충격시험 보고서 (충격시험의 모든 것)

소개글

재료의 충격력에 대한 저항, 즉 시험편을 충격적으로 파단할 때 충격으로 인한 흡수에너지의 크기를 구하여 재료의 인성과 취성의 정도를 판정하는 시험이다. 특히 구조용 철강의 저온취성, Ni-Cr강의 뜨임취성 등의 성질을 알 수 있는 가장 간단한 시험이다. 이와 같은 충격 시험에는 한 번의 충격으로 시험편을 파괴하고 시험편이 파괴될 때의 흡수되는 에너지 크기를 구하여 재료의 끈질긴 성질의 기준으로 삼는다.

목차

1. 서론

2. 이론
2-1. 충격하중
2-2. 충격 실험
2-3. 충격 실험의 원리 (Charpy impact test)
2-4. 충격 시험의 종류
2-4-1. 충격 인장 시험
2-4-2. 충격 압축 시험
2-4-3. 충격 굽힘 시험
2-5. 충격 시험의 시험편
2-5-1. 시험편에 사용되는 용어의 정의
2-5-2. 시험편의 종류
2-5-3. 시험편 제작시 주의사항

3. 실험방법
3-1. 샤르피 충격 시험의 순서
3-2. 샤르피 충격 시험시 주의사항

4. 실험결과 및 고찰
4-1. 충격 Energy 계산
4-2. 취성 및 연성파면율 계산

5. 결론
참고문헌

본문내용

2-1. 충격하중

일반적으로 구조물 또는 기계의 부재들은 동적 하중을 받게 되므로 동적 하중에 대한 저항력 즉, 취성이나 인성은 재료의 중요한 기계적 성질이 된다. 충격하중은 동적 하중의 하나로서 재료가 충격하중을 받게 되면 하중만큼의 최대 변형이 일어나고 그 이후 즉시 원상태로 돌아가려는 거동을 보인다. 이것은 마치 스프링 위에 질량을 떨어뜨리는 것과 유사하게 충격방향에 대해 진동이 일어날 것이다.

이 진동은 감쇄효과 때문에 곧 중단될 것이고 곧 정지 상태로 들어간다. 이와 같이 재료가 충격하중을 받았을 때의 거동은 대단히 복잡하고 이에 대한 해석 역시 고도의 수학적 능력이 필요하게 된다. 그러나 변형 에너지의 개념을 도입하고 약간의 과정을 단순화하면 대략적인 해석이 가능하게 된다.


2-2. 충격 실험

일반적으로 충격 시험은 에너지의 개념으로 실행되며, 충격 시험(impact test)에서 나타나는 특수한 점은 다음과 같다.

- 보통 충격 시험은 동적 시험이므로 정적하중에 대한 에너지와 차이가 많다.

- 상온에서 연성 파괴(ductile fracture)되는 재료라 할지라도 어떤 온도 이하에서는 급격히 여린 성질을 가져 깨짐 파괴(brittle fracture)를 이루는 일이 있다.

- 시편의 노치효과(notch impact)를 많이 받는다.

- 하중속도의 영향이 크다.

이와 같은 특수한 점은 동적하중과 정적하중에 대한 재료의 기계적 성질을 고찰할 때 중요시된다. 또 각종 압연, 단조, 압출 등의 소성가공에서 변형속도(strain ratio)에 대한 변형저항을 알아내는 데 필요하다.

충격 시험은 재료의 질긴 정도를 알기 위한 시험이며, 시험기에는 여러 가지가 있으나 금속재료의 충격 시험기로서 오늘날 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.


2-3. 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 파단 되는데 소요된 흡수에너지E(kgf.m)로 충격치를 나타낸다.

그림 1과 같이 핸들을 돌려서 해머가 α되는 각도의 위치에 고정시키고 펜듈럼 해머의 날이 시험편의 노치 부분에 오도록 시험편을 바른 위치에 놓은 다음, 해머를 낙하시켜서 시험편을 파괴시키고 해머가 각도 β만큼 올라가게 한다. 이때 파괴되는데 소모된 에너지E(kg.m)는 다음과 같다. 단, 회전축의 공기저항에 의한 마찰은 무시한다.

참고 자료

1. 디에터, G. E. 최종술, 역 권숙인, 역김송희, 공역 : 금속강도학, 서울: 喜重堂, 1991. 196~207p

2. 박일부, 정석기, 정재수 : 金屬材料學, 서울: 남양문화, 2002(c 2007). 1-29~ 1-37p


3. 서창민 : (알기쉬운)기계재료학, 서울: 원창출판사, 2000., 50~54p