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충격실험 레포트 양식

기계공학실험 및 현장실습Report(충격)학과 :학번 :이름 :담당교수 :제출일 :충격 실험1. 실험목적2. 실험이론3. 실험장치4. 실험방법5. 실험결과6. 실험고찰1. 실험목적이번 실험은 각종 재료의 충격(동하중)에 대한 저항도를 측정하여 사용조건에 따른 재료의 적합성 여부를 판단하는 실험이다. 우리는 충격시험을 통해서 재료가 받아들이는 흡수에너지를 얻어서 시험편의 충격 파괴 저항을 알 수 있다. 재료의 충격 파괴 저항을 구하는 것은 공학자가 어떤 구조물을 설계함에 있어서 가장 기본적인 데이터이므로 충격 시험은 인장실험과 같이 매우 중요하다고 할 수 있다. 우리는 샤르피 충격 실험을 통해 충격 파괴 저항뿐만 아니라 샤르피 충격시험기의 작동방법과 그 원리에 대해서 많은 지식을 얻고 알아가는데 목적이 있다.2. 실험이론샤르피 충격 시험기샤르피 충격 시험기를 사용하여 시험편을 40㎜ 떨어져 있는 2개의지지대로 지지하고, 또한 노치부를 지지대 사이의 중앙에 놓고 노치부의 뒷면을 해머로 1회만 충격을 주어 시험편을 파단하고 샤르피 흡수에너지, 샤르피 에너지, 취성 연성 파면율 등에 나타나는 흡수 에너지, 충격치, 파면율, 천이온도를 측정하는 실험이다.30㎏f의 샤르피 충격시험기는 타격속도 5.28㎧ 또는17ft/s 내외가 표준으로 되어 있다. 샤르피 충격시험기에서 진동하는 펜듀럼의 굽힘을 방지하기 위하여 보조봉이 붙어 있어 계측의 정확을 기할 수 있게 되어 있다.해머를 시동위치에까지 이동시키기 위한 핸들은 그 축에 워엄치차를 가지고 있어 펜듀럼 해머를 상승시키는 역할을 하고, 해머가 시험편을 타격한 후에 반대측으로 올라간 각도를 읽기 위한 각도 지시판이 있고, 시험편 파괴 후에 일어나는 펜듀럼 해머의 왕복운동을 제어하기 위한 브레이크가 있다. 부속 에너지 환산용 눈금은 전기 각도 지시판의 각도와 환산법에 의한 에너지를 산출방법을 지양하여 이 눈금판의 눈금지침이 지시하는 위치의 이동에 의하여 눈금판위의 눈금이 곧 실험된 에너지를 지시하도록 만들어 놓은 자 막대기이다. 샤르피 충격시험의 시편은 노치가 있으므로 정밀하게 만들고 노치감도의 영향을 극히 적도록 하여야 한다. 특히 노치부 제작에는 게이지를 사용하여 측정하거나 확대하여 검사하는 것이 필요하다. 주철 및 주강 등의 온도차가 시험결과에 미치는 영향이 크므로 시험한 온도를 기록하는 것이 필요하다. 충격인장시험에서 측정하는 것은 원단면으로 파괴하는데 소비된 에너지를 나눈 값인 충격치, 연률 및 단면수축률 등이다.파단면의 형상취성 파면율 : 시험편 파단면의 전 면적에 대한 취성파면 면적의 백분율. 취성파면이란 많은 결정입자가 벽개파괴 또는 입계 파괴하여 빛이 나는 파단면을 말한다.연성 파면율 : 시험편 파단면의 전 면적에 대한 연성파면 면적의 백분율. 연성파면이란, 섬유 모양으로 전단 파괴하여 둔하게 빛이 나지 않는 파면을 말한다.소모된 에너지는E = W({h}_{1}-{h}_{2}) = WR(cos beta - cos alpha )Carpy 충격치 U는 시험편을 절단하는데 필요한 에너지 E [kg?f?m]를 Notch부의 원단면적(A,cm ^{2})으로 나눈 값으로 표시된다. Notch부의 단면적으로 나눈 것은 단지 충격치에 대한 규약이며, 단위면적당 흡수 에너지의 개념은 갖지 않는다.즉, 파괴에너지 E 를 시험편 Notch(notch section)의 단면적 A로 나눈 값을 충격치 U라고 한다.충격치``U``[kg/m]``=` {파단에너지``[kg?m]} over {단면적````[m ^{2} ]} ````THEREFORE ```U```=``` {W`R``(`cos beta ``-``cos alpha ``)} over {A} `[kg _{} BULLET m/cm ^{2} ]시험편은 중앙파단부에 V또는 U형상의 Notch를 만들어 응력집중 효과를 나타내게 됩니다.3. 실험장치① 샤르피 충격기W = 23.4kg? = 143°R = 750mm = 0.75m② 시편4. 실험방법① 지시바늘이 0점에 맞는지 확인한 뒤 지시바늘을 0점에 맞춘다.② 우선 해머를 143°까지 상승시킨 뒤 해머를 낙하시킨다.③ 낙하시킨 결과 해머가 다시 상승하는 각도, 흡수 에너지를 기록해 둔다.④ 지지대를 깨끗이 한 후, 지지대 위에 시편의 노치부가 중앙에 위치하도록 한다.⑤ 해머를 143°까지 상승시킨 뒤 해머를 낙하시킨다.⑥ 다시 낙하시킨 해머가 다시 상승하는 각도, 흡수 에너지를 기록한다.⑦ 두 번의 실험에서 구한 값을 이론값과 비교, 분석한다.⑧ 같은 방법으로 재료마다 2번씩 실험을 진행하여 값을 비교 분석한다.5. 실험결과(1) 아무 시편이 없을 때E```=`23.4`[kg`?f] TIMES `0.75[m]`` TIMES `(`cos141.7 DEG `-`cos143 DEG `)``=``0.2432[kg`?f?`m]U```=` {0.2432`[kg`?f?m]} over {0.9[cm ^{2} ]} ```=``0.270`[kg?f?m`/㎠](2) 첫 번째 실험알루미늄E```=`23.4`[kg`?f] TIMES `0.75[m]`` TIMES `(`cos116 DEG `-`cos143 DEG `)``=``6.3226[kg`?f?`m]U```=` {6.3226`[kg`?f?m]} over {0.9[cm ^{2} ]} ```=``7.0251`[kg?f?m`/㎠]강체E```=`23.4`[kg`?f] TIMES `0.75[m]`` TIMES `(`cos109 DEG `-`cos143 DEG `)``=``8.3023[kg`?f?`m]U```=` {8.3023`[kg`?f?m]} over {0.9[cm ^{2} ]} ```=``9.2248`[kg?f?m`/㎠]팬둘럼 무게 : 22.4kgf , 팬둘럼의 중심까지의 거리 : 0.75m시험편 종류소모된 에너지[kg?f?m] (E )흡수에너지[kg?f?m]올림각(α)내림각(β)충격치(U)알루미늄6.32266.3226143?116?7.0251강체8.30238.3023143?109?9.2248평 균7.317.31143.00?112.508.12(3) 두 번째 실험알루미늄E```=`23.4`[kg`?f] TIMES `0.75[m]`` TIMES `(`cos114 DEG `-`cos143 DEG `)``=``6.8778[kg`?f?`m]U```=` {6.8778`[kg`?f?m]} over {0.9[cm ^{2} ]} ```=``7.642[kg?f?m`/㎠]강체E```=`23.4`[kg`?f] TIMES `0.75[m]`` TIMES `(`cos123 DEG `-`cos143 DEG `)``=``4.4576[kg`?f?`m]U```=` {4.4576`[kg`?f?m]} over {0.9[cm ^{2} ]} ```=``4.9529`[kg?f?m`/㎠]팬둘럼 무게 : 22.4kgf , 팬둘럼의 중심까지의 거리 : 0.75m시험편 종류소모된 에너지[kg?f?m] (E )흡수에너지[kg?f?m]올림각(α)내림각(β)충격치(U)알루미늄6.87786.8778143?114?7.642강체4.45764.4576143?123?4.9529평 균5.675.67143.00?118.506.30(4) 실험결과 파단면-내림각알루미늄강체6. 실험고찰충격실험을 해보았다. 실험결과를 볼 때 같은 시편으로 실험을 했음에도 다른 결과 값이 나왔다. 그 이유는 첫째 시험편의 제작과정에서 시험편의 형상은 사람의 손으로 직접 하는 일이다 보니까 양쪽모두 균일하게 제작하지 못하고 어느 한쪽에 힘을 더 주거나 덜 주어 연마하여 차이가 발생한 것 같다. 두 번째로 올림각을 설정할 때 사람의 핸들을 돌려 사람의 힘으로 직접 올리고 올림각의 눈금을 사람이 직접 측정하기 때문에 올림각을 정확하게 143°에 맞추지 못 한 것 같다. 또한 첫 번째 실험과 두 번째 실험의 실험결과에서 시험편의 실험 사진을 보면 강체는 파단면이 말끔한 반면 알루미늄은 파단면이 깔끔하지 못했다. 이것을 보고 강체가 알루미늄보다 취성이 높은 것을 알 수 있다. 이번 실험을 통해 샤르피 충격실험에 영향을 주는 요인에 대해 생각해 보았다. 다른 실험내용을 찾아보았는데 실험에서 영향을 주는 요인은 실험 시 온도와 탄소함유량 그리고 올림각 두 가지 요인으로 생각한다. 실험 시 온도와 시편의 탄소함유량에 따라 충격 에너지 수치가 이론적으로 많은 차이가 있을 수 있고 실험실의 온도와 시험편의 탄소 함유량(%)에 변화에 따라서 충격 에너지의 값이 달라질 수 있을 것 같다. 우리가 실험한 곳은 밀폐된 공간의 실험실이 아니기 때문에 결과에 조금 영향을 미쳤을 거라고 생각한다. 두 번째는 올림각의 크기에 따라 충격량의 값의 차이가 있고 실험을 시작할 때 올림각을 크게 설정하고 실험을 진행하면 당연히 충격량도 커질 것이다. 우리가 진행한 실험에서는 올림각을 모두 143°로 고정하였기 때문에 비교하기는 힘들지만 올림각의 크기를 어느 정도로 하는가가 실험결과에 중요할 것으로 생각한다.

공학/기술| 2020.11.03| 10페이지| 2,000원| 조회(708)

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