충격실험

목차

1. 분석원리

2. 응용분야

1. 샤르피 충격시험기

2. 아이조드 충격시험기

충격시험

1. 충격 시험의 개요

2. 충격 시험의 목적

3. 이론

4. 충격 시험의 종류

4. 1 충격 인장 시험

4. 2 충격 압축 시험

4. 3 충격 굽힘 시험

5. 충격 시험의 시험편

본문내용

많이 사용되는 것에는 샤르피(Charpy)형과 아이조드(Izod)형의 충격시험기가 있으며, 모두 일정한 질량을 갖고 있는 펜듈럼 해머를 일정한 각도로부터 내리쳐서 수직의 위치에 있는 시험편을 1회의 충격으로 부러뜨려 시험편이 파괴될 때의 소모된 에너지를 그 재료의 충격값 즉, 강인성으로 나타낸다.
c) 충격 실험의 원리 (Charpy impact test)
° Charpy가 처음 시도한 충격 굽힘 시험법으로 시험편을 양단힌지로 고정한 다음 시험편의 notch부분이 정확하게 중앙에 오도록 수평으로 놓는다. 이때 시험편의 중앙점에 충격하중을 가하여, 시험편이 파단되는데 소요된 흡수에너지E(kgf.m)로 충격치를 나타낸다.
W : 해머의 무게 (kgf)
α : 해머를 들어올렸을 때의 초기각도
β : 시험편을 절단하고 상승했을 때의 각도
R : 축 중심 O로부터 해머의 중심 G까지의 거리 (m)
A : 노치부의 원래의 단면적
h1 : 끌어올린 위치
h2 : 해머가 시험편을 통과한 올라간 위치
4. 충격 시험의 종류
4. 충격 시험의 종류
a) 하중이 작용하는 방식에 따른 분류 : 충격 인장, 충격 압축, 충격 굽힘, 충격 비틀림 시험
b) 충격 횟수에 따른 분류
° 단일 충격 시험
단지 일회의 충격력으로 시편을 파괴하는 것으로 이때 측정하는 것은 재료를 파괴하는데 필요한 일의 양, 즉, 재료가 흡수한 에너지이다. 이것으로 재료의 인성 또는 취성을 판단한다.
° 반복 충격 시험
일정한 중량의 하중으로 시편에 반복타격을 가하여 파괴까지의 타격수로서 재료의 성질을 판단. 피로 시험과 다소 유사하나, 피로 시험에 비하여 반복 횟수가 적다. 또한 1회의 타격으로 재료에 영구변형이 생기는 일도 있어, 완전히 피로 시험과 다르다.
4. 1 충격 인장 시험
° 충격 인장 시험기에는 시편에 충격력을 가할 때 낙하중추를 이용한 것과 펜듈럼 해머를 사용한 것 등이 있다. (a)는 낙하 중추형, (b)는 질량이 큰 척부의 관성을 이용한 것, (c)는 해머에 의한 타격, (d)는 보통 샤르피 시험기를 이용한 것으로 해머의 뒤쪽에 시험편을 그림과 같이 나사로 고정한다. 그리고 해머가 가장 낮은 위치에 왔을 때 이 해머의 운동을 정지시킴으로써 시험편을 인장하여서 끊어지도록 하는 것이다. (e)는 질량이 큰 플라이휠의 관성을 이용한 것이다. 이 바퀴를 소정의 속도로 회전시켜 전기적으로 타격날은 플라이휠에서 돌출시켜서 시험편을 타격하는 방법이다. 소형으로 고속의 타격을 줄 수 있는 것이 특징이다. 이 중에서 (a), (c)는 고온 및 저온 시험용에 이용하고, (d)는 쉽게 흡수 에너지를 구할 수 있는 점에서 우수하다.
4. 2 충격 압축 시험
° 연성재료를 압축하면, 단면적 증가에 의해 파괴가 곤란해지는 외에, 단면마찰, 만곡, 좌굴 등이 문제되므로 충격 압축 파괴시험은 학술연구용으로는 거의 사용되지 않는다. 단, 실용적인 가공성 시험으로서는 희망 온도로 유지한 시험편을 해머로 타격하는 정도의 조작으로 시험을 완료한다는 편리함이 있어서 종종 사용된다.
4. 3 충격 굽힘 시험
a) 충격 굽힘 시험은 현재 실제 문제로서 가장 널리 사용되는 충격 시험으로서 보통 충격 시험이라고 하면 충격 굽힘 시험을 의미한다. 충격 굽힘에는 시편에 노치가 있는 것과 노치가 없는 것이 있다. 노치가 없는 것은 레일, 차축 등의 실물시험에 사용된다.
b) 충격 굽힘 시험기는 낙하식 시험기를 사용(해머의 무게를 일정하게 하고 시험재료가 파단하기까지의 타격수, 또는 소정의 굴곡도에 도달할 때까지의 타격수를 측정)
c) 충격 굽힘 시험의 종류
° 단일 충격 시험 : 샤르피 충격 시험기, 아이조드 충격 시험기, 길레이 충격 시험기, 올센 충격 시험기
° 반복 충격 시험기 : 마쯔무라 반복 충격 시험기
5. 충격 시험의 시험편
5. 충격 시험의 시험편
a) 시험편에 사용되는 용어의 정의
° 높이(Height) : 충격 시험 때 충격 방향으로의 시험편의 크기
° 너비(Width) : 충격 날 끝을 따라 접촉하는 방향으로의 시험편의 크기
° 길이(Length) : 높이와 너비에 직각 방향으로의 시험편의 크기
b) 시험편의 종류
명 칭
V노치 시험편
U 노치 시험편
규 격
허 용 차
규 격
허 용 차
길이
55mm
± 0.60mm
55mm
± 0.60mm
높이
10mm
± 0.05mm
10mm
± 0.05mm
너비
너비(축소 시험편의 경우)
너비(축소 시험편의 경우)
너비(축소 시험편의 경우)
10mm
7.5mm
5mm
2.5mm
± 0.05mm
± 0.05mm
± 0.05mm
± 0.05mm
10mm
7.5mm
5mm
2.5mm
± 0.05mm
± 0.05mm
± 0.05mm
± 0.05mm
V노치 각도 / U노치 나비
45°
± 2°
2mm
± 0.14mm
노치아래 높이
8mm
± 0.05mm
8mm
± 0.05mm
-
-
5mm
± 0.05mm
노치 바닥 반지름
0.25mm
± 0.025mm
1mm
± 0.07mm
노치 대칭평면과
단면과의 거리
27.5mm
± 0.4mm
27.5mm
± 0.4mm
27.5mm
± 0.165mm
27.5mm
± 0.165mm
길이 방향과 노치 대칭면과의 각도
90°
± 2°
90°
± 2°
단면을 제외한 인접면 사이의 각도
90°
± 2°
90°
± 2°
° 형상 및 치수 : 시험편은 길이가 55mm, 높이 및 너비가 10mm인 정사각형의 단면을 가지며, V노치(Notch) 또는 U노치를 가지고 있어야 한다.
° 재료의 사정에 의해 표준 치수의 시험편 채취가 불가능한 경우에는 너비가 7.5mm, 5mm 또는 2.5mm의 축소 시험편으로 하여도 좋다.
c) 시험편 제작시 주의사항
° 가공에 의한 연화나 경화의 영향이 가능한 일어나지 않도록 기계 가공한다.
° 열처리한 재료의 평가를 위한 시험편은 열처리 후에 기계 가공한다.
° 시험편의 단면을 제외한 4면은 평활하여야 한다. 또, 노치 바닥의 다듬질은 매끄러워야 하며, 해로운 절삭 흠 등이 있어서는 안된다.
° 시험편의 기호, 번호 등은 시험에 영향을 미치지 않는 부위에 표시한다.
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