[기계공학] 실험 12. 링 압축에 의한 소성 마찰 측정 실험

소개

기계공학 응용실험 - #12. 링 압축에 의한 소성 마찰 측정 실험

금속성형 공정에서 금속 유동은 다이로부터 소재로 전달되는 압력에 의해 일어난다. 또한 재료와 다이 접촉면에서의 마찰 조건은 금속유동, 표면 형성, 내부결함, 다이에 작용하는 응력, 성형에너지 등에 큰 영향을 미친다. 그러므로 금속성형 공정에서의 마찰 조건을 판단하는 것이 중요한 문제가 된다. 이러한 마찰 조건과 윤활 상태를 평가하기 위하여 링 압축실험을 가장 많이 이용하며. 이 실험을 통하여 소성 마찰 상수를 측정한다.

목차

1. 서 론
2. 본론
3. 결 론
◎ REPORT ◎
마찰계수 VS 마찰전단상수

본문내용

4) 링 압축 실험
마찰 상수 f나 마찰 전단 상수 m으로 정의된 윤활성은 보통 링 압축 실험으로부터 얻어진다. 링 압축 실험은 평평한 링 모양의 시편에 어떤 일정한 변형을 줄 수 있는 압축 하중을 가한다. 높이의 변화율에 따른 내경과 외경의 변화율은 공구와 시편 접촉면의 마찰과 밀접한 관계가 있다. 만약 마찰이 전혀 없다면 링은 원주 압축과 같은 양상으로 변형을 일으킬 것이다. 만약 마찰이 많다면 변형이 커짐에 따라 내경은 작아지고, 마찰이 작다면 내경은 커질 것이다. 따라서, 링의 내경변화는 접촉면의 마찰을 결정하는 가장 간단한 방법인 것을 나타낸다.
본 실험을 통해 마찰을 결정하는 데에는 변형에 필요한 하중과 시편 소재의 유동 응력을 알 필요가 없으므로 시험 결과의 산출은 지극히 간단해진다. 마찰 상수의 량을 결정하기 위하여 다양한 마찰 전단 상수 m에 대해 예상된 값들과 시험에서 얻어진 내경의 값들을 비교해야 한다. 이 점에서 몇몇의 이론적 해석이 이용될 수 있다. 이를 위해서 벌징 현상을 고려한 링 압축 시험의 금속 유동을 수학적으로 시물레이션한 이론적 해석이 사용된다. 따라서, 다양한 높이 감소율과 마찰 상수 m값에 대해 링 치수를 결정할 수 있는데, 외경 : 내경 : 높이의 비가 6:3:2, 6:3:1, 6:3:0.5가 링 시편에 대하여 이러한 결과를 그림 12.2와 같이 플로팅하면 이론적인 보정 곡선을 구할 수 있다. 주어진 실험 조건에 대한 마찰 전단 상수 m값을 구하려면 높이의 변화량과 내경의 변화량을 보정 곡선의 적당한 곳에 위치시켜야 한다. 여러 m값에 대해 주어진 이론 곡선에 대한 그 점의 위치로부터 실험에서 나타나는 마찰 전단 상수 m값을 얻을 수 있다.

2. 본론

▶ 실험장치
1)10톤 MTS (UTM의 한 종류)
2)평다이 상하 1조
3)버니어 캘리퍼스
▶ 실험방법
1)외경: 내경: 높이의 비를 6:3:2가 되도록 링 시편을 제작한다. (편의상 15,9,6로 제작)
2)링 시편과 다이에 윤활제를 바른다.

참고자료

· 1) 기계공학응용실험, 기계공학실험교재편찬회, 2005.
· 2) 신효철, 마찰계수에 관하여, 한국윤활학회 학술대회 학술강연회 제4권. p29~p41, 1986.