safety latch에 걸고, 시험편을 Charpy지지대 위에 수평 하게 놓는다. 이때 notch는 hammer의 반대쪽을 향하도록 하여야 하며, hammer가 notch 중심선상을 때릴 수 있도록 바르게 설치하여야 한다. 이 작업도 부속기구인 Charpy centering tongs를 이용하면 편리하다.
⑦ hammer를 latching mechanism에 안전하게 걸고 흡수에너지 지시침을 눈금판의 좌단으 로 옮겨 놓는다.
⑧ safety latch가 hammer의 진로를 방해하지 않도록 치우고 주위에 있는 사람들은 hammer 전후방 선상 부근에 절대로 접근하지 못하도록 주의시켜야 한다.
⑨ latch mechanism에 붙은 knob를 풀어 hammer를 놓아준다. 그러면 hammer는 16.8ft/sec의 속도로 시험편을 파단시킨 후, 계속 앞으로 전진하게 되며, 지시침은 시험편이 흡수한 에너지만큼의 위치까지 움직인 다음 정지하게 된다. 이때 끊어진 시험편 hammer가 완전히 정지한 후에 주워야 한다.
⑩ hammer가 full swing을 마치면, brake button을 눌러서 hammer를 정지시키고 safety latch에 건다.
⑪ 지시침이 가리키는 흡수에너지의 값을 위의 눈금판에서 읽도록 한다.
[2] 측 정
충격시험에서 측정해야 할 사항은 충격치 또는 흡수에너지이다.
래치 위치
충격두
시험편 형상
고정 방향
노치 방향
Charpy 시험
상부(4.4ft)
쐐기 모양
짧은 것
수 평
충격두의 반대방향
Izod 시험
하부(2ft)
넓적한 것
긴 것
수 직
충격두 방향
Ⅳ. 시험결과 및 해석
시험 결과 = 4.4 kg.m
인장률과 단면수축률은 에너지의 변형이 어려우므로 계산하지 않고 오차로 둔다
충격 시험에서의 측정은 지금까지의 시험들에 비하여 간단한 듯하지만 동적시험이기 때문에 이에 미치는 여러 가지 영향들이 크므로 주의 깊게 관찰하여 해석·평가하여야 한다. 시험기의 마찰이나 공기저항은 비교적 적으므로 무시한다 하여도 notch의 영향은 크며, notch의 깊이가 동일하여도 반경이 적은 것은 빨리 절단되고 흡수에너지도 적어진다.
또, notch의 깊이가 깊을수록 충격치는 많이 감소되며, 이는 응력집중의 현상으로 쉽게 알 수 있다. 시험편의 다른 치수들은 일정하게 하고 폭을 변화시켰을 때, 흡수에너지는 처음 폭에 비례하여 커지지만 재료에 따라서는 어떤 폭 이상으로 가면 오히려 감소하는 예도 있다.
또 충격치는 온도에 의해서도 영향을 받으며, 모든 조건을 일정하게 하고 온도만을 변화시켰을 때 각각 다른 결과를 볼 수 있다. 이외에도 충격속도나 열처리 등에 의해서 충격치가 영향을 받는데, 철이나 강철과 같이 용해온도가 높은 재료는 하중속도의 영향을 그다지 많이 받지 않으나 용융점이 낮은 금속은 하중속도의 영향을 많이 받는다.
Ⅴ. 고찰
시험 후 시편 모습
이번 시험은 다른 시험들과 다르게 시험방법이 조금 독특했다. 위치에너지의 변화를 이용해서 강도를 계산 하는데 시험기에서 자동으로 강도가 다 나와 특별히 계산 할것이 없어 다른 강도 시험기 보다 간편한게 신기했다. 하지만 시험편의 제작도 다른 시험편에 비해 정밀함이 요구 된다. 그리고 다른 시험기보다는 사람에게 조금 위험성이 있었다. 기계제작에 필요한 기계 재료등의 강도 시험을 하는 방법 중 하나인 충격시험을 처음 배워보고 실제로 시험도 해보니까 나름대로 알게 된 것도 많고, 후에 산업 현장에서 근무하게 된 후에도 이용할 수 있기 때문에 좋은 경험이 된 것 같다.

키워드

경도시험,   충격시험,   재료시험