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졸겔 실험 보고서 22.10.02

화학적특성평가졸겔실험 보고서교수님 :시간 :학 과 : 신소재공학부학 번 :이름 :제출일 : 2022.10.02.1. 실험제목GPTS와 TEOS를 이용하여 Sol-Gel 법에 의한 나노재료 합성2. 실험목적GPTS와 TEOS를 이용하여 졸겔법에 의한 나노재료를 합성해보고 합성 조건에 변화를 주어 몰성변화를 관찰하여 졸겔법을 이해해본다.3. 관련 이론3-1) Sol-gel의 역사1946년 규산에스테르의 가수분해를 통한 겔 제조 연구(Dislich,독일)가 진행되었다. 19560년대에는 금속 알콕사이드로부터SiO _{2}막 혹은TiO _{2} -SiO _{2}박막 형성의 연구(쇼트유리회사, 서독)가 진행되었다. 1970년대에는 졸-겔법에 관한 연구가 성황되었고 유리제조 연구(Dislich)와 소결 다결정체 연구(Mazdiyasni)가 진행되었다. 1980년대 이후 다양한 응용분야로 발전하였다.3-2) Sol-gel 법금속의 유기 및 무기 화합물을 용액으로 하여, 용액 속에서 화합물의 가수분해와 중축합반응에 의해 용액을 금속화합물 또는 수산화물의 미립자가 용해된 졸로 만들고, 반응이 지속됨에 따라 겔은 고체화되고, 겔을 열처리하여 유리, 비정질, 다결정 산화물 고체를 제조하는 방법이다.여기서 Sol(졸)은 액상에 고체입자가 분산되어 있는 콜로이드를 뜻하며, Gel(겔)은 Sol의 입자들이 물리적인 힘으로 연결되어 형성된 망상조직을 뜻한다. 콜로이드는 물질의 분산 상태를 나타내는 것으로 교질이라고도 한다. 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1nm~100nm 정도릐 미립자가 기체 또는 액체 중에 응집하거나 침전하지 않고 분산된 상태이다.3-2-1) 특징원료가 고순도이며, 기능성재료의 발현이 가능하다. 용액상태로부터 괴상에서 분말상까지 다양한 성형성을 지니고 있다. 고온합성이 아니라 저온으로부터의 합성된다는 것이 특징이다.3-2-2) 졸겔 과정Sol ⇒ wet gel ⇒ dry gel ⇒ ceramics 과정이 졸-겔의 제조과정이다.3-3) 졸겔법의 원료3-3-1) 금속 첨가한다. R(알킬기)의 종류는 목적, 용액, 조성, 전체를 고려한다.3-3-2) 용매출발물질의 용해시키는 물질이다. 종류는 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌글리코올, 에틸렌옥 사이트, 트리에탄올아민이나 크실렌이 있다.3-3-3)H _{2} O 및 이를 포함한 기타물질가수분해 및 중축합 반응용물질이다.3-3-4) 산 or 염기촉매작용 및 입자들의 응집방지를 시킨다. 종류에는 염산, 황산, 질산, 아세트산, 불산 ,암모니아가 있다.3-3-5) 안정화제 및 기타 첨가물포름아마이드, 디메틸포름아미드(DMF), 디옥산, 옥살산(균열 방지), 아세틸 아세톤(균일한 반응)이 있다.3-4) 졸겔법의 종류3-4-1) Alkoxide Sol-Gel 알콕사이드 졸겔법출발물질로써 금속알콕사이드와 같은 유기금속 화합물을 사용하여 졸을 만들고 이를 가수분해 및 고분자 농추반응을 거쳐 겔 상태로 만드는 방법이다. 알코올의 수산기(OH기)에 있는 수소를 금속으로 치환한 화합물을 총칭하는 것으로, 세라믹스 분말 원료나 졸-젤법에 의한 유리 원료로 쓴다. 알코올이 알칼리금속이나 알칼리토금속과는 직접 반응하여 알콕사이드를 생성한다. 또한 축합제역할을 하여 Sol-Gel 법에서 겔이 건조되면서 수축하는데 기여를 한다.직경이 3~4nm인 일차입자들이 겔 망목을 형성한다. 입자들이 사슬로 뭉쳐지면서 겔 소지를 단단하게 한다. 겔이 건조되면서 수축한다. 수축이 더 진행되면서 소결 중에 기공이 닫힌다. 최종적으로 기공이 제거된 소지가 된다.3-4-2) Colloid Sol-Gel 클로이드 졸겔법용액내의 콜로이드 입자의 분산에 의해 원료 용액인 졸을 형성하고 그 후에 졸 상태의 불안정화에 의해 겔화되는 방법이다.졸은 평균 직경이 50~500nm의 균등한 콜로이드 입자로 되어있다. 건조를 하게 되면 입자가 조밀하게 충진된다. 이때 기공의 크기가 점점 감소하지만 기공은 완전히 제거되지 않으면서 소지의 점진적 응고와 수축이 진행된다. 최종적으로 소지는 기공이 제거된다.3-5) 졸겔 화학반응3-5낸다. 반면에 강한 산과 약한 염기의 반응에 의하여 생성되는 염 (염화 암모늄, 황산 알루미늄 등)은 약한 염기의 양이온이 가수분해하여 수용액이 산성을 나타낸다. 에스테르나 아미노산과 같은 탄소화합물의 분해 반응도 가수분해 반응이다.3-5-2) 중축합 반응 (condensation)탄소 화합물의 반응에서 물 한 분자가 떨어져 나가면서 두 분자가 결합하는 반응을 말한다. 에탄올에 진한 황산을 넣어 130℃로 가열하면 에탄올 한 분자에서는 ?H가, 다른 한 분자에서는 ?OH가 떨어지면서 두 개의 에탄올 분자가 결합하여 메테르가 되며, 카르복시 산과 알코올에 산을 첨가한 뒤 가열하면 카르복시산에는 ?OH가, 알코올에서는 ?H가 떨어져 물 분자를 만들며 두 분자가 결합하여 에스테르 결합을 형성한다.※ 실리콘 알콕사이드Si(OR) _{4}의 가수분해반응?Si(OR) _{4} +H _{2} O->Si(OR) _{3} (OH)+ROH?Si(OR) _{3} (OH)+H _{2} O->Si(OR)(OH) _{3} +ROH?Si(OR) _{2} (OH) _{2} +H _{2} O->Si(OR)(OH) _{3} +ROH④Si(OR)(OH) _{3} +H _{2} O->Si(OH) _{4} +ROH일반식 :Si(OR) _{4} +nH _{2} O->Si(OR) _{4-n} (OH)+nROH (n=1,2,3,CDOTS )3-6) 졸겔법 출발용액 화합물 종류3-7) 졸겔법의 장점① 저온 합성 가능- 치밀화를 제외한 모든 공정의 온도가 실온에 가까운 저온이다.- 열적인 열화, 즉 고온공정시 발생하는 조성의변화나 불순물의 함유가 적고 높은 순도를 유지한다.- 특히 고온에서 얻어지는 용융유리, 결정산화물들을 저온에서 얻을 수 있다.② 고순도공정- Metal Alkoxide 등의 원료 물질은 휘발성이 높으며 순도를 쉽게 향상시킬 수 있다.- Microelectronics 등의 고순도산업에 쉽게 적용된다.③ 높은 균질도 (homogeniety의 달성)- 유기-금속 화합물은 서로 다른 원료를 분이루어지므로 (수화반응 및 축/중합 반응의 제어), 기공크기, 기공도, 입자의 크기 등을 자유롭게 조절할 수 있다.⑦ 기계적 강도의 조절- Ageing alc drying 조건을 조절하여 기계적 강도의 조절과 용도에 따라 기공도를 조절할 수 있다.⑧ Nano-composite의 제작- 금속-유기 화합물의 유기 작용기(ligand)를 이용하여 유기-무기 나노복합재료를 얻을 수 있다.⑨ 특수한 형태의 제작- 액상의 출발물질을 사용하므로 복잡한 형상이나 박막, 섬유의 제조가 용이하다.⑩ 새로운 비정질(Amorphous)/ 초미립결정질(Nanocrystalline) 재료의 개발 가능- Sol-gel process는 산화물의 결정화 온도보다 낮은 온도번위에서 결정화가 진행되므로 새로운 Amorphous / Nanocrystalline 재료의 개발 및 특성평가가 가능하다.3-8) 졸겔법의 한계① 출발물질(Metal Alkoxide 등)이 고가이며 합성/보존이 힘들다. (습도)② 대형재료를 생산하기 어렵다.③ Process 자체가 시간이 오래 걸린다. (특히 Ageing과 Drying)④ 치밀화시에 발생하는 변형/축소율이 상당히 크며 건조과정 중 균열 및 큰 Stress가 발생한다.⑤ 미세기공이 잔류하기 쉽다.⑥ 잔류탄소가 존재할 수 있다.3-9) GPTS(glycidyloxypropyl trimethoxysilane)분자식 :C _{9} H _{20} O _{5} Si분자량 : 236.34g/mol조밀도 : 1.055g/mol비등점 :290 CENTIGRADE , 연화점 :110centigrade 실란 커플링제인 GPTS는 유기물과 무기물사이에 실리카 입자 강한 결합을 형성하여 두 개의 서로 다른 물질을 강하게 연결하는 결합체 역할을 하게 된다.3-10) TEOS(Tetraethyl orthosilicate)분자식 :Si(OC _{2} H _{5} ) _{4}분자량 : 208.33g/mol조밀도 : 0.933g/mol녹는점 :-77centigrade TEOS는 반응성이 O ㉢ 전체반응 :nSi(OC _{2} H _{5} ) _{4} +2nH _{2} O->nSiO _{2} +4nC _{2} H _{5} OH※ TEOS제조법SiO _{2} +C -> Si+CO _{2}Si+2Cl _{2} ->SiCl _{4}SiCl _{4} +4H _{3} CH _{2} OH->Si(OH _{2} CH _{3} ) _{4} +4HCl4. 실험방법1. GPTS-TEOS 전구체용액을 제조하기 위한 출발 용액: 에탄올 10ml(7.89g)와 GPTS 0.01mol(2.3634g) 을 15분간 혼합한다.2. TEOS(10, 30, 50mol%)를 제조된 용액에 혼합하여 20분간 교반한다. (0.208g, 0.625g, 1.04g)3. 2번 용액에 증류수 1.8ml 추가 후 30분 교반한다.4. 염산을 TEOS : HCl= 1 : 0.001 비율로 넣은 후 10분 교반한다. (HCl 한방울로 통일)5. 제조된 용액을 준비된 틀에 넣은 후 60℃에서 3일 건조시킨다. (24시간마다 높이 관찰)GPTS(0.01mol) + ethanol(10mL)TEOS(10, 30, 50mol%)GPTS-TEOS precursor solutionHClGPTS-TEOS nanocompositeDried at 60℃ during 3dayH2O5. 실험결과1. 초기 2. 24시간 후 3. 48시간후4. 72시간 후※ 첨가량 계산분자량GPTS236.34g/molTEOS208.33g/molHCl34.46g/mol? GPTS0.01mol2.3634g? TEOSGPTS0.01mol을 기준으로 농도를 계산농도몰수무게10%0.001mol0.20833g?0.208g30%0.003mol0.62499g?0.625g50%0.005mol1.04165g?1.04g높이`변화율`=` {나중`졸겔용액의`높이-초기`졸겔용액의`높이} over {초기`졸겔`용액의`높이} TIMES 100%0h24h48h72h높이변화량 (cm)변화율(%)10%TEOS4.2cm3.0cm0.8cm0.5cm3.7cm88.1%30

공학/기술| 2024.02.15| 11페이지| 2,000원| 조회(276)

신소재공학부, 화학적특성평가, 졸겔 실험, 졸겔 보고서

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부식 실험 보고서 22.10.09

화학적특성평가부식실험 보고서교수님 :시간 :학 과 : 신소재공학부학 번 :이름 :제출일 : 2022.10.09.1. 실험제목탄소강과 스테인리스강의 부식2. 실험목적STS430, SS400, STS340에 염산의 농도와 시간을 다르게 하여 무게와 두께를 측정하고 부식 속도를 비교하고 분석한다.3. 관련 이론3-1) 부식이란?부식이란 화하적으로 금속이 표면에서 환경 성분과 반응하여 화학적 또는 전기적으로 산화 또는 변질 되어가는 것을 의미한다. 즉, 금속이 수분이나 산소와 반응하여 산화물 등의 작용으로 용해, 녹 등의 생성물을 만들어 소모되는 현상을 말한다. 모든 물질은 높은 에너지 준위에서 더 낮은 에너지 준위로 이동하고자 하기 때문에 부식이 발생한다. 부식은 본래의 상태인 산화물로 되돌아 가려는 자연적인 현상이다.금속이 환경 성분과 반응해서 화합물로 변하여 소모되는 금속의 부식이 진행됨에 따라 금속 제품의 성능이 저하하며 결국에는 사용이 불가해지게 된다. 부식되는 양 및 접촉하는 물질에 따라서 부식정도가 다르며 일반적으로 낮은 온도에서는 화학 반응 속도가 저하되기 때문에, 부식속도도 현저하게 감소한다. 부식은 금속의 이온화도에 따라 달라진다 이온화도는 다음과 같다. K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au Au에 가까울수록 부식이 잘 일어나지 않으며, K에 가까울수록 부식이 잘 일어난다. 또한 강은 일반적으로 알칼리성보다도 산성일 때 부식되는 양이 커진다. 부식은 자발적인 반응으로 상온 상압에서 자발적인 금속의 화학 반응을 통한 비금속화가 되는 과정이다. 여기서 자발, 비자발을 좌우하는 것은 깁스자유에너지의 변화량을 이용한다.DELTAG Fe ^{2+} +2e ^{-} 철 입장에서는 질량이 감소된다.② 환원반응양이온은 환원반응에 의하여 전자를 얻어 중성이 된다.2H ^{+} +2e ^{-} ->H _{2} (gas)※ 물, 산소에서 철의 산화 환원 과정전체반응2Fe+ {3} over {2} O _{2} ->Fe _{ _{3}? 단계반응2Fe+O _{2} +2H _{2} O->Fe _{2} O _{3} 산화반응Fe->Fe ^{2+} +2e ^{-}.......2Fe -> 2Fe ^{2+} +4e ^{-} 환원반응O _{2} +2H _{2} O+4e ^{-} -> 4OH ^{-}? 단계반응2Fe(OH) _{2} +{1}over{2}O _{2} ->Fe _{2} O _{3} +2H _{2} O 산화반응 :2Fe(OH) _{2} ->Fe _{2} O _{3} +H _{2} O+2H ^{+} +2e ^{-} 환원반응 :{1}over{2}+H _{2} O+2e ^{-} ->2OH ^{-}thereforeH _{2} O는 반응에 참여를 하지만 반응이 끝난 후 다시 수용액상으로 존재한다. 즉, 부식반응을 촉진시켜주고 결과적으로 화학반응에 영향을 미치지 않는다. 반면O _{2}는 직접적으로 부식반응을 일으킨다.3-9) 시편 정보STS는 스테인리스강으로 약 11% 이상의 크로뮴 (Cr)을 함유한 철계 합금으로 뒤에 번호는 성분 함량에 따라 바뀌게 된다.① STS430KS규격으로는 STS430, JIS 규격으로는 SUS430으로 불린다. 페라이트계에서 대표적인 스테인리스강으로 오스테나이트계에 비하여 가격이 저렴하다. 페라이트 스테인리스강은 염소 분위기에서 응력부식에 강하지만 열처리에 의한 강화를 기대하기 어려우며, 가경경화 정도도 극히 제한적이다. STS430는 니켈이 없는 범용적인 비열경과용으로 Cr을 17%이상 함유하고 고온에서 혼상 존재하나 섭씨 1,000도 이하는 단산의 BCC구조를 띤다. 자성을 띄며, Ridging 및 Stetdher Strain이 발생한다. 전자부품, 가스레인지 상판, Dinner Knife, 가위, 노즐, 밸브 등에 사용되며 보일러 연구실, 배기가스처리장치에도 이용된다.② SS400KS규격과 JIS 규격으로 SS400이라고 명칭한다. SS400은 일반 구조용강으로 철강의 가장 기본이 되는 강재이다. 숫자 400은 최저 인장강도를 것이고, SS는 Steel strucktural (일반구조용)의 약자이다. 특징으로는 가장 많이 쓰이는 소재이며 용접성 염려가 없다는 것이다. 그리고 STS와는 다르게 부식이 쉽게 일어나 항상 후처리를 한다. 주요강도를 요하는 부품재료를 제외하고 대부분 기계 및 구조물의 보조부재로 강판, 평강, 봉강, 형강 등에 많이 사용한다.③ STS304KS규격으로는 STS304, JIS 규격으로는 SUS304로 불린다. 가장 일반적인 강종이며 다량의 Ni함유로 Cr계보다 뛰어난 내식성과 내열 저온인성을 가지고 있으며 저온강도성, 성형 가공성과 용접성, 기계적 성질이 우수하다는 장점이 있다. 오스테나이트계 면심 입방계 스테인리스강이며 실제 현장에서는 STS304를 가장 많이 쓴다.3-10) 크로뮴 특성스테인리스강이 녹슬기 어려운 이유는 주요 합금 성분인 크로뮴(Cr)이 강의 표면에 산화피막을 형성하여 더 이상 산화를 방지하기 때문이다. 강의 표면에 매우 얇은 층의 산화 크롬 (Cr _{2} O _{3})이 형성되고 이 얇은 피막은 금속 기지 내로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태 피막으로 작용하여 내식성을 갖게 한다. 스테인리스 강이 물이나 공기에 접촉하면 크롬 산화물의 피막이 생기는데 산화성이 강한 질산 등에 대해서는 매우 강하지만 환원성인 염산 (HCl)등에 대해서는 피막이 파괴되어 쉽게 침식당한다.3-11) 부식에 영향을 미치는 인자① pH : 철과 같이 산에 녹는 경우 pH가 4~10의 범위에서 부식율은 접촉하는 산화제의 농도에 따라 달라진다. 알루미늄과 아연 같은 양쪽성 금속은 산 혹은 염기성 용액 중에서 빠르게 용해된다. 금과 백금 같은 귀금속은 pH에 영향을 받지 않는다.② 산화제 : 실제적으로 관찰되는 부식 반응의 대부분이 산소와 수소의 결합에 의해 물이 생성되는 반응과 연계되어 있다. 따라서 어떤 용액의 산화능력이 부식에 관한 중요한 척도로 이용된다. 보통 산화제는 어떤 물질을 부식시키지만 스테인리스 강의 산화크로뮴과 같이 형성된 산화물이 금속 표면에 보호 형성하여 더 이상의 부식이 진행되지 않도록 억제시키기도 한다.③ 온도 : 보통 온도가 높을수록 부식속도가 증가한다. 온도는 산화제의 용해도를 증가시키거나 금속 표면 과 접촉하고 있는 용액의 상변화를 일으켜 부식 환경을 변화시키기도 한다.④ 속도 : 금속표면 위를 흐르는 부식성 유체의 속도가 증가할수록 금속의 부식속도는 증가한다. 이는 유체의 빠른 유동으로 인해 금속표면의 부식층이 빠른 속도로 벗겨져 나가 부식에 민감한 새로운 표면을 제공하기 때문이다.⑤ 피막 : 부식이 일단 시작된 후의 부식속도는 형성된 피막의 성질에 따라 달라진다. 금속 표면 위의 피막이 부식성 유체에 녹지 않을 경우 더 이상의 부식은 진행되지 않지만 부식성 유체를 통과 시키거나, 부식성 유체에 합급이 되지 않는 탄소강 표면에 새로운 부식층이 형성되어 금속이 유실된다. 또한 금속의 부식으로 인한 피막의 형성 외에 부식성 유체로부터 불용성 화합물이 형성되어 금속 표면에 침전함으로써 금속 표면이 보호되기도 한다. 이 외에 접촉 유체에 의하거나 혹은 의도적으로 금속 표면에 형성된 막은 금속표면의 부식을 예방하는 효과가 있다.⑥ 농도 및 시간 : 대부분의 부식 환경에서 농도 및 시간이 중요한 역할을 할 수 있지만 부식 속도가 항상 농도와 시간에 정비례하지는 않는다. 따라서 어떤 금속에 대한 일부분의 부식 실험 자료를 근거로 다른 조건에서의 부식 상황을 예측할 때에는 주의해야한다.⑦ 불순물 : 부식성 유체에 포함된 불순물은 부식속도를 지연시키거나 촉진하기도 한다. 불순물이 부식을 촉진할 경우 불순물 제거 공정 장치 부식 속도는 증가한다.3-12) 부식 속도부식 속도란 금속이 부식하는 반응속도, 단위 시간당 부식 감소량을 알 수 있다. 변화 단위가 g인 경우에는 g/g*min, 변화 단위가 mm인 경우에는 mm/mm*min으로 부식 속도 단위를 나타낸다.부식속도`=` {변화량} over {초기값 TIMES 시간}?부식속도= {무게변화량(g)} over {부식전무게(g) TIMES 시간(min)} [gin] 측정오차가 적지만 부동태피막영향을 알 수 없다.?부식속도= {두께변화량(mm)} over {부식전두께(mm) TIMES 시간(min)} [mm/mm*min] 측정오차가 크지만 부동태피막영향을 알 수 있다.?부식속도(V)= {용해량} over {면적 TIMES 시간} = {x} over {A` TIMES `t} [ {mols} over {cm ^{2} ` TIMES `sec} ]?부식속도(전기량`표시)=nFV=nF {x} over {A` TIMES `t} [ {C} over {cm ^{2} ` TIMES `sec} ]=i[ {A} over {cm ^{2}} ]4. 실험방법① STS430, SS400, STS304 시편 6개씩을 준비한다.② 사포로 시편의 모서리를 조금 폴리싱한다.③ 각 시편의 초기 무게와 두께를 측정한다.④ 35% HCl용액으로 희석시켜 10% 20% HCl용액을 만든다.⑤ 6개의 비커를 준비해 3개에는 10%용액을 나머지 3개에는 20%용액을 넣는다.⑥ 스톱워치를 준비하고 각 비커에 STS430, STS304, SS400시편을 넣어준다.⑦ 10분, 20분, 30분마다 시편을 빼서 세척한다.⑧ 건조 후 시편의 두께와 무게를 측정한다.⑨ 부식전과 후의 두께와 무게의 차이를 분석한다.1) 10% HCl제조방법(120mL)1.048g/mol` TIMES 120ml=125.76g#35% TIMES xg=10% TIMES 125.76g#x=35.97g,`y=125.76g-35.97g=89.83g#(x=염산,`y=물)2) 20% HCl제조방법(120mL)1.098g/mol` TIMES 120ml=131.76g#35% TIMES xg=20% TIMES 131.76g#x=75.29g,`y=131.76g-75.29g=56.47g#(x=염산,`y=물)5. 실험 결과10%↑10분 ↑20분↑30분20%↑10분↑20분 ↑30분무게부식속도`=` {무게변화량} over {처음무게` TIMES `시간} ,``두께부식속도`= {두께변화량} over {처음두께` TIME간} `

공학/기술| 2024.02.15| 18페이지| 2,000원| 조회(369)

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기계적특성평가충격시험 보고서교수님 :학 과 : 신소재공학부학 번 :이름 :제출일 : 2022.05.23충격시험 (impact test)1. 시험목적-------------------------------------------------2. 시험이론-------------------------------------------------2-1) 파괴--------------------------------------------------2-2) 연성파괴와 취성파괴------------------------------------2-3) 충격시험----------------------------------------------2-4) 충격굽힘시험기-----------------------------------------2-5) 충격시험편--------------------------------------------2-6) 허용응력과 안전율--------------------------------------2-7) 샤르피 충격시험 방법------------------------------------2-8) 아이조드 충격시험 방법----------------------------------2-9) 충격시험에서의 굽힘-하중곡선-----------------------------2-10) 저온 및 고온에서의 충격시험-----------------------------2-11) 노치-------------------------------------------------2-12) 충격치에 영향을 미치는 인자-----------------------------2-13) 취성-------------------------------------------------3. 시험방법-------------------------------------------------4. 시험 준비물-----------------------------------------------5. 시험결과------? 세라믹: 주로 취성파괴? 고분자: 연성 및 취성파괴 모두2-2) 연성파괴와 취성파괴- 연성파괴 : 연성재료에서 일어나며, 소성변형이 상당히 일어난 후에 파괴된다.- 취성파괴 : 취성재료에서 일어나며, 소성변형이 거의 일어나지 않은 상태에서 파괴된다.2-3) 충격시험정적인 인장시험에서 만족스러운 강도를 나타내었다고 해도 충격적인 동하중에서도꼭 강하다고는 할 수 없다. 즉, 재료는 정하중에 대한 강도가 같더라도 여기에 충격하중을 주어 파괴시킬 때 큰 저항(인성, 점성이 강한 성질)을 나타내는 것과 매우 작은 저항(취성)을 나타내는 것이 있다.일반적으로 인장강도가 높고 연성이 충분하여 정하중에 의한 인장시험에서 파괴시까지 큰 소성변형을 나타내는 재료는 충격파괴에 대해 큰 충격에너지를 잘 흡수하므로충격저항이 커서 점성이 강한 성질을 나타내고 이에 반해 연성이 없는 재료는 가령 인장강도가 높더라도 충격에너지의 흡수능력이 작기 때문에 충격저항이 작아 취성을나타낸다.충격시험이란 시험편에 충격 하중을 가함으로써 재료의 충격에 대한 저항, 즉 인성과 취성의 정도를 판정함을 목적으로 하며 특히 저온 취성, 노치취성(notch 취성), 템퍼링취성 등의 성질을 알 수 있다. 그러나 재료의 충격에 대한 강도는 같은 재료에서도 시편의 형상과 크기, 시험방법 등에 따라 현저히 달라지며 충격에 대한 강도를 재료의 고유 상수로 발견 및 취급하기는 현재로서는 어렵다.*노치 (notch): 높은 응력(또는 변형)의 집중이 일어날 가능성이 있는 기하학적 형상이다.2-3-1) 종류충격시험에서는 시험편을10 ^{-3} SIM `5 TIMES 10 ^{-3}초 동안에 순간적으로 하중을 가하여 파단한다. 이 파단에 필요한 에너지(흡수에너지)의 크기로 재료의 강도, 취성을 판단한다. 충격시험은 시험편에 가해지는 하중의 종류에 따라 충격인장시험, 충격압축시험, 충격굽힘시험, 충격비틀림시험 등이 있다. 공업적으로 널리 사용하는 시험법은 노치를 가진 시험편에 충격굽힘하중을 가하는 충격굽힘시험이다. 온도, 4) 충격굽힘시험기충격굽힘시험은 현재 가장 널리 사용되는 충격시험이다. 충격굽힘시험편에는 노치(notch)가 있는 것과 없는 것이 있다. 노치가 없는 것은 레일, 차축 등의 실물시험에 사용된다. 충격굽힘시험에는 단일 충격시험과 반복충격시험이 있는데- 단일충격시험기: 샤르피 충격시험기, 아이조드 충격시험기, 길레이(Guillery type)충격시험기, 올센(Olsen type)충격시험기 등이 있으며- 반복충격시험기: 마쯔므라(Matzumura type) 반복충격시험기가 있다2-4-1) 샤르피 충격시험기(KS B5522)이 시험기는 진자식의 해머에 의해 1회 충격으로 시험편을 파괴하는 능력과 강성을 가지고 있다. 해머가 시험 전에 높이 올려져 있을 때의 각도(인상각;引上角)와 시험 후에 해머가 높여져 있는 각도 (상승각; 上昇角)를 읽기 위한 지침과 눈금판, 시험편을 지지하는 장치 등으로 구성되어 있다2-4-2) 아이조드 충격시험기샤르피 충격시험기와 마찬가지로 노치부 시험편을 진자형 해머로 타격하고 파단에요하는 에너지를 측정하여 재료의 인성과 취성을 평가한다. 시험방법은 샤르피 충격시험기에서와 같으나 시험편을 한 쪽만 강하게 고정하고 지지하며, 형상치수가 약간 다르다.2-5) 충격시험편(KS B 0809)KS B 0809에 금속재료 충격 시험편에 대해 규정되어 있으며 Charpy 시험편은 3호, 4호, 5호 시험편, Izod시험편은 1호와 2호 시험편이다. 일반적으로 깊은 노치의 시험편이 충격치가 다소 작게 측정되나 측정치의 산포가 작은 이점이2-6) 허용응력과 안전율예 :2-7) 샤르피 충격시험 방법해머를 규정의 인상(引上) 각도의 위치에서 낙하시켜 시험편을 파단하고 남은 에너지에 의해 반대측으로 올라간 각도 β를 측정하여 시험편을 파단하는데 필요한 에너지(E)를 산출한다. 시험편의 파단에 요하는 에너지(E)는 해머가 잃어버린 위치에너지로서 시험전 해머의 위치에너지 (E1)와 시험편 절단 후 해머가 올라간 때의 위치에너지 (E2)와의 차로서 표현된다.- 샤르피 는 충격치로서 파단에너지(kgf?m)를 채용하고 있으며, 나타내는 수치는 소수점 1자리까지 나타낸다2-9) 충격시험에서의 굽힘-하중곡선(a) 충격 시 하중이 굽힘에 비례하여 증가되다가 최대하중에 이르면 노치 부분에 균열이 생긴다. 파괴될 때까지 변형률은 크게 되지만 유효 단면적 감소와 더불어 하중은 감소하여 결국 무하중 상태로 된다. 최대하중에 이른 후 파괴될 때까지 큰 변형이 생겨 가느다란 섬유형태의 돌기들을 볼 수 있는데 이것은 연성재료에서 슬립(slip)이 많이 발생하기 때문이다.(b) 최대하중을 지나 어떤 하중까지는 (a)와 같으나 어떤 하중에서 급격히 하중이 감소되면서 파괴된다.(c) 취성파괴, 재료의 파단면에서 변형된 흔적이 극히 적고 억센 입상조직이 관찰된다.2-10) 저온 및 고온에서의 충격시험저온시험의 경우 적당한 냉매 중에 침적하여 냉각한 시험편을 재빨리 시험기에 장착하고 곧바로 파괴한다. 냉매 중에서 시험편을 꺼내어 5초 이내에 시험을 완료하면 온도상승문제는 무시해도 된다.2-11) 노치2-11-1) 충격치에 미치는 노치의 영향충격시험편은 노치가 있어 여기에 응력집중이 생기고 또한 노치 형상에 따라 파괴형상이 다르다. 노치 부분의 응력은 다른 부분보다 크게 되며, 이 현상을 노치효과(notch effect) 또는 응력집중(stress concentration)이라 한다.그림은 납(Pb)의 노치부가 없는 것과 있는 것을 굽혀서 인장측의 신장을 측정한 것으로 노치부를 만들면 응력집중으로 변형은 그 부분에서만 일어나서 신장은 매우 크게 된다.2-11-2) 노치부의 둥글기노치부의 둥글기가 작을수록 응력집중이 큼. 따라서 같은 노치부가 있더라도 그 둥글기가 작을수록 빨리 파단되고 흡수 에너지도 작게 된다.2-11-3) 노치부의 형태노치부의 모양을 샤르피식과 아이조드식으로 해서 동일 충격시험을 하면 아이조드식의 경우는 흡수에너지가 작게 된다2-11-4) 노치부 깊이의 영향시험편의 형상, 노치부의 모양과 곡률반경를 같게 하고, 단 깊이만을 변화시켰을 때신장되어서 섬유상조직이 된다. 또 비금속개재물은 단련방향으로 신장되어 정렬된다.압연이나 단조 등의 작업을 하여 만든 재료는 시험편의 채취방법에 따라서 성질이 많이 달라진다. 그림은 시험편의 채취방법에 의한 충격치의 차이를 나타낸다.- 이방성(anisotropy)의 이해물질의 고유한 재료 물성치, 예를 들어 탄성계수, 프와송비, 열전달 계수 등이 물질 내 모든 방향으로 그 값이 변하지 않는 경우를 등방성이라 하고, 그렇지 않은 물질을 이방성이라 한다.2-13) 취성- 템퍼링 취성정적인 시험에서는 만족스러운 강도를 나타내었다고 해도 충격적인 동하중에서도꼭 강하다고 할 수 없다. Ni-Cr강을 템퍼링하여 생긴 템퍼링취성은 그 좋은 예이다.이 시험에서 시험편을 10-3~5×10-5초 동안에 순간적으로 하중을 가하여 파단한다.Cr, Mn등의 탄화물을 형성하는 원소가 함유된 합금강에서는 퀜칭한 다음에 템퍼링온도에서 서서히 냉각하였을 때, 같은 조직을 급냉한 것에 비하여 충격치가 작게 된다. 이 현상을 템퍼링 서냉취성이라 한다.템퍼링취성의 원인으로는 템퍼링온도에서부터 서냉으로 인하여 주로 탄화물(carbide)이 α-Fe의 결정립계에 석출되어 이것이 노치효과(notch effect)를 주게되어 충격치가 작아지는 원인이 된다. Ni-Cr강은 템퍼링온도에서 급냉시키면 탄화물이 철 중에 고용된 상태로 되어 노치효과의 원인이 생기지 않고 또한 기지(matrix)가 소르바이트(sorbate)조직이 되므로 충격치가 크다. 템퍼링취성은 특수강에 Mo 0.3%를 첨가시키면 템퍼링온도에서 서냉하여도 충격치가 저하되지 않는다표는 Ni-Cr강재의 인장시험과 충격시험 결과를 나타낸다. 정적인 기계적 성질은 큰 차이가 없으나 충격치는 큰 차이가 나타나는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 강재를 시험온도를 변화시켜 급냉, 서냉한 것의 충격치의 변화는 그림과 같다.A재는 200℃부근에서 취성이 생겨 충격치가 적고, B재료는 ?50℃에서 취성이 생긴다.3. 시험방법1) 어닐링 처리된 시편, 노말라이징 처6°

공학/기술| 2024.02.15| 17페이지| 3,000원| 조회(328)

충격시험보고서, 기계적특성평가

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인장시험보고서

기계적특성평가인장시험 보고서교수님 :학 과 : 신소재공학부학 번 :이름 :제출일 : 2022.05.16인장시험 (tensile test)1. 시험목적-------------------------------------------------2. 시험이론-------------------------------------------------2-1) 인장시험의 정의----------------------------------------2-2) 응력--------------------------------------------------2-3) 전위--------------------------------------------------2-4) Hooke의 법칙------------------------------------------2-5) 포아송비----------------------------------------------2-6) 탄성계수 사이의 관계------------------------------------2-7) 공칭응력-공칭변형률-------------------------------------2-8) 진응력-진변형률 ---------------------------------------2-9) 인장시험-----------------------------------------------3. 시험방법-------------------------------------------------4. 시험 준비물-----------------------------------------------5. 시험결과-------------------------------------------------6. 결론 및 고찰----------------------------------------------7. 참고문헌-------------------------------------------------1. 시험목적시편을 일정한 속도로 일축방향으로 인장력을 가하여 재료의 항복용평균 전단응력:tau _{avg} = {V} over {A}- 단일 전단(single shear) : 전단면이 하나인 경우모멘트가 발생하기는 하지만 작으므로 그 영향은 무시한다. 여기서 모멘트는 어떤 물리적 효과가 물리량의 분포상태에 따라서 정해질 때에 정의되는 양- 이중 전단(double shear): 전단면이 두개인 경우2-3) 전위고체결정 내부에 존재하는 1차원 결함의 일종.칼날전위와 나선전위 등으로 세분화 됨.칼날전위, 나선전위의 성격은 버거스 벡터(b)와 전위선 관계에 의해 정의한다.- 버거스 벡터(b) : 결정이 미끄러진 정도의 크기와 방향을 나타내는 벡터2-4) Hooke의 법칙영국의 Robert Hooke (1635~1703)sigma =E BULLET epsilon 1678년 강철의 탄성을 밝히기 위한 실험결과 발표1. 물체의 신장 또는 수축에 관한 변형은 그것을 발생시킨 내력에 비례한다.2. 응력이 일정한 값을 초과하지 않는 범위 내에서 응력과 그것에 의해 일어난 변형률의 비는 응력과 재료의 종류에 의해 정해지는 일정한 값을 갖는다.영국의 Thomas Young(1773~1829)탄성한도 내에서 변형량은 힘과 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다.? 변형량delta = {P BULLET l} over {A} = sigma BULLET l E : Elastic modulus, young’s modulus?sigma PROPTO {delta } over {l} = epsilonE= {sigma } over {varepsilon }?sigma =E BULLET epsilon ?tau =G BULLET gamma G : 탄성강성률 (전단계수) (elastic shear modulus)2-5) 포아송비(Poisson's ratio,V)Poisson's`ratio`````v`=`- {varepsilon _{lat}} over {varepsilon _{long}} 길이 변형률에 대한 측면 변형률의 비무차원 물성치Poisson's`number,`m`=`1/ 0.2% 소성변형이 일어날 때의 지점을 택하여 항복강도로 나타냄(0.2% offset 항복강도)- 강의 항복점 거동일반적으로 여러 개의 띠(band)가 재료의 여러 곳에서 응력집중부에서 형성된다. 이 띠들은 보통 인장축에 대해 약 45°각으로 형성된다.이와 같은 띠(band)를 뤼더스밴드(Luders Bands) 또는 슬립밴드(slip band), 스트레쳐 스트레인(stretcher strains)이라 하며 이러한 형태의 변형을 때때로 피버트 효과(Pibert Effect)라 한다.이 뤼더스밴드는 흔히 시편의 물림부 근처의 응력집 중점에서 시작하는 밴드모양의 불균일변형인데 변형이 진행됨에 따라 시편 전체로 퍼진다. 뤼더스밴드가 시편 전체에 퍼지게 되면 정상적인 가공경화가 일어난다. 뤼더스밴드가 시편 전체에 퍼짐으로써 시편이 연신되는 정도가 그림의 항복점 연신률에 해당한다. 항복점 연신률 영역의 톱니의 하나 하나는 뤼더스밴드의 하나 하나의 발생과 관계가 있다.- off-set스테인레스강이나 황동과 같은 하중-연신 곡선에서 항복점이 나타나지 않는 재료의 항복점에 대응하는 내구력을 측정하는 방법으로서, 예를 들면 보통 많이 사용하는 0.2% 내력을 구한는 경우에 연축상의 0.2% 점에서 직선 부분에 평행선을 긋고, 이것이 하중-연신 곡성과 교차하는 점이 나타내는 하중을 시험편의 원단면적으로 나누어 구한다.2-7-3) 최대인장강도(ultimate tensile strength, UTS0- 공칭응력-변형률곡선에서 최대값의 강도- 단순히 인장강도(tensile strength, TS)라고도 함- 최대인장강도에 이를 때까지는 평행부의 변형이 균일하나 그 이후에는 일부분에 변형이 집중되어 불균일변형인 necking이 일어남2-7-4) 연성파괴가 일어날 때까지의 소성변형 정도① 압연이나 압축과 같은 금속가공 공정 시 파괴 없이 금속이 변형될 수 있는 양을 제시해준다.② 설계자에게 금속이 파괴 전까지 소성적으로 변형할 수 있는 능력을 제시해준다. 고연성 재료는 설계자가 극심한전성이 작은 재료 : 인성이 작음. 즉, 강도가 큰 물질이 파괴에 필요한 일이 최대가 되는 것은 아니므로 강도가 큰 물질이 파괴에 강한 것은 아니다.2-7-6) 연신율이장 시험에 있어서 파단 후의 시험편을 맞대고, 표점사이의 변형량을 구해서 이것을 %로 나타낸 것이다.연신율(%)= {(파단후의`길이)-(표점`간`거리)} over {표점`간`거리} TIMES 100%또, 시험편이 국부적인 수축을 일으키지 않고, 일률적으로 늘어날 때 까지의 연신을 균일 연신율이라 한다.2-7-7) 탄성계수비례상수 E는 탄성계수 혹은 영의 계수라고 한다. 탄성영역에서는 응력과 변형률 사이에 금속의 경우에서는 다음과 같은 훅의 법칙이 성립하여 직선적인 관계를 갖는다.sigma =E BULLET varepsilon (E= 비례상수로서 탄성계수) 탄성계수 E는 공칭응력과 변형률 곡선의 탄성영역애서 기울기에 해당한다. 금속과 요업재료의 최대 탄성 변형률이 0.5% 이하인 것이 보통이다. 변형이 탄성적인 것으로부터 소성적으로 변하는 점은 응력-변형률 곡선의 기울기가 탄성계수와 달라지는 응력이다. 이점을 정확히 결정하기가 어렵기 때문에 여러 가지 근사값이 이따금 사용된다. 이들 중에서 가장 널리 사용하는 것은 0.2%항복 강도인데 이것을 소성변형률이 0.2%일 때의 응력으로 정의 한다, 탄성계수는 재료 강성도의 척도이다. 탄성계수가 크면 클수록 주어진 응력에 의한 탄성변형률이 더욱 작다. 탄성 계수는 빔이나 다른 구조물의 휨 정도를 계산하는데 필요하기 때문에 이 값은 설계시 매우 중요한 값이다. 탄성계수는 원자사이의 결합력에 의해서 결정된다. 이 힘은 재료의 근복적인 성질을 변화시키지 않고서는 바뀌지 않기 때문에 탄성계수는 기계적 성질중 가장 조식과 무관한 성질 중 하나이다, 탄성계수는 합금 원소 첨가나 열처리 혹은 냉간가공들에 의해 미세한 영향을 받을 뿐이나 온도가 증가함에 따라 탄성계수는 감소한다. 이 계수는 고온에서 동적인 방법에 의해 측정된다.2-7-8) 파괴강도재료시험을 했을 때 시-공칭응력, 진변형률-공칭변형률 관계epsilon _{t} = int _{l _{0}} ^{l} {{dl} over {l} =ln {l} over {l _{0}} =ln(} {l _{0} + TRIANGLE l} over {l _{0}} )=ln(1+ epsilon _{e} )sigma _{t} = {P} over {A} = {P} over {A _{0}} BULLET {l} over {l _{0}} = sigma _{e} BULLET ( {l _{0} + TRIANGLE l} over {l _{0}} )#```````= sigma _{e} BULLET (1+ epsilon _{e} )(A _{0} BULLET l _{0} =A BULLET l)실제로 금속을 심하게 소성변형 시킨 후 밀도를 측정하면 체적 변화가 0.1% 이하임.공업적으로 사용되는 금속의 강도는 공칭응력-공칭변형률에서 얻어지는 값을 사용하나, 금속재료의 물성을 규명하기 위하여서는 진응력-진변형률 곡선을 사용하여야 한다. 진 최대인장강도는 공칭인장강도보다 약간 크며, 이 값을 구하여야 한다. 그러나 실험적으로 진응력을 구하기는 용이하나, 진변형률을 구하는 것은 힘들다. 그러므로 일반적으로 진응력-공칭변형률 곡선으로부터 최대 인장강도를 구한다.실험적으로 진응력을 구하는 방법 : 진응력을 구하기 위하여서는 necking후에 가하여진 하중 하에서 순간적인 단면적을 알아야 한다. 그러므로 necking후에는 일단 cross head를 정지 시킨 후 micrometer로 시편의 직경을 측정하여(편상 시편인 경우에는 두께와 폭을 측정함.) 단면적을 구하고 표점 거리를 표시한다. 그 후 계속하여 cross-head를 약간 이동시킨 후 다시 감소된 시편의 직경을 측정한다. 이러한 과정을 시편의 파괴가 일어날 때까지 반복한다.2-9) 인장시험2-9-1) 인장시험에 영향을 주는 인자① 네킹의 형태와 네킹영역에서의 응력분포② 시편 단면형상의 영향③ 시험온도의 영향④ 변형속도의 영향⑤ 인장시험기에 의한 영향2-9-2) ΔR

공학/기술| 2024.02.15| 26페이지| 3,500원| 조회(392)

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기계적특성평가 굽힘시험보고서

기계적특성평가굽힘시험 보고서교수님 :학 과 : 신소재공학부학 번 :이름 :제출일 : 2022.05.30굽힘시험1. 시험목적-------------------------------------------------2. 시험이론-------------------------------------------------2-1) 굽힘시험이란-------------------------------------------2-2) 굽힙시험 분류------------------------------------------2-3) 굽힘모멘트---------------------------------------------2-4) 3, 4점 굽힘--------------------------------------------2-5) 굽힘량------------------------------------------------2-6) 굽힘시험----------------------------------------------2-7) 항절시험----------------------------------------------2-8) 굽힘강도----------------------------------------------2-9) 사용한 시편--------------------------------------------3. 시험방법-------------------------------------------------4. 시험 준비물-----------------------------------------------5. 시험결과-------------------------------------------------6. 결론 및 고찰----------------------------------------------7. 참고문헌-------------------------------------------------1. 시험목적굽힘시험은 재료에 굽힘 모멘트가 작용하였을 때의 변형저항이나 파단강도를 측정하는의 굽힘 파단강도를 측정하는 항절시험(transverse or flexure test) 등으로 대별할 수 있다.2-2) 굽힘시험 분류변형정도나 시험목적에 따라 분류된다.① 탄성영역에서의 굽힘시험- 재료의 탄성계수을 측정한다.- 복잡한 단면이나 구조물의 이론 계산을 검토한다.② 소성영역에서의 굽힘시험- KS에 규정된 좁은 뜻의 굽힘시험과 같이 재료의 변형능, 연성(ductility)의 검토, 용접의 양부를 검토한다.- 소성영역에서의 굽힘이론 연구나 응력 변형관계를 연구한다.③ 굽힘파단시험- KS에 규정된 항절시험과 같이 취성재의 강도를 측정한다.- 파괴역학을 연구한다.- 선재, 박판 등을 파괴까지 반복하여 굽힘시험을 한다.2-3) 굽힘 모멘트① 정역학 평형(단순보, beam)- 힘의 평형( SMALLSUM F=0)R _{A} +R _{B} -P=0`` rarrow ``P=R _{A} +R _{B}- 모멘트의 평형( SMALLSUM M=0) 지지점 A를 기준점으로 고려한 모멘트의 총합( SMALLSUM M _{A} )SMALLSUM M _{A} =R _{A} TIMES 0+P TIMES a-R _{B} TIMES L=0` rarrow `R _{B} = {Pa} over {L} ```R _{A} = {Pb} over {L} 만약 a=b라면, 즉 하중이 빔의 정중앙에 작용한다면,R _{A} =R _{B} = {P} over {2}② 응력, 변형률, 곡률 및 굽힘 모멘트단면에 굽힘 모멘트 M이 작용하여 중심면(중립면)의 곡률반경이 ρ 가 되는 경우, 중심선에서 η 위치에 있는 점의 변형율을 ε, 응력을 σ로 고려할 때, ε 은 η 및 곡률 1/ρ 에 정비례하는 다음의 관계가 있다.varepsilon = {eta } over {rho } (1)응력과 변형율의 관계는 그 재료의 인장시험 및 압축시험에 의해 구해지는 관계와 같으며 일반적으로는 다음과 같다.sigma =f( varepsilon ) (2)2-4) 3점굽힘, 4점굽힘일반적으로 만능시험기에 굽힘시험용 장치를 붙여서대한 굽힘delta _{1} 및 C, ㅇ점의 지지점 A, B에 대한 굽힘delta _{2}delta _{1} =Pl ^{2} m/16IE#delta _{2} =Pm ^{2} LEFT { m+1.5(l-2m) RIGHT } /6IE이런 식은alpha _{max}가 항복점에 달하지 않는 한 성립되며delta _{}로부터 E를 구할 수 있다.2-6-2) 소성눌러 굽히는 방법 : 그림 (a)와 같이 반경 r이 10㎜ 이상인 원통받침으로 받쳐 L=2r+3t로서 굽힘각도가 대략 170°가 될 때까지 굽힌 후 시험편 표면의 터짐이나 그 외의 결함 유무를 검사한다. 굽힘각도를 180°로 할 때에는 170°로 굽힌 후 그림 (b)와 같이 2r의 두께를 갖는 삽입물을 써서 시험편의 양 단면을 누르거나 또는 (a)에서 받침거리가 L=2r+2t인 받침대 사이를 빠져 나갈 때까지 누른다. 밀착할 때에는 우선 170°까지 굽힌 후 (c)의 방법에 의한다.감아 굽히는 방법 : 시험편의 중앙부가 규정의 모양이 되도록, 시험편의 한 쪽을 고정하고 환봉 또는 다이(型)를 사용하여 다른 쪽에서 서서히 하중을 가해 규정된 굽힘각도까지 감아 굽힌다. 또한 굽힘각도가 180°이며 r이 작을 때나 밀착시킬 경우에는 위에서처럼 감아 굽힌 후 위 그림 (b), (c)의 방법에 의한다V 블록법 : 시험편을 V 블록 위에 놓고 그 중앙을 누름쇠로써 서서히 하중을 가하여 규정된 모양으로 굽히는 방법이다. 이때 누름쇠의 모양, 치수 및 기타의 시험요령을 지시에 의한다.2-7) 항절시험(flexure test)초경합금이나 소입 공구강과 같이 딱딱하고 취약한 재료는 파단에 이를 때까지 소성변형이 작으므로 파단하중으로부터 그 때의 σmax를 식sigma _{max} =M _{max} BULLET {e} over {I}에 의해 구하며 이를 항절력(transverse rupture strength)이라 하는 경우가 많다. ⇒ 항절시험시험편은 주조한 그대로 사용함을 원칙으로 하며 이에 관한 규정은 와 같다.2점 자유 지지라믹 재료이다. 대리석은 취성재료이기 때문에 시험편에 파단이 일어날 때까지 굽힘시험 진행하였다.- 아크릴단위체가 반복되어 연결된 고분자의 한 종류로 폴리머 재료. 아크릴은 가공이 쉽고 저렴하며 가볍다는 장점이 있다. 아크릴 또한 취성재료로서 시험편에 파단이 일어날 때까지 굽힘시험 진행하였다.3. 시험방법① 규격에 맞는 시편을 준비한다.② 시편의 길이와 두께를 측정하고 중심선, 표점거리 등을 표시한다.③ 컴퓨터를 켜고 연결된 굽힘 시험기를 작동한다.④ 시편을 지지대에 올리고 누름쇠를 시편의 중앙의 선에 맞춘다.⑤ 시험기의 위쪽 크로스헤드를 시편에 닿게한다.⑥ 시험기를 작동시킨다.⑦ 시편이 파단되거나 굽어거 미끄러지면 테스트를 끝낸다.⑧ 자료를 저장한다.⑨ 시편을 교체해가며 동일한 방법으로 실험을 진행한다.4. 시험 준비물-굽힘 시험기-시편( 탄소강, 아크릴, 대리석) 총 3개-자, 네임펜-컴퓨터5. 시험결과5-1) 탄소강폭(b) 25mm, 높이(h) 2mm, 표점거리(l) 4cm 최대하중(P) 1675N① 관성 모멘트, II= {bh ^{3}} over {12} = {} over {}{25mm TIMES (2mm) ^{3}} over {12} =16.67mm ^{4}②M _{bmax}, 최대 굽힘 모멘트M _{bmax} = {Pl} over {4} = {1675 TIMES 40} over {4} =16750N BULLET mm③sigma _{max`}, 최대 굽힘 강도sigma _{max`} = {3Pl} over {2bh ^{2}} = {3 TIMES 1675 TIMES 40} over {2 TIMES 25 TIMES 2 ^{2}} =1005N/mm ^{2}④ E, 탄성계수E= {Pl ^{3}} over {4bh ^{3} delta } = {1675 TIMES 40 ^{3}} over {4 TIMES 25 TIMES 2 ^{3} TIMES 12} =11166.67N/mm ^{2}(s= sqrt {d ^{2} +( {l} over {2} ) ^{2}} - {l} sqrt {20 ^{2} +( {40} over {2} ) ^{2}} - {40} over {2} =8.28mm⑤ 곡률,{1} over {rho }{1} over {rho } = {12 delta } over {l ^{2}} = {12 TIMES 8.28} over {40 ^{2}} =0.0621mm ^{-1}⑥변형률varepsilon _{e} = {l-l _{0}} over {l _{0}} = {TRIANGLE l`(시편의`길이`변화)} over {l _{0} `(시편의`초기`길이)} = {0.37mm} over {40mm} =9.25 TIMES 10 ^{-3}5-3) 아크릴- 폭 25mm, 높이 3mm, 표점거리 4cm 최대하중 132.5N① 관성 모멘트, II= {bh ^{3}} over {12} = {25 TIMES 3 ^{3}} over {12} =56.35mm ^{4}②M _{bmax}, 최대 굽힘 모멘트M _{bmax} = {Pl} over {4} = {132.5 TIMES 40} over {4} =1325N BULLET mm③sigma _{max`}, 최대 굽힘 강도sigma _{max`} = {3Pl} over {2bh ^{2}} = {3 TIMES 132.5 TIMES 40} over {2 TIMES 25 TIMES 3 ^{2}} =35.33N/mm ^{2}④ E, 탄성계수E= {Pl ^{3}} over {4bh ^{3} delta } = {132.5 TIMES 40 ^{3}} over {4 TIMES 25 TIMES 3 ^{3} TIMES 12.02} =261.29N/mm ^{2}(s= sqrt {d ^{2} +( {l} over {2} ) ^{2}} - {l} over {2} = sqrt {25 ^{2} +( {40} over {2} ) ^{2}} - {40} over {2} =12.02mm⑤ 곡률,{1} over {rho }{1} over {rho } = {12 delta } over {l ^{2}} = {12 TIMES 12.02} 다.

공학/기술| 2024.02.15| 16페이지| 3,500원| 조회(313)

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