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인장시험연구레포트

인장시험연구A Study on Tensile testingv.)AbstractTensile testing, known as tension testing, is a fundamental materials science test in which a sample is subjected to a controlled tension until failure. The results from the test are commonly used to select a material for an application, for quality control, and to predict how a material will react under other types of forces.Key Words: Tensile testing, tension testing, materials science test, quality control기호설명permanent strain rateσ = strain rateFλ = load1. 서론재료의 시험은 재료의 품질을 결정하는 매우 중요한 요소의 하나이기 때문에 기업에서는 대부분 많은 경비와 시험 인원을 투입하여 시험을 하게 된다. 이와 같은 재료의 시험에 있어서 중요한 것은 다른 여러 종류의 측정과 마찬가지로 측정 결과의 정확성을 유지하는 것과 이것을 잘 관리하는 것이다. 이것은 다른 표현으로 측정 결과의 품질 관리 및 보증이라고 말할 수 있다.임의의 재료가 사용 목적 및 사용조건에 적당한가를 시험하거나 안전한 하중의 한계와 재료의 기계적인 성질을 얻기 위해 재료를 파단(파괴)하거나 변형을 가하여 시험한다. 특히 기본적인 기계적인 성질과 재료 시험으로 탄성, 최대강도, 변형률, 탄성계수를 확인하기 위해 인장 시험이 수행된다. 시편의 양단을 고정기구로 고정시킨 후 시편의 축 방향으로 잡아 당겨서 파괴에 이를 때까지 응력과 왜곡곡선을 구하는 것을 인장시험이라 한다.이 논문은 인장시험기를 사용하여 주철의 인장시험(인장강도, 항복강도, 극한강도, 단면, 항복점, 연신율, 및 단면수축율이고 취성재료에서는 인장강도와 연신율이다. 인장시험에 의해 측정될 수 있는 재료의 기계적 성질로서는 그 외에 비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 진파단력과 Poisson비 등도 포함된다.또 인장시험에 의해 구해지는 재료의 강도는 횡단면에 수직으로 작용하는 응력에 대한 시료의 강도값으로 Notch나 그 외의 원인으로 분포가 일정하지 않은 응력을 받는 경우의 항복점이나 파단강도는 재료가 항복이나 파괴에 따른 역학적 조건과 인장시험의 결과를 고려하여 대략 추정된다. 그리고 압축하중이나 반복하중에 의한 재료의 강도도 인장강도에 대한 비율로서 간주되는 예가 많다. 즉 시험기를 사용하여 시험편을 서서히 인장하여 항복점, 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면수축율 등을 측정하는데 목적이 있다.2.1.1 비례한계응력에 대하여 변형률이 일차적인 비례관계를 보이는 최대응력을 말한다. 응력-변형율 곡선상 직선 부분에서 벗어나는 곳으로 측정 한다. 응력-변형율 곡선에서 후크의 법칙에 의한 직선부가 변화되어 곡선으로 변하기 시작하는 점의 응력이다. 탄성한계보다 적은 값이다.2.1.2 탄성한계부과했던 하중을 제거했을 때 변형이 없어지고 완전히 원상 회복되는 탄성변형의 최대응력 어떤 정도의 영구변형이 생기는 응력을 탄성한도로 규정하고 있다. 보통 응력과 변형율 곡선에서 완전히 하중을 제거했을 때 측정이 가능한 어떠한 잔류변형률이 없이 재료가 견딜 수 있는 최대응력으로 나타내며, 변형률 측정의 감도가 증가함에 따라 이 값은 점차 감소하여, 결국에는 미소변형률 측정으로부터 결정되어지는 진탄성한계값에 접근한다.2.1.3 종탄성계수변형의 초기에는 응력과 변형률의 비가 비례한도내에서는 일정하다. 이 일정한 관계를 후크의법칙(Hooke's law)이라 하고 응력과 변형률 관계를 σ=Eε로 표시된다. 여기에서 값을 종탄성계수라 하며 응력-변형률 선도에서 비례한도 이내의 직선부분의 기울기를 의미한다.Fig. 1 Tensile Strength2.1.4 항복점응력이 탄성한도를ng) 현상이 일어나면서 다시 하중을 증가시켜야 변형이 증가하고 어느 일정한 하중이 지나면 시편에 국부적 수축현상이 나타나며 하중은 감소하며 변형은 증가한다. 시편에 가하여진 최대 하중을 원 단면적으로 나눈 값을 인장강도라 한다.2.1.7 연신율시편이 파단 되기까지 생기는 전체 늘어난 양을 원래의 표점거리로 나눈 값이다.2.1.8 단면 수축률단면적과 파단 시의 단면적과의 비를 의미한다. 원형단면의 경우 파단 후의 단면이 원형이 아니므로 긴 지름과 짧은 지름을 측정하여 단면적을 구한다.2.2 본 연구의 인장시험2.2.1 시편 평행부의 원 단면적관 모양의 시편을 제외한 시편의 평행부의 원 단면적은 표점 간의 양 끝부 및 중앙부 3곳의 단면적의 평균값으로 한다. 다만 필요에 따라 테이퍼를 붙인 시편은 최소 단면에서의 단면적을 측정하여 원 단면적으로 한다. 관 모양 시편에서는 시편의 끝부분에서 구한 단면적을 원 단면적으로 한다.원형 단면의 시편 및 관 모양 시편의 원 단면적을 구하기 위한 지름은 서로 직교하는 2방향에 대해 측정한 값의 평균값으로 한다. 관 모양 시편의 단면적을 구하는 데 필요한 두께는 관 끝부의 원둘레를 등분하는 3곳 이상에 대해 측정한 값의 평균값으로 한다.각각의 원 단면적을 구하기 위한 지름 또는 나비, 두께는 적당한 측정기를 사용해서 규정 치수의 적어도 0.5%의 수치까지 측정한다. 단 2mm 이하의 치수에 대해서는 0.01mm로 끝맺음해도 된다.2.2.2 표점거리적절한 측정기를 사용하여 규정 치수의 적어도 0.4%의 정밀도로 측정해야 한다. 단, 연신율계를 사용하는 경우에는 이러한 장치의 표점 거리에 대해 교정을 실시하고, 규정 치수에 대한 오차가 1.0% 이내이면 규정 치수를 표점 거리로 계산한다.2.2.3 내력내력은 오프셋법, 영구 연신율법, 전체 연신율법 중 한 가지 방법에 따라 산출한다.영구 연신율법은 내력이 표준에 합격하는지를 결정하는 것만으로도 상관없을 경우, 한국산업표준의 규정값에 원 단면적을 곱해서 얻은 하중을 15초간 가하여 단면 수축률을 φ[%], 측정한 최소 단면적을 A[mm2], 원 단면적을 Ao[mm2]라 하면, 다음과 같다.φ = (Ao - A) / Ao * 100 (5)3. 실험 방법 및 결과3.1 실험 방법인장시험을 위한 실험방법은 다음과 같다.버니어 캘리퍼스를 이용하여 시편의 직경을 측정초기 단면적을 계산한다. 시편의 그립부분에서 응력집중이 나타나지 않게 하기 위해 양쪽 끝부분에 똑같은 길이로 시편을 위쪽부터 그립에 물리고, 인장시험기 아랫부분의 높이를 조절해서 시편이 물리는 부분의 양쪽을 똑같이 한다. 유압식 사용시 인장시험기에 유압을 압력 상태로 전환한다.Fig. 2 Tensile testing연신율을 시편의 가운데에 장착하고, 시편장착이 끝난 후 서서히 하중을 가한다. 파단후, 하중-변형곡선을 통하여 각 하중점의 하중과 변형을 확인한다. 그 후 파단된 시편을 제거하고 파단부 직경을 측정하고 단면적을 계산한다. 실험데이타를 이용하여 필요한 값들을 계산한다.3.2 시험시 고려사항시험시 주의사항은 먼저 온도는 일반적으로 실온(5～35℃)에서 실시하며 민감재료는 20±2℃이 되도록 한다. 규정시험편에 표점을 각인하고 표점간 거리에 5mm, 10mm 간격으로 마킹한다.표점간 3개소에서 지름 및 두께, 폭을 측정하여 평균치를 구한다. 단 중앙의 가는 부분을 단면적으로 구하면 좋다. 최대 예상치를 칭량의 70～80%에 오도록 하중을 선택한다. 시험편을 시험기에 부착시 굴곡이 작용되지 않도록 하고 굴곡이 생기면 처크의 호 높이를 조절하여 수직이 되도록 한다. 항복강도를 요할 때는 시험전에 연신계를 부착한다.3.3 실험 결과3.3.1 실험 데이터 값인장시험 결과 실험 데이터 값은 아래와 같다.주석 Castron은 하중이 40.84KN이며, 증가한 길이는 0.23mm로 측정되었다.Table 1 Comparison of measured datamaterialloadincreased lengthCastron(cast iron)40.84KN0.23mmss400119.48KN6.0mm도는 2775 kn으로 나타났다.반면, 연강의 단면수축률은 0.117로 산출되었다.σu = (10.41 – 9.19) / 10.41 * 100 = 0.117이때 항복강도는 938 kn이며, 극한강도는 1188 kn으로 나타났다.3.4 실험결과 분석인장강도는 그 시험법에 따라서도 다른 값이 얻어지나 압축시험의 경우와 마찬가지로 시험편의 형상, 크기, 건조 정도, 재하 방법, 하중 부분의 접촉 상태 등에 의해서도 영향을 받게 되므로 충분히 주의를 하여 측정이 실시되어야 한다.인장시험 결과 시편에 대해서 표점거리기입 작업이 잘 이루어지지 않아 실험결과 값에 오류가 발생하여 올바른 결과 값을 구할 수 없었다.시편의 단면측정값을 가지고 결과값을 구하는데 있어서 단면변화값이 정확하지 않아 단면 수축률 값이 정확하지 않았다. 그래프 보는 관점에서의 오차와 실험시 최초 0점 조정시의 오차가 생긴 것으로 예상된다.이론상의 그래프와 실제값을 대비한 그래프의 생김이 달랐다. 이것은 실험과정중에 미쳐 인식하지 못했던 오류가 있었다고 생각할 수 있다.4. 결론시편의 양단을 고정기구로 고정시킨 후 시편의 축 방향으로 잡아 당겨서 파괴에 이를 때까지 응력과 왜곡곡선을 구하는 것을 인장시험이라 한다.이 논문은 인장시험기를 사용하여 주철의 인장시험(인장강도, 항복강도, 극한강도, 단면수축률)을 실험연구하였다.그 결과 시험편 파단후에서 최소단면적의 원단면적에 대한 감소율을 나타내는 주철의 단면수축률은 0으로 산출되었다. 이때 항복강도는 2583 kn이며, 극한강도는 2775 kn로 나타났다. 반면, 연강의 단면수축률은 0.117로 산출되었다. 이때 항복강도는 938 kn이며, 극한강도는 1188 kn로 나타났다.또한 인장시험 결과 시편에 대해서 표점거리기입 작업이 잘 이루어지지 않아 실험결과 값에 오류가 발생하여 올바른 결과 값을 구할 수 없었다. 아울러 이론상의 그래프와 실제값을 대비한 그래프의 생김이 달랐다. 이것은 실험과정중에 미쳐 인식하지 못했던 오류가 있었다고 생각할 수 있다.본 연험 논문

공학/기술| 2017.09.22| 5페이지| 3,000원| 조회(503)

인장시험, 레포트, 인장강도, 공대레포트

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1. Experimental purposesPillars to support the weight of the structure stability analysis of the collapse of the structure and is very important because it is closely related. Be expected as an engineer in the form of damage, such as tensile failure and the yield is generally destroyed. Alternatively Another form of damage is the right of the column buckling. Buckling of the column slenderness ratio, especially compared to other damage, are much affected by the eccentricity of load. In this experiment, how to support the critical buckling load compared to the same support, and also given the way the eccentric gamyeo think about the effects of eccentricity.2. 실 험 이 론2.1 좌굴의 의미와 임계점, 유효길이⑴좌 굴기계?구조물의 파손에 대하여 고찰 해볼 경우 여러 가지 파손 양식(Mode of Failure)를 고려하게 된다. 인장파괴, 피로파손 등 여러 가지의 파손이 있다. 보통의 축방향 압축하중에대한 해석은 압축하중이 작용될지라도, 축변형 상태에 있는 부재는 직선 상태를 유지하며, 단지 부재의 길이만 신축된다고 가정하는 것이 재료역학의 앞부분의 내용이었다. 하지만 축방향의 압축하중이 어떤 값에 이르게 되면 축형태의 부재는 더 이상 직선상태를 유지하지 못하고, 갑자기 보처럼 휘어져 횡방향의 처짐을 일으키게 된다. 이와 같이 축 압축하중에 의해 순간을 임계점이라고 한다. 임계점은 일반적으로 두 가지 상태를 구분하게 되는 경계지점을 뜻한다. 기둥의 좌굴에 있어서 기둥의 압축하중을 계속적으로 증가시킬 때 좌굴이 일어나기 직전의 압축하중, 즉 평형 안정성이 깨지는 지점에서의 하중이 임계하중이며, 이때가 바로 임계점이 된다.⑶유효길이 (Effective Length of Columns)기둥의 단부조건이 달라질 때 오일러의 공식을{P}_{cr}={{pi}^{2}EI}over{{(L_e )}^{2}}와 같이 확장할수 있다. 여기서 Le 가 유효길이 이다. 즉 유효길이는 실제 기둥과 동일한 좌굴 하중을 갖는 양단 핀연결 기둥의 길이이다. 물리적으로 기둥의 유효길이는 기둥이 기본적인 탄성좌굴모드로 변형되었을 때 모멘트가 0이 되는 점 사이의 거리라고 할 수 있다.2.2 구속조건에 따른 기둥의 임계하중⑴양단핀 지지보오른쪽 Freebody Diagram으로부터M(x)=EI { v}^{'' }=-Pv(x)초기조건 :v(0)=0,~~~~~v(L)=0{lambda}^{2}~=~ { P} over {EI }로 놓으면{v}^{''}+{lambda}^{2}v~=~0일반해는v(x)={C}_{1}sinlambdax+{C}_{2}coslambdax초기조건에 의해sinlambdaL=0 -> {lambda}_{n}={n pi}over{L}{P}_{cr}={{pi}^{2}EI}over{{L}^{2}}이를 Euler Buckling Load 라 한다.⑵핀?고정지지보오른쪽 Freebody Diagram으로부터M(x)=EI{v}^{''}=(L-x)H-Pv(x)초기조건 :v(0)=0,~~~ v(L)=0, ~~~{v}^{''}(0)=0{v}_{''}(x)+{lambda}^{2}v(x)={HL}over{EI}-{Hx}over{EI}일반해는v(x)={HL}over{P}-{Hx}over{P}+{C}_{1}sinlambdax+{C}_{2}coslambdax초기조건에 의해tan{lambda}_{n}~=~{lambda}_{n}L ->{lambda}_{1}L단면의 도심에 적용하는 이상적인 기둥이었다. 그러나 완전하게 직선적인 구조부재는 제작할 수도 없을 뿐만 아니라, 하중작용점 또한 단면의 조심에 정확하게 위치시킬 수가 없을 것이므로, 위와 같은 이상적인 조건은 실제로 존재하지 않는다.다음 그림은 받침대(Bracket)을 통해 작용된 편심하중을 받고 있는 기둥을 예시한 것으로서, 편심e가 0이 되면 오일러의 기둥이 되며, 그 외의 경우 자유물체도를 이용해서 새로운 수식을 유도해본다.문자의 미문자의 미σmax보-기둥의 최대 압축응력E탄성 계수P편심된 축방향 압축하중I도심 굽힘축에 대한 관성모멘트A압축부재의 단면적rsqrt { I/A }= 회전반경e하중의 편심LKL = 부재의 길이c도심에서σmax가 작용하는 외곽까지 거리위 자유물체도로 부터M(x)=EI{v}^{''}(x)=-P[e+v(x)]초기조건 :v(0)=0, v(L)=0{v}^{''}(x)+{lambda}^{2}v{x}=-{lambda}^{2}ev(x)=e[tan{lambdaL}over{2}sinlambdax+coslambdax-1]{v}_{max}=v(L/2)=e[sec{lambdaL}over{2}-1]{M}_{max}=M(L/2)=Pe?sec({lambdaL}over{2}){sigma}_{max}={P}over{A}[1+({ec}over{{r}^{2}})sec({L}over{2r} SQRT { {P}over{AE}})]이를 Secant Formula이라 한다.3.실 험 결 과3.1 기둥의 재질 및 기초자료ALUMINIUM가로×세로×유효길이16 ㎜ × 2.2 ㎜ × L ㎜E72 Nm ^{-1}3.2 이론값 계산- 실험 부재 : ALUMINIUM E=72 [Nm ^{-1}]- 실험 부재(기둥)의 치수횡단면 :16mm유효길이 : L mm2.2mm- Moment of Inertia{1} over {12} bh ^{3``} = {1} over {12} ` TIMES 16 TIMES 2.2 ^{3} =14.20 TIMES 10 ^{-12} [m ^{4} ] - 이론치 수도 있다.; 물탱크 타워 구조물이 그 예이다.일반적으로 극한 인장 응력이 초과 되면 파괴 되는 인장부재와 다르게 압축부재의 파괴 형태에는 두가지의 경우가 있다. 첫 번째 경우는 직접 응력에 의해 파괴되는 경우이고, 두 번째 경우는 좌굴이라고 불리는, 파괴가 탄성모드로 발생되는 경우이다.일반적으로 재료가 파괴되어 파단되는 경향을 가진, 굵고 짧은 압축부재는 단주라 하고, 좌굴로 인해 파단되는 경향을 가진, 가늘고 긴 압축 부재는 장주라고 한다기둥에 좌굴이 발생되면 더 이상 하중을 전달하지 못하게 되고, 제거하여야만 한다. 즉, 기둥의 강성이 0이 되고 구조적부재로서의 역할을 못하게 되는 것이다.이 실험에서 우리는 기둥에 하중을 재하 시켜 보고 기둥의 길이가 좌굴에 얼마나 영향을 미치는 지에 대하여 알아본다. 오일러 좌굴 공식을 이용하여 좌굴하중을 예상하여 보자.오일러 공식은 세장비를 사용하는데 세장비는 기둥 단면의 회전반경에 대한 기둥 길이 비를 말한다(l/k). 오일러공식은 l/k 비가 125보다 작은 기둥 설계시에는 부정확할 수 있다. 520에서 870사이 l/k비를 가질 때 기둥의 좌굴하중과 처짐현상은 분명하게 나타난다. 실제로는 200보다 큰 l/k비를 갖는 기둥은 실제 구조물에 많이 쓰이지 않는다.Pe= {pi ^{2} EI}over{L ^{2}} 여기서P`e= 오일러 좌굴하중(rmN)E= 탄성계수(rmNm^-1)I= 단면 2차 모멘트(rmm^4)L= 기둥의 유효길이(rmm)하부 힌지척을 고정시키고 상부 고정척을 제거 하였다(양 끝점은 힌지로 두었다). 가장 짧은 기둥을 1번이라 하고, 부척을 이용하여 단면을 측정하고 기둥의 단면2차 모멘트 I를 계산한다.슬라이딩 크로스 헤드가 기둥을 잡을 수 있도록 고정 나사를 이용하여 slider를 막아서 위치를 조정해 준다.기둥을 압축하는데 하중 조절핸들을 이용하여 하중의 양을 최대한으로 하여라. 고정 나사를 이용하여 팽팽하게 조인다.정면의 ‘0점’ 조절장치를 이용하여 기둥에는 하중을 가하지 않고 V형 노치는 서 기둥이 왼쪽으로 휘게 해준다.(이것은 기둥의 수직과 관련된 에러들을 줄여준다.) 하중의 증가가 더 이상 없어질 때까지 하중 조절 핸들을 켜 놓는다.(하중은 최대가 되거나 노치 안에 정착된 상태로 떨어지게 된다.)표 1-1 양단 힌지 기둥의 좌굴하중 측정기둥의 번호유효 길이(mm)축력(N)1/L2(m-2)1320719.762520363.70표 1-2 일단힌지 일단고정 기둥의 좌굴하중 측정기둥의 번호길이(mm)압축력(N)1/L2(m-2)130013511.112500714표 1-3 단면 2차 모멘트I= {PeL ^{2}} over {pi ^{2} E} (m ^{4})I기둥1기둥2양단힌지0.01020.0137일단힌지0.01710.0250양단힌지 기둥1 ={71 TIMES 0.32 ^{2}} over {3.14 ^{2} TIMES 72} =0.0102m ^{4}양단힌지 기둥2 ={36 TIMES 0.52 ^{2}} over {3.14 ^{2} TIMES 72} =0.0137m ^{4}일단힌지 기둥1 ={135 TIMES 0.30 ^{2}} over {3.14 ^{2} TIMES 72} = 0.0171m ^{4}일단힌지 기둥2 ={71 TIMES 0.50 ^{2}} over {3.14 ^{2} TIMES 72} = 0.0250m ^{4} 4. 실험에 대한 토의 및 고찰⑴실험결과에 대한 결과값을 보면,양단 지지일 때 임계하중이 가장 크고 구속조건을 양단고정> 일단고정 준구속>일단고정-한쪽핀>양단 핀의 순서로 점차 작아지는 것을 볼 수 있다.이것은 유효길이와 연관지어 생각해 볼 때 가장 이해가 쉽다. 기둥이 구속 되어있는 경우 구속점에서 기둥은 좌우로의 움직임이 없다. 따라서 더 오랜 기간 축방향의 힘을 수축으로써 견딜 수 있는 것이다. 만약 구속점이 느슨해진다면 좌우(횡방향)로의 움직임(또는 회전)이 생기고 이 때, 기둥에는 움직임에 따른 모멘트가 발생할 확률이 구속된 기둥보다 훨씬 커질 것이다. 준구속이나 한쪽 구속이 양단 구속보다 임계하중이 작은 이유가 바로 여기에

공학/기술| 2017.09.22| 6페이지| 3,000원| 조회(284)

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17 장 : 재료의 부식과 열화 CORROSION AND DEGRADATION *** 학과목차 왜 부식이 일어나는가 ? 어떤 금속들이 쉽게 부식되는가 ? 온도와 환경이 부식에 미치는 영향 부식방지 방법 세라믹 재료의 부식 폴리머 열화 Q ACorrosion 이란 ? 1. 부식의 정의 : 금속에서 일어나는 비의도적이고 , 파괴적인 반응 . 부식은 전기화학적으로 반응하며 , 표면에서부터 발생 . 수 많은 주변 환경과 이들의 상호 작용에 민감 기계적 성질 변화 발생 다른 물리적 성질 외형의 변화발생 재료의 유용도 손상 발생산화 , 환원의 정의 산화 환원 산소 산소와 결합하는 것 산화물이 산소를 잃는 것 수소 비금속 수소를 잃는 것 수소와 결합하는 것 금속 수소와 결합하는 것 수소를 잃는 것 전자 전자를 잃는 것 전자를 받는 것 산화수 산화수의 증가 산화수의 감소 산화 (oxidation) - 분자 , 원자 , 이온이 전자를 잃고 , 산화수 (oxidation number) 가 증가하는 것 환원 (reduction) - 분자 , 원자 , 이온이 전자를 얻어서 산화수가 감소하는 것 * 양극 (anode)- 산화가 일어나는 지역 * 음극 (cathode)- 환원이 발생하는 부분 * 산화수 (oxidation number) - 화합물을 구성하는 각 원자에 전체 전자를 일정한 방법으로 배분하였을 때 , 그 원자가 가진 전하의 수이다 . 산화환원반응에 도입하여 편리하게 사용된다 .예 ) 산 용액에서 Zn 의 부식 2 개의 반응이 발생 : - 산화반응 (oxidation reaction): Zn → Zn 2+ +2e − - 환원반응 (reduction reaction): 2H + + 2e − → H 2 (gas) 산소가 녹아 있는 물에 잠겨 있는 철의 산화 또는 녹스름 : - 1 단계산화 (Fe 2+ (Fe(OH) 2 ) - 2 단계산화 (Fe 3+ (Fe(OH) 3 ) Fe+1/2O 2 +H 2 O → Fe 2+ +2OH → Fe(OH) 2 2Fe(OH) 2 +1/2O 2 +H 2 O → 2Fe(OH) 3전극전위 모든 금속재료는 산화되어 이온 형성 Fe → Fe 2+ +2e − ㅡㅡㅡ 산화 Cu 2+ + 2e − → Cu ㅡㅡㅡ 환원 전지결합 (galvanic couple): 한쪽 금속은 양극으로 되어 부식되며 , 다른 쪽 금속은 음극으로 작용하는 전해액내에서 전기적으로 연결된 두 금속 . 두 반쪽 셀 사이에는 전기 전압 형성 = 산화 / 환원 반응의 기전력 ( 산화될 수 있는 경향 파악 )표준기전력 계열전지 계열 (GALVANIC SERIES)부동태 (passivity) 금속이 원래 부식하여야 할 환경에 있음에도 불구하고 거의 부식하지 않는 상태를 말한다 . 금속 표면에 치밀하고 엷은 산화 피막이 생성되거나 두꺼운 염의 층이 침착하여 바탕 금속의 부식을 억제하는 데 기인한다 .부식 형태 균일부식 (Uniform Attack) 산화환원이 노출된 표면 전체에 걸쳐 동일한 세기로 발생 ( 강과 철의 녹 ) 전지부식 (Galvanic corrosion) - 서로 다른 금속이 전해질 내에서 전기적으로 연결되어 있을 때 반응 - 두 금속이 물리적으로 결합된 경우 - 더 음극이 강한 것이 부식이 약하다 . - 구리 관과 강관이 연결된 가정용 물 히터 ( 강 먼저 부식 ) * 방지책 - 이종 금속을 연결시킬 때 전지 계열상 근접 금속 선택 . - 가능하면 넓은 면적의 양극 사용 . - 이종 금속을 전기적으로 절연 . - 연결된 두 금속에 제 3 의 양극의 금속을 전기적으로 연결 ( 음극 보호 ). 틈새부식 (crevice corrosion) - 부식 산물 근처의 수용액은 정체되어 있어 용해된 산소가 국부적으로 고갈되어 이런 곳에서 쉽게 형성 . 같은 재료의 틈새에서 형성피팅 (pitting) - 작은 피트 또는 구멍이 형성된 곳에서 매우 국지적으로 일어나는 부식의 한 형태 . - 산화가 피트 내부에서 일어나 부식 진행 . - 표면 연마로 부식 방지 . 입자간 부식 ( intergranular corrosion) - 특수한 환경에서 일부 합금의 입자 계면을 따라 발생 . - 스테인레스강 열처리 = 탄화크롬 형성 : 부식 = 용접에 문제 - 부식방지 : 높은온도로 가열해서 용융 , 탄소농도 0.03wt% 이하 Nb , Ti 첨가 . 선택적 침출 (selective leaching) - 한 원소 또는 구성요소가 부식에 의해 우선적으로 제거될 때 발생 . - Cu-Zn 합금에서 탈 아연 ( 다공질 재료 ; 기계적 특성 저하 .) 마모 , 부식 (erosion corrosion) - 화학적 반응과 유체의 움직임 ( 마모 ) 에 의해 부동층의 제거에 의해 일어나는 부식 . - 연한 금속의 구리와 납 . - 배관의 구부러진 곳 , 직경이 급격하게 변화는 곳 . - 문제를 제거한 설계 부식에 강한 재료 .응력부식 (stress corrosion) 부식환경과 인장응력 두 가지 인자의 혼합된 효과에 의해 발생 . - 어떤 부식 환경에서 응력 ( 외부응력 , 잔류응력 ) 이 부여되면 부식 증가 . ( 스테인레스강의 염소 이온 함유한 용액에서 응력부식 , 황동은 암모니아 분위기 ) - 방지 : 응력 감소 , 열처리 수소취성 (hydrogen embrittlement ) - 어떤 강은 원자 수소가 재료 내부로 침투해 들어가는 경우 연성과 인장 강도 감소 .부식방지 (CONTROLLING CORROSION) 환경을 고려한 부식에 강한 재료 선택 금속은 부동태화 : 산화분위기에서 비산화 분위기 조성 ( 알루미늄표면 산화막 ) 첨가제 첨가 재료 표면의 박막 또는 코팅 음극보호 : 반응성이 높은 다른 금속을 첨가하여 전기적으로 연결 ( 산화 ). 아연도금 = 생성된 전자는 금속 보호세라믹 재료의 부식 금속과 비금속 원소 사이의 화합물인 세라믹 재료는 이미 부식된 것으로 여겨지고 있다 . 거의 모든 환경에 대하여 ( 특히 상온 ) 에서 부식에 대한 면역이 지극히 크다 . 세라믹 재료의 부식은 전기화학적 공정들과는 대조적으로 단순한 화학적 용해에 의하여 발생 높은 온도 , 부식적인 환경 , 상압 이상의 압력조건하에 사용폴리머의 열화 금속부식이 전기화학적인데 반하여 , 폴리머 열화는 물리화학적 ( 물리적 현상 + 화학적 현상 ) 반응에 의하여 발생 부풀음 (swelling) 과 용해 (dissolution) 에 의하여 질 저하가 발생 열에너지 , 화학 반응 . 복사열에 의한 공유 결합 파괴로 인하여 기계적 성질의 감소 초래{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2017.09.22| 16페이지| 3,000원| 조회(293)

재료공학, 부식, 열화, 발표ppt, 재료의 부식

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경도실험레포트,경도시험레포트,경도실험

1.abstractthe most used test with tensile test for metals and materials hardness, generally hardness represents resistance to deformationthis test have used copper alloys and mild steel. Rockwell hardness tester, vickers hardness tester as hardness tester was usedRockwell hardness tester represents test results of copper alloy, 88 test results of mild steel, 94Vickers hardness test of 0.1892{F} over {d ^{2}} formula is usedAverage d = 0.435mm of copper alloy by applying pressure to force 10 values ??were obtained.The case of mild steel with a force of 20 average d = 0.453 were obtained.Results of this experiment, copper alloy, mild steel had a hardness of the order of a century.And low hardness of the century, there was a lot more experimental DATA deviation.2. For experimental purposes1. The main purpose of the test to evaluate the mechanical properties of the material, representing the case of the resistance to deformation or rupture of certain conditions by measuring the hardness.2 Can deduce the tensile strength and other mechanical properties such as hardness measurements.3 Understanding of the principles and structure of a Rockwell hardness tester.4 Based on the results obtained through the test data, you can deduce the composition of the specimen.3. 실험 이론(1) 경도-일반적으로 재질의 형태를 결정할 수 있는 압입자를 재료에 가압 하였을 경우, 재료에 나타나는 변형에 대한 저항의 대소를 통해 정의한다. 쉽게 말하면 재료의 작은 부분에 힘을 가해 변형을 시킬 경우 그 재료가 나타내는 정도를 경도라고 정의한다.(2) 로크웰 경도 특징-경도측정에 널리 쓰이는 또다른 방법은 로크웰 경도계를 이용하는 것이다.이 방법은 브리넬 경도계와 몇가지 다른점이 있으며 주로 두 단계로 그 측정이 이루어진다. 첫 단계에서 압입자에 미리 10㎏의 초하중(primary load)을 걸어주어 시편에 접촉시켜 표면상에 존재할지도 모를 결함에 의한 영향을 없앤다.두번째 단계에서 압입자에 주하중(major load)을 더 걸어주어 압입자국이 더 깊어지게 한다. 그 후 주하중을 제거하고 초하중과 주하중에 의한 압입자국 길이의 차이로써 경도를 평가한다.압입 깊이의 차이가 자동적으로 다이알 게이지에 나타나 금속의 경도를 표시한다. 로크웰 경도 측정에서 하중은 추에 의해서 부가되며 다이알 게에지로부터 직접 경도값을 읽을수 있다.여러 하중 조건에 따라 각기 다른 종류의 압입자가 사용되므로 넓은 범위의 경도갑이 정확하게 측정된다. 이 시험법은 브리넬 경도 시험법보다 압입자국을 적게 내며 따라서 더얇은 시편을 측정할 수 있다.그러나 그만큼 시편의 표면은 브리넬의 경우보다 더 평평해야 정확한 값을 갖는다. 은 전형적인 로크웰 경도계이다.(3) 비커스 경도 시험 특징-비커스경도(Vickers hardness)는 대면각이 136 °인 다이아몬드의 사각뿔을 눌러서 생긴 자국의 표면적으로 경도를 나타낸다. 누르는 하중을 P kg, 표면적을 S mm2라고 하면, 비커스경도는 HV>=P /S 로 표시된다.쇼어경도(Shore hardness)는 선단에 다이아몬드를 끼운 추를 떨어뜨려 충돌해서 튀어 오른 높이로 굳기를 나타내는 방법인데, 취급이 비교적 간단하고 오목하게 팬 일이 거의 없는 특징이 있다.대면각 136°인 피라미드형 다이아몬드 압자를 재료의 면에 살짝 대어 눌러 피트(pit:들어간 부분)를 만들고, 하중을 제거한 후 남은 영구 피트의 표면적으로 하중을 나눈 값으로 나타내는 경도를 비커스경도(Vickers hardness)이다.(a.b)비커스경도(Vickers hardness)는 하중을 Pkg, 피트의 대각선의 길이를 dmm라 하면, 비커스굳기 H v는 H v=1.854 P/d2이 된다.피트가 닮은꼴이 되므로 하중의 크기에 관계없이 굳기의 수치가 일정해지는 것이 특징이다.피트가 아주 작으므로 시험면의 경도분포를 구하거나 금속조직의 작은 부분의 굳기를 구할 때에도 사용된다. 4. 실험 방법1) 로크웰 경도시험① 시험편을 준비한다. 이때 시험할 부분과 anvil 상에 고정할 부분은 불순물이 없도록 잘 연마하어야 한다.② 하중 복귀 lever R을 반시계방향으로 돌려 앞쪽으로 완전히 제친다.③ 시험편의 재질 등을 살펴 실험에 쓰기 위해 제작된 압입체를 선택하여 끼운다.④ 시험편의 형상 등을 살펴 적당한 anvil을 승강 Screw 위에 고정한다.⑤ 시험편의 적당한 추를 골라 시험기 후부에 건다.⑥ 시험편을 anvil 위에 고정한다. 이때 시험기와 압입체가 주는 하중과는 정확히 직각이 될 수 있게 놓아야 하며 하중으로 인한 변형이 압입 부분 위치에서 일어나지 앉도록 고정해야 한다.⑦ anvil 승강용 handle을 시계방향으로 돌려 시편을 압입체에 접촉시키고 dial gauge의 작은 침이 점부근까지 가고 큰 침이 12시 위치에 갈 때까지 단속해서 돌려준다. 이렇게 함으로서 초하중(98N)을 걸어준 것이 된다.⑧ 눈금판 회전용 handle f를 돌려서 set line 이 큰 침과 맞도록 조정한다.⑨ 하중동작 Lever g를 눌러서 시험하중을 걸어준다. 이때 하중복귀 lever A가 시계방향으로 움직이게 되며 큰 침도 움직인다. 큰 침의 움직임이 멈추면 하중 복귀 lever R을 반시계 방향으로 시작할 때의 위치로 옮긴다. 이는 시험하중을 제거하고 초하중만 걸려있는 상태로 만들게 된다.⑩ Dial gauge 의 큰 침에서 Rockwell 경도치를 읽는다. anvil 승강용 handle 을 반시계 방향으로 돌려서 초하중을 제거하고 시편을 anvil로부터 제거한다.2) 비커스경도기① 시료조명용 램프를 켜고 시료대의 위에 시험편을놓는다.② 시료대의 상하핸들로 테이블을 올린 다음 미동조정 나사를 돌려 시험면에 초점을 맞춘다.이 때 시험면에 대물렌즈가 부딪히지 않도록 하여야 하고 압흔의 중심에서 시료의 가장자리까지는 대각 선의 길이의 2.5배 이상, 압흔중심간 거리는 3배이상 떨어져야 한다.③ 현미경을 돌려 놀고 입자가 측정위치에 오도록 한다.④ 하중변환핸들로 하중을 선정한다. 하중은 표 3에 의 해 선정한다.⑤ 시동레버를 조작하여 하중을 걸어주고 10～15초 동안 하중을 유지한다.⑥ 레버를 되돌려 하중을 제거하고 현미경을 다시 돌려서 압흔에 초점을 맞춘다.⑦ 마이크로미터로 압흔의 두 방향 대각선 길이를 측정하고 이들의 평균값으로 경 도 결과를 산출한다.⑧ 경도 결과는 유효숫자 세 자리로 나타낸다.⑨ 마지막으로 각 시험편의 현미경조직을 관찰한다.5. 실험 시 유의사항1. 시험은 일반적으로 10~35도의 범위에서 실시한다. 특히 온도를 관리하는 시험 조건에서는 23±5도의 온도 범위에서 시험을 실시한다.2. 시험기는 시험 도중의 충격이나 진동으로부터 보호되어야 한다.3. 로크웰 경도 시험기 우측에는 하중 핸들이 있으며, 손잡이 방향은 항상 하중 핸들을 내리기 전에 반시계방향으로 향하도록 하여 돌린다4. 눈금판을 돌릴 때 반드시 짧은 침부터 set의 위치에 맞추어야 한다. 긴 침을 기준점에 맞추어야 하는데, 이것은 따로 이루어지는 것이 아니라 동시에 이루어져야 한다. 그리고 긴 침을 맞출 때는 기준점에서 반드시±5내로 하는 것이 오차를 줄일 수 있다.5. 승강 핸들을 다룰 때는 아래에 있는 UP과 DOWN을 보고 반대로 돌리지 않도록 한다. 그리고 승강 핸들을 너무 세게 돌려서는 안된다.6. 시편은 시험면과 압입자가 수직이 되도록 놓아야 정확한 값을 측정할 수 있다.7. 2개의 이웃하는 압입자 자국의 중심간 거리는, 압입자 자국 지름의 4배 이상, 압입자 자국의 중심에서 시편의 가장자리까지의 거리는 지름의 2.5배 이상으로 한다.8. 일련의 시험 시작 전이나 마지막 시험 후 24시간이 경과 한 경우 또는 재조립을 실시 한 경우에는 압입자와 시편 받침대가 제대로 고정되어 있는지 확인해야 한다.

공학/기술| 2017.09.22| 7페이지| 3,000원| 조회(137)

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1. abstractwe have tested that Absorbing the impulse hammer falling from a certain heightat that time we could calculate heighth _{2} after hammer smashThis calculating was needed hammer weight, potential energy, friction loss of energy2.purpose of impact testImpact test measures the energy absorbed on the force of the impact resistance of the material, or to measure the toughness test as fracture when the material is generally made ??on the specimen notch meeting ImpulsivelyAlso measured the tensile strength of the existing experiments are essential experiments to evaluate the properties of materials that can not be represented, the groove or notch in the material when the fracture toughness of the event is to evaluate the stability of the structure.However, the principle of shock-destructive testing of a relatively simple one, rotated so that the heavy pendulum is freely falling, and there are many restrictions on the practice.For the purpose of the impact force of the impact test is to test the resistance of the material.3. 충격시험 종류(1) 샤르피(Charpy)충격시험금속 재료의 충격 시험으로서 가장 일반적으로 사용되고 있다. 규정된 시험편을 40mm 간격의 2개의 지지대로 지탱하여 절삭부를 지지대 사이의 중앙에 놓고, 절삭부의 등쪽면에 진자에 붙은 해머로 충격을 가해 1회에 시험편을 절단하는 데에 필요한 에너지값을 구해서 시험재의 연성 인성의 재료 특성을 조사한다. 노치 시험편을 사용하게 되는데 그 노치의 반대 측면을 용량 30㎏·m의 에너지를 가진 해머로 타격하여 파단시키고, 그 때의 흡수에너지를 구하는 방법을 샤르피 시험(Charpy impact test)이라고 한다. 이 방법은 G. Charpy가 1901년에 발표한 시험법이며, 오늘날에도 널리 사용되고 있다. 해머의 지상각도를 α, 파단후의 진상각을 β, 해머의 중량을 W, 회전중심에서 중심까지의 거리를 R이라고 하면, 흡수 에너지 E는E = WR(cos β - cos α)로 주어진다. JIS에서는 노치부 초기단면적(0.8㎠)에서 E를 제외한 값(㎏·m/㎠)을 샤르피 충격값이라고 표시하는 것으로 하고 있다. 이 때 소수값은 사사오입하여 1자리까지의 수치이다. 또한 E값을 샤르피 흡수 에너지라고 하여 이용하는 경우도 있다.시험기의 용량은 WR(1-cos α)로 주어진다. 보통은 30㎏·m의 것을 사용하지만, 강인한 강에 대하여는 50㎏·m또는 더욱 소량의 시험기가 사용되는 것이 있다. 단 이들의 경우는 결과의 표시 때 사용한 기계의 용량을 명시해야 한다. 즉, 타격속도는 2gR(1-cosα)½(g는 중력의 가속도)로 주어지지만, 타격속도가 변화하면 파괴기구가 다르거나, 흡수 에너지에 차이를 만들기 위해서이다. 표준형 시험기의 타격속도는 약 5m/sec이다.강인한 강의 경우에서는 용량부족으로 해머의 칼부나 베어링부를 손상하는 일이 있으나 이와 같은 경우는 5호 시험편을 사용한다. 더욱 해머를 자유 진동시켜 감쇠속선을 구하고, 타격 에너지를 보정하는 것 바람직하다.(2) 아이조드 충격시험기 (Izod impact test)샤르피충격 시험과 같은 진자 충격 시험으로 재료의 점도, 혹은 무른 정도의 판정을 목적으로 행해진다. 벤 자리(노지)를 만든 시험편을 외팔보식으로 가로로 설치하고 노치부와 같은 방향에서 진자에 의해 충격하중을 주어, 시험편을 절단하는 데에 요하는 에너지를 충격치로 kg-m 단위로 나타낸다. 시험편의 한끝을 노치부에 고정하고, 다른 한쪽 끝을 노치부로부터 22㎜ 떨어진 위치에서 노치부와 같은 쪽 면을 해머로 1회만 충격을 주어 시험편을 파단시키고 아이조드 충격치를 측정한다. 아이조드 시험기의 원리도에서 표준기의 용량은 17㎏·m, 타격속도는 4m/sec이다. 시험편의 고정이 확실하다는 장점은 있으나, 고온 및 저온용에는 적당하지 않으므로 근래는 그다지 사용되지 않는다.4. 시험편의 종류 및 형상(1) 샤르피충격시험편 (test piece for Charpy impact test)샤르피 충격시험에 사용하는 시험편. KS에서는 3호 시험편(2㎜ U 노치시험 편), 4호 시험편(2㎜ V노치시험편) 및 5호 시험편(5㎜ U노치시험편)이 규정되어 있다. 이외에 키홀 노치 시험편, 프레스노치 시험편 등이 있다.(2) 아이조드 충격시험편 (test piece for Izod impact test)아이조드 충격시험에 사용하는 시험편. KS에서는 2종류의 V노치 시험편이 규정되어 있다.5. 실험순서 및 시험기의 조작 방법1) 실험순서(1) 표준규격(KS B 0809)에 의하여 시편을 준비한다.(2) 시편의 치수를 약도로 그려서 측정, 기입한다.(3) 시험기가 정상적으로 작동하는가를 확인한다.(4) Latxh mechanism을 위의 위치에 고정한다.(5) Hammer를 safety latch에 걸고, 시편을 Charpy지지대 위에 수평하게 놓는다. 이 때 notch 는 hammer의 반대쪽을 향하도록 하여야 하며, hammer가 notch 중심선상을 때릴 수 있도록 바르게 설치하여야 한다. 이 작업도 부속기구인 Charpy centerring tongs를 이용하면 편다.(6) hammer를 latching mechaniam에 안전하게 걸고 흡수 에너지 지시침 을 눈금판의 좌단으로 옮겨 놓는다.(7) safety latch가 hammer의 진로를 방해하지 않도록 치우고 주위에 있는 사람들은 hammer 전후방 선상과 부근에 절대로 근접하지 못하도록 주의시켜야 한다.(8) latch mechanism에 붙은 knob를 풀어 hammer를 놓아 준다. 그러면 hammer는 시편을 파단시킨 후, 계속 앞으로 전진하게 되며, 지시침은 시편이 흡수한 에너지만큼의 위치까지 움직인 다음 정지하게 된다. 이 때 끊어진 시편 hammer가 완전히 정지한 후에 주워야 한다.(9) hammer가 full swing을 마치면, brake button을 눌러서 hammer를 정 지시키고 safety latch 에 건다.(10) 침이 가리키는 흡수 에너지의 값을 위의 눈금판에서 읽도록 한다.5. 실험결과Wh _{1} =16.6kgf BULLET m에서``h _{1} =0.60m`이므로`##W(해머의`무게)= {16.6kgf BULLET m} over {0.60m} =27.7kgf##U=E`=`W(h _{1} -h _{2} )##U`(충격치),`W`(헤머의`무게=27.7kgf),``h _{1} `(처음높이=60cm),``h _{2} ``(충격후``높이)##h _{2} `= {Wh _{1} -U} over {W} ``로서``충격후의``높이를``계산``할``수``있다.시험편이 없을 때 충격치 :0.3`kgf BULLET m-공기저항이나 시험기의 마찰 등에 의해 발생1) 시편 s45c시험편 지지후충격을 가했을 때 충격치 :U``=`15.2`kgf BULLET `m∴시험편이 순수하게 받는 충격치는15.2`-`0.3`=`14.9`kgf` BULLET m 이다.U=E`=`W(h _{1} -h _{2} ) 식에 수치를 대입하여h _{2} 값을 구한다.

공학/기술| 2017.09.22| 6페이지| 3,000원| 조회(368)

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