기계공학실험 충격

목차

- - 목 차 - -

< 서 론 >

1. 실 험 목 적

2. 실 험 이 론


< 본 론 >

3. 실 험 장 치

4. 실 험 방 법


< 결 론 >

5. 이론값과 실험값 비교

6. 결 과 및 고 찰

본문내용

를 알 수 있다.
충격 시험 시 사용되는 노치의 형상은 U-노치,v-노치 등이 있으나 샤르피 충격시험에서는 일반적으로 V형 노치를 갖는 충격시험편을 많이 사용한다. 이번 실험에서 사용한 노치 또한 v-노치를 사용했다.
4호 시험편
실험장치의 제원
4. 실험 방법
(1) 지시바늘이 0점에 맞는지 확인한 뒤 지시바늘을 0점에 맞춘다.
(2) 우선 해머를 143°까지 상승시킨 뒤 해머를 낙하시킨다.
(3) ②의 결과 해머가 다시 상승하는 각도, 흡수 에너지를 기록해 둔다.
→③의 결과 측정된 값은 자유진자후의 오차 값으로 결과값 추론에 중요하다.
(4) 지지대를 깨끗이 한 후, 지지대 위에 시편의 노치부가 중앙에 위치하도록 한다.
(5) 해머를 143°까지 상승시킨 뒤 해머를 낙하시킨다.
(6) ⑤의 결과 해머가 다시 상승하는 각도, 흡수 에너지를 기록한다.
(7) ③과 ⑥에서 구한 값을 이론값과 비교, 분석한다.
※실험시 주의사항
1. 시험편이 중격을 받고, 튀어나갈 때, 해머가 자유낙하 할 때, 샤르피 시험기 뒤에 서 있으 면 다칠 수 있으니 주의한다.
2. 샤르피 시험기가 정확히 고정되어 있지 않고 흔들린다면, 데이터의 오차에 많은 영향을 줄수 있으니, 매번 시험이 끝난 뒤 고정상태를 확인해 주는 것이 좋다.
5. 이론값과 실험값의 비교
1) 상온시편
상온
기준각
(Deg
결과각
(Deg
최초 E
(J)
결과 E
(J)
자유 E
(J)
기계적손실E
(J)
흡수E
(J)
기계적손실을
고려한 E (J)
충격값
(J/m2)
시험편無
143
141.5
296.156
293.489
293.489
2.667
2.667
5.334
x
steel
143
127
296.156
263.723
293.489
2.667
32.433
35.1
417857.143
al
143
130
296.156
270.469
293.489
2.667
25.687
28.354
337547.619
brass
143
114.5
296.156
232.915
293.489
2.667
63.241
65.908
784619.048
취성 면적(m2)
취성 파면율(%)
연성 면적(m2)
연성 파면율(%)
8.085E-05
99.59507
3.15E-06
0.404928
4.158E-05
96.30246
4.242E-05
3.697536
5.624E-05
99.57511
2.776E-05
0.424887
2) 냉간시편
냉간
기준각
(Deg)
결과각
(Deg)
최초E
(J)
결과E
(J)
자유E
(J)
기계적손실E
(J)
흡수E
(J)
기계적손실을
고려한E (J)
충격값
(J/m2)
시험편無
143
141.5
296.156
293.489
293.489
2.667
2.667
5.334
x
steel
143
130
296.156
270.469
293.489
2.667
25.687
28.354
337547.619
al
143
131
296.156
272.654
293.489
2.667
23.502
26.169
311535.714
brass
143
115
296.156
234.22
293.489
2.667
61.936
64.603
769083.333
취성 면적(m2)
취성 파면율(%)
연성 면적(m2)
연성 파면율(%)
8.085E-05
96.25
3.15E-06
3.75
4.158E-05
49.5
4.242E-05
50.5
5.624E-05
66.95238
2.776E-05
33.04762
6. 결과 및 고찰
실험 결과, 각 시험편 마다 취성, 연성 면적 및 파면율이 각각 다르게 나온다는 것을 확인했고, 조사결과, 같은 재료라고 해도, 탄소 함유량에 따라 다른 결과값을 나타낸다는 것을 확인했다. 탄소의 함유량이 높으면, 취성이 크므로 강도는 크지만, 강도를 넘어서는 힘을 받게 되면 바로 파괴되어 버리고, 탄소의 함유량이 작게 되면, 연성이 커서 어느 정도의 힘까지 견디면서 바로 파괴되지는 않고 변형이 일어나면서 버틴다는 것을 확인했다.
충격에 견딜수 있다는 것은, 재료의 인성에 따른 것이므로, 인성이 클수록 충격에 잘 견딜 것이라는 것을 알수 있다.
실험값과 이론값의 차이가 나는 이유는, 기본적으로 에너지 손실에 의한 차이가 있다. 실험장치에서의 해머가, 축에 의한 운동을 하기 때문에, 축 마찰에서 일어나는 기계적인 에너지 손실이 있고, 기구와 지면의 고정이 정확히 되어있지 않고, 바퀴가 달려있어, 해머가 움직일 때 기구 전체가 흔들리는 경우가 발생하였다. 기구 전체가 흔들리면 해머의 에너지가 기구의 움직임에 에너지를 소모하여, 실질적으로 시험편에 작용해야할 에너지가 감소하기 때문에, 실험값에 영향을 끼친다. 또한, 실험장치의 수평이 맞춰저야, 해머의 낙하가 자연스럽게 이루어져야 했지만, 이번 실험에서는 수평을 전혀 고려하지 않고 실험했다.
실험에서 가장 큰 오차를 발생시키는 이유가, 데이터를 눈으로 읽기 때문인데, 읽는 위치나 실험자의 상태에 따라 눈금의 읽는 각도가 달라져 데이터 오차에 영향을 끼친다는 것이다. 이와 비슷한 것이 시험편의 노치와 해머 충격점의 위치를 눈으로 맞춘다는 것에 있다. 좁은 틈 사이로 맞춰야 하는 불편함이 추가적으로 존재한다. 중심을 제대로 맞추지 못하는 상황이라면, 같은 시험편을 가지고 여러번 실험하여, 평균값을 뽑아내는 경우가 가장 적절하지만, 이번 실험에서는 그렇게 하지 못했다.
마지막으로, 시험편의 문제가 있다. 기본적으로 이번 실험에서 변수를 두는 것 중 하나가 시험편의 상온과 냉간 온도에서의 차이이다. 실온 시험편은 크게 차이가 없지만, 냉간 시험편의 경우에는 차이가 크다. 일단. 시험편이 실온에 꺼내지면, 온도의 변화가 클 것이다. 시험편의 온도가 변하는 가장 큰 이유는, 실험자가 직접 손으로 잡고 실험장치에 올려둔다는 점이다. 냉간 시험편이나, 열간 시험편의 경우에는, 온도의 차이가 실험 결과값에 영향을 끼치기 때문에, 체온으로 인한 변화를 막고자 핀셋이나 기타 도구를 사용하여 신체와의 접촉을 최소화 하면서 빠른 시간 내에 실험을 끝냈어야 했다. 하지만 이번 실험에서는 실험자가 직접 손으로 만지고, 냉간 시험편이 실온에 방치되는 시간이 길었기 때문에 실험값에 영향을 주었다.

키워드

샤르피충격,   충격실험,   아이조드충격,   충격레포트,   기계공학실험,   샤르피,   아이조드