[재료역학실험] 충격실험

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목차

재료역학실험 - 충격실험

Ⅰ. 서론
　1.1 연구배경 및 목적
　1.2 관련이론　　
　　1.2.1 충격하중
　　1.2.2 충격시험
　　1.2.3 충격 시험의 중요성
　　1.2.4 인성(Toughness)
　　1.2.5 취성(Brittleness)
　　1.2.6 아이조드 충격시험(Izod impact test)　　
　　1.2.7 샤르피 충격 시험(Charpy impact test)
　　　1.2.7.1 파단에너지의 계산
　　　1.2.7.2 취성/연성 파면율
　　　1.2.7.3 충격값에 영향을 주는 인자
　　1.2.8 가로 변형량
　　1.2.9 천이곡선

Ⅱ. 본론
　　2.1 충격시험편
　　2.2 시험 방법
　　2.3 참고 사항

Ⅲ. 결과 및 고찰
　　3.1 연강 충격량 곡선
　　3.2 45C 충격량 곡선
　　3.3 연성/취성 파면율
　　3.4 고찰.

본문내용

적용 범위 : 이 규격은 금속 재료의 충격시험에 쓰이는 표준 시험편(이하 시험편이 라 한다)에 대하여 규정한다. 어느 시험편을 사용하는가는 각각의 재료규 격에 따른다.
종류 : 시험편은 그 모양 및 치수에 따라 1∼5호 시험편으로 구분하고, 그 표준 치수 와 용도는 다음과 같다.
① 1호 시험편 : 이 시험편은 아래 그림과 같은 치수와 형상을 가지고 있으며, 아이죠 드 충격시험기에 사용한다.
② 2호 시험편 : 이 시험편은 아래 그림과 같은 치수와 형상을 가지고 있으며, 아이
죠드 충격시험기에 사용한다.
③ 3호 시험편 : 이 시험편은 아래 그림과 같은 치수와 형상을 가지고 있으며, 샤르
피 충격 시험기에 사용한다.
④ 4호 시험편 : 이 시험편은 아래 그림과 같은 치수와 형상을 가지고 있으며, 샤르
피 충격 시험기에 사용한다.
⑤ 5호 시험편 : 이 시험편은 아래 그림과 같은 치수와 형상을 가지고 있으며, 샤르
피 충격 시험기에 사용한다.
홈부의 대칭 평면과 시험편의 길이 방향 중심 축선과 이루는 각은 90±}2° 이내 이어 야 한다. 또한, 홈부 골바닥의 다듬질은 매끄러워야 하며, 해로운 절삭 흠 등이 있어 서는 안된다..
시험편의 나비(홈에 따른 치수)는 재료의 치수 형편에 따라 10㎜미만의 치수로 변경 할 수 있다. 이 경우의 표준 나비는 7.5, 5 및 2.5㎜로 하고, 이들의 호칭 치수에 대한 치수 허용차는 어느 것이나 ±0.05㎜로 한다. 이 경우, 시험결과에는 시험편 번호 외 에 시험편의 나비를 부기할 필요가 있다.
2.2 시험 방법
※무거운 해머가 낙하하면서 수행하는 시험이므로 시험상의 안전에 각별히 주의해야 하며 특히 해머가 회전할 때와 해머의 제동시에 주의한다.
-준비: 충격 시험편(3,4,호), 버니어캘리퍼스, 샤르피 충격시험기
- 시험편(KS B 0809 제 3,4호)을 준비한다. 이때, 시험편을 고온(200℃이상), 저온(액 화질소), 상온상태로 구분된 시험편을 준비한다.
- 시험기의 해머를 안전장치가 걸리는 부분까지 올려놓는다. 이때, 안전장치에 확실 하게 걸려 있지 않으면 사고가 일어날 수 있으니 주의한다.
-지시판을 움직여 36.5J에 위치시킨 뒤 zero버튼을 누른다.
- 시편집게를 이용하여 시편의 노치부를 중앙에 오도록 해서 거치대에 올린다.
(고온, 저온상태의 시편은 5초 이내에 집게를 이용해 올린다.)
- 해머를 낙하시켜 시편을 파괴시킨 뒤에 브레이크 버튼을 눌러 정지시킨다.
-화면에 나온 값을 읽은 뒤 시편의 표면 상태를 관찰해서 파면율을 구하고, 공식을 이용하여 충격값을 산출한다.
2.3 참고 사항
- 충격 시험기는 보통은 반지름 2mm의 충격 날을 사용한다. 다만 한국산업규격의 재료 규격에서 규정이 있는 경우는 반지름 8mm의 충격날을 사용한다.
- 샤르피 충격 시험에서는, 시험편은 그 노치부를 시험편 받침대 사이의 중앙에 일 치시키도록 한다. 그 경우, 시험편의 노치부의 중앙과 시험편 받침대 사이의 중앙과 의 물림은 0.5mm 이내로 하는 것이 바람직하다.
- 시험은 지정된 온도에서 실시한다.
- 실온에서 시험을 하는 경우의 시험 온도는 특별한 지정이 없는 한 23±5℃의 범의 내로 하고, 시험 온도를 기록하는 것이 바람직하다. 다만 시험 온도가 시험 결과에 영향을 미칠 염려가 있는 재료에 대해서는 23±2℃로 하고, 그 한국산업규격의 재료 규격의 지시에 따른다.
- 저온에서 시험을 하는 경우는 시험편을 지정의 시험 온도에 대하여 ±1℃로 유지 된 액조 또는 기조 안에 놓고, 액조 안에서는 적어도 5분간 또는 기조 중에서는 적 어도 30분간 시험편 온도를 일정하게 유지한 후 시험편을 꺼내서 시험기의 시험편 받침대에 놓고 해머로 충격을 가한다. 이 경우 액조 또는 기조 안의 시험편은 냉각 용 액체에 충분히 담그거나 또는 기체 중에 충분히 닿도록 한다. 액조 또는 기조의 온도 측정은 시험편이 놓여진 위치 부근에서 실시한다.
- 200℃이하의 고온에서 시험을 하는 경우는 시험편을 지정된 온도에 대하여 ±2℃ 로 유지된 액조 안에 놓고, 시험편 온도를 적어도 10분간 일정하게 유지하고, 200℃ 를 넘는 고온에서 시험을 하는 경우는 지정 온도에 대하여 ±5℃의 허용차로 유지한 기조 안에 놓고, 시험편 온도를 적어도 20분간 일정하게 유지하고, 그 후 시험편을 시험기의 지지대에 놓고 해머로 충격을 가한다. 이 경우 액조 또는 기조 안의 시험 편의 유지, 온도의 측정 및 시험편 꺼내기에서 충격까지의 시간에 대해서는 ⑤와 동일하게 한다.
- 충격 시험값의 결정에 사용하는 시험편의 수는 한국산업규격의 재료 규격이 정하 는 바에 따른다. 특히 지정이 없는 경우 원칙적으로 하나의 시험 온도에서 사용하 는 시험편의 수는 3개로 한다. 다만 시험값의 산포가 적은 경우는 소요 시험편의 수가 2개이어도 좋다.
- 흡수 에너지가 용량의 80%를 넘은 시험 결과는 무효로 한다.
- 시험 후의 시험편이 손으로 꽉 잡아도 2개로 분리되지 않는 경우는, 시험편은 X J(X는 시험기의 용량)시험기로 꺾이지 않았다는 것을 보고하여야 한다.
Ⅲ. 결과 및 고찰
3.1 연강 충격량 곡선
3.2 45C 충격량 곡선
3.3 연성/취성 파면율
취성파면율
온도
연강 U
연강 V
45C U
45C V
고온
54.09%
64.1%
77.6%
63.6%
상온
63.8%
74.1%
73.1%
79.6%
저온
80%
77.2%
84.4%
72%
연성파면율
온도
연강 U
연강 V
45C U
45C V
고온
45.9%
35.9%
22.4%
36.4%
상온
36.2%
25.9%
26.9%
20.4%
저온
20%
22.8%
15.6%
28%
3.4 고찰
실험을 통해 산출된 값으로 그래프를 그렸지만 정상적인 곡선이 그려지지 않 았다. 정상적으로 나와야 할 곡선은 아래 그림과 같다.
곡선이 제대로 나오지 않은 원인으로는 시험편을 정확하게 위치시키지 않았다 는 생각이 든다. 저온과 고온 상태에 있는 시험편을 시험할 때는 3∼5초 안에 시험편을 위치시키고 해머를 낙하시켜야 하는데 이 시간이 지났거나 제 시간을 맞추려고 마음이 급해지다 보니 시험편이 정확하게 위치가 되지 않았던 것 같 다.

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