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비파괴시험법(자기탐상시험법, 전자유도시험, 전위차시험법, 침투탐상시험법, 육안시험법, 적외선 서모그래픽, 누설시험법)

6.1. 자기탐상시험법6.1.2. 자분탐상시험(MT)와 누설자속탐상시험법(MELT)의 원리와 차이점을 말하라.자분탐상시험(MT)의 원리표면이 매끄러운 강자성 시험체를 자화시키면 내부에 자기(자속의 흐름)가 생긴다. 이때 균열등의 표면결함이 존재하면 자기저항차에 의해서 자속선이 흐트러지게 되고, 시험체 내부의 자속밀도가 높으면 자속의 일부가 외부공간으로 누설된다. 이것을 누설자속이라고 한다. 시험체의 표면에 강자성체의 분말입자를 도포시키면 이 누설자속부에 그 입자들이 부착되는데, 부착되어 모인 강자성 입자들에 의해 형성된 지시모양을 관찰함으로서 결함의 존재여부, 길이, 형상 등을 알아낼 수 있다. 이것이 자분탐상시험법이다.누설자속탐상시험법(MELT)의 원리자분을 사용하는 대신에 적당한 자계감응 센서를 이용해서 균열의 누설자속밀도의 분포와 강도를 계측하고, 이것을 전기신호로 변화시켜 결함을 평가하는 것이 누설자속탐상시험법(MELT) 이다.자분탐상시험(MT)와 누설자속탐상시험법(MELT)의 차이점자분탐상시험은 자분을 사용하고, 균열의 깊이에 대한 정보를 얻을 수 없는 반면에 누설자속탐상시험은 자계감응센서를 사용하고, 결함의 깊이에 대한 정보도 알 수 있다.6.1.5. 누설자속탐상시험의 원리와 특징을 기술하라.자분을 사용하는 대신에 적당한 자계감응 센서를 이용해서 균열의 누설자속밀도의 분포와 강도를 계측하고, 이것을 전기신호로 변화시켜 결함을 평가하는 것이 누설자속탐상시험법(MELT) 이다. 검출소자로서 Hall 소자, 자기저항소자, SMD소자 등이 있고, 누설자속을 자속 테이프의 자성막에 전사하고, 그것을 자기헤드에서 전기신호로 재생하는 방법도 있다. 균열이나 결함 등의 깊이, 결함 폭과 누설자속밀도의 크기는 밀접한 관련이 있기 때문에 검출소자에서 누설자속밀도의 크기와 그 분포를 정량적으로 계측하면 결함의 깊이 까지도 평가할 수 있다. 단, 이 기술로는 결함누설자속밀도의 크기가 시험체 표면에서 검출소자까지의 거리가 길어짐에 따라 현저하게 감소하기 때문에 리프트 오프.1.10. 자분탐상시험에서 누설자속밀도의 분포에 영향을 미치는 요인에 대하여 말하라.자계의 강도와 누설자속밀도와의 관계는 포화자속밀도의 80% 정도의 자속밀도를 만드는 자계의 강도에서 누설자속밀도는 급격히 증가한다. 따라서 연속법에서는 80% BS를 권고치로 하고있다. 그러나 잔류법에서는 일반적으로 100% BS가 되는 자장의 강도를 가하도록 하고있다. 최적자화의 조건은 시험면의 거칠기, 형상, 자분농도 등을 고려하여 최종적으로는 실험에 의해 결정하는 것이 바람직하다. 일반적으로 탐상면이 거친 경우에는 소정의 전류값보다 약간 낮게한다. 이와 같이 시험체의 상태를 고려하여 콘트라스트가 가장 큰 자분모양이 얻어지는 조건으로 자화하는 것을 최적자화라고 한다.6.1.16. 자분탐상시험에서 결함검출도에 영향을 미치는 인자를 5가지 이상 설명하라.자분탐상시험에서 결함의 검출에 영향을 미치는 인자로는 결함, 시험편, 자화, 자분의 적용 및 관찰이 있다. 이들 중에서 결함 이외의 것은 시험방법에 따라 변하기 때문에 모두 알맞은 조건으로 시험하지 않으면 목적하는 결함을 얻을 수 없게 된다.6.1.22. 자분탐상시험에서 KS-D-0213에 규정하고 있는 A형 표준시험편의 사용목적과 방법에 대해서 설명하라.사용목적시험체에 흐르고 있는 자속밀도를 측정하는 것은 실제 자분탐상시험에서는 간단하지않지만, 시험체에 작용하고 있는 자계의 강도는 비교적 간단히 추정할 수 있다. 이를 위해 사사용하 있는 것이 표준시험편이다. 표준시험편은 시험체에 작용하고 있는 자계의 방향 또는 자계강도의 적당한 범위를 구하는데 이용되고 있다.방법얇은 전자 연철판의 한쪽면에 직선형 또는 원형의 홈을 파 놓은 것으로, 홈의 깊이, 판의 두께 및 열처리 상태가 다른 여러 종류의 규격에 규정되어져 있다.홈이 있는 쪽의 면을 밑으로 하고 적당한 접착테이프로 이것을 시험면에 부착, 연속법으로 자분탐상시험을 하면 시험면에 효과적으로 작용하는 자계의 세기가 어떤 값 이상이 되며 흠에 해당된 부분에 명료한 자분모양이 형성된 직접측정대상재질전도체(강자성체, 비자성체)강자성체검출가능 결함균열, 개재물, 두께감소자분탐상과 동일얻을 수 있는 정보전기신호로 균열의 깊이, 길이, 폭 등균열의 깊이, 길이, 경사, 폭 등그 외고온 탐상 및 매우 좁은 장소에서의 탐상이 가능하고 자동화에 적합하다.연속적 자동검사에 적합(관, 봉 등)6.2.3. 와류(전자유도) 시험의 적용범위에 대해 자세히 설명하라.시험체에 존재하는 결함은 와전류의 분포 및 강도에 영향을 주어 시험의 결함지시를 나타낸다. 와류탐상시험은 적용목적이나 시기에 따라 제조공정에 있어서의 시험, 제품검사, 보수검사로 분류할 수 있다. 실제 시험에 있어서는 시험체의 형상 및 검출해야 할 결함의 크기 등에 적합한 시험코일이나 시험주파수, 시험장치를 선택하여 사용해야 한다.6.2.4. 표피효과란 무엇이며, 와전류의 침투깊이가 시험체의 전기전도도, 투자율 및 시험주파수에 따라 어떻게 변하는지 말하라.도체내에 발생하는 와전류는 도체에 자속을 발생하는 여자코일(교류가 흐르는 코일)과 가까운 표면에 집중하여 흐르는데 이를 표피효과라고 한다. 와류시험은 와전류가 결함 등에 의해 변화하는 것을 이용하여 시험체의 상태를 알아내는 것이기 때문에 도체심부의 상태를 알고 싶으면 침투깊이를 크게, 표면근방을 대상으로 조사할 때는 침투깊이를 작게 할 필요가 있다. 이를 위해서는 침투깊이를 기준으로 하여 시험주파수를 선정하는 것이 좋다. 또한 주파수가 높을수록, 전도도나 투자율이 높은 재료일수록 침투깊이가 얕다.6.2.5. 코일임피던스에 영향을 미치는 인자에 대하여 설명하라.시험주파수, 시험체의 전도도, 시험체의 투자율, 시험체의 형상과 치수, 코일과 시험체의 상대위치, 탐상속도가 코일임피던스에 영향을 미치는 주된 인자들이다.6.3. 전위차시험법6.3.1. 전위차 시험법의 원리와 적용한계 및 특성에 대해 기술하시오.전위차 시험법은 시험체에 있는 도체에 전류가 흐르도록 한 후, 형성된 시험체 중의 전위 분포를 계측해서 표층부의 결함이나 부식으로 인해 얇아진 판 두께본질적으로 1차원 또는 2차원 분포로 다루면 좋다는 이점이 있다.6.4. 침투탐상시험법6.4.1. 침투탐상시험의 원리와 결함검출 및 적용한계에 대해 설명하라.원리침투탐상시험은 침투작용(모세관, 지각현상)의 원리를 이용한다. 즉, 시험체 표면에 개구해 있는 결함에 침투한 침투액을 흡출시켜 결함지시모양을 식별하는 것이다.결함검출 및 적용한계용접부, 단조품 등의 비기공성 재료에 대한 표면 개구결함을 검출한다.금속이든 비금속이든 무관하게 거의 모든 재료에 적용 가능하다.현장에서 적용이 용이하다.제품의 크기, 형상 등에 크게 영향을 받지 않는다.6.4.3. 침투탐상시험에 의해 결함지시 모양이 형성되는 과정을 설명하라.침투탐상시험을 침투체와 현상제를 무엇으로 사용하느냐에 따라 여러가지 종류로 나누어 지지만 여기서는 가장 일반적으로 사용되고 있는 속건식 현상제를 사용한 용제제거성 염색침투시험을 예로들어 침투탐상시험의 기본절차에 대해서 설명하겠다. 침투탐상시험의 기본절차는 전처리, 침투처리, 잉여침투액 제거처리, 현상처리, 관찰, 후처리 의 6가지로 구성되어 있다.6.4.4. 침투탐상시험법의 종류를 분류하고 특성을 말하라.침투액 종류에 의한 분류염색침투탐상시험형광침투탐상시험용제제거성 염색침투탐상시험, 수세성 염색침투탐상시험, 후유화성 염색탐상시험용제제거성 형광침투탐상시험, 수세성 형광침투탐상시험, 후유화성 형광침투탐상시험현상법에 의한 분류명칭방법기호건식현상법건식현상제를 사용하는 방법D습십현상법수용성 현상제를 사용하는 방법A수현탁성 현상제를 사용하는 방법W속건식 현상법속건식 현상제를 사용하는 방법S특수현상법특수한 현상제를 사용하는 방법E무현상법현상제를 사용하지 않는 방법N6.4.13. KS-B-0816과 ASME Sec.V, Art.6 에서 규정하고 있는 A형 대비시험편의 이용에 대해 설명하라.침투탐상시험은 다른 비파괴 시험에 비하여 사용할 설비 또는 재료는 시험방법의 선택에 따라 간편화 할 수 있는 이점이 있다. 그러나 신뢰성이 높은 시험을 하려면 우수한 성능을 가진 탐상제을 만들어 주는 방법에 의해 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 결함이 발열 또는 흡열하는 방법에 의한 온도장의 변화를 구하는 것이고, 다른 하나는 외부에서 열에너지를 가할 때 결함부위의 단열 온도장을 계측하는 것이다.6.6.6. 적외선 영상장치의 기본적인 구성을 블록선도로 그리고 각 요소의 기능을 간단히 설명하라.창 : 창을 통해 물체의 상이 맺힌다.수직, 수평주사경 : 받아들인 상의 위치를 변경해 준다.렌즈 : 물체의 상이 렌즈를 통해 초점이 맞춰지고, 이후에 검출기로 들어간다.검출기 : 물체의 상에 건전부와는 다른 부분이 있는지 검출해 낸다.증폭기 : 검출된 물체의 상은 렌즈를 지나면서 매우 작아지기 때문에, 사람의 눈으로볼 수 있게끔 크게 만들어 주는 기능을 한다.표시장치 : 사람이 볼 수 있는 일반적인 모니터를 말한다.6.6.7. 단열온도장법에 의한 결함 검지방밥을 설명하라.시험체의 외부에서 어떤 열 에너지를 가하거나 흡수하는 등의 조작을 하면 위의 그림과 같이 내부결함의 존재로 인해 시험체 내에서 열확산이 방해를 받게되고, 결함의 단열효과로 시험체 표면에 국소적인 온도차가 생긴다. 이 국소적 온도변화영역의 온도분포나 형상, 위치는 내부에 존재하는 결함의 형상이나 크기를 반영한 것이므로 이것을 적외선 서모그래피로 정량적으로 계측하면 결함의 위치나 형상을 알아낼 수 있다.6.6.8. 열탄성효과란 무엇인가?탄성체가 압축되면 발열하고, 팽창하면 흡열하는 효과를 열탄성효과라고 한다.6.6.9. 열탄성효과에 의한 적외선 응력 측정 원리를 설명하라.단열된 등방성 탄성고체의 경우, 그 온도 변화량 = -kT 이 된다. 여기서 는 주응력합의 변화량이고, k는 열 탄성계수이다. 온도 T는 절대 온도 단위[K]을 사용한다.위 식에서 시험체에 반복하중을 가하여 재료표면의 온도변화를 서모그래피로 계측하면 물체표면의 주응력 합의 변화량을 알 수 있다.6.7. 누설시험법6.7.1. 누설시험(LT)의 원리와 적용한계에 대해 기술하시오.원리 : 암모니아, 할로겐, 헬륨 등의 있다.

공학/기술| 2013.04.10| 14페이지| 1,500원| 조회(1,272)

기계공학, 비파괴, 전위차, 침투탐상, 전자유도, 자기탐상, 누설, 육안시험법, 적외선..

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비파괴평가의 개요

제 1장 비파괴평가의 개요1. NDT/NDI/NDE와 SHM(Structural Health Monitoring, Conditioning Monitoring)① NDT: 소재, 기기, 구조물의 품질관리(QC)나 품질보증(QA)의 한 수단으로 이용되는 계측기법으로 재료, 제품, 구조물 등의 종류에 거의 상관없이 시험대상물을 손상, 분리, 파괴시키지 않고 원형 그대로 유지한 상태에서 시험체의 표면내부의 결함유무와 그 상태 또는 대상물의 성질, 내부구조 등을 조사하는 시험 전체를 말한다. 즉, 비파괴 시험은 대상이 되는 피검사체를 파괴시키지 않고 그 건전성, 성능, 결함의 존재상태 등을 조사하기 위한 단순한 결함검출기법을 말한다.② NDI: 비파괴시험을 한 후 그 결과와 기능 및 건전성의 판정기준에 근거하여 그 시험대상물이 사용 가능한가,아닌가의 합부(合否)의 판정까지를 내릴 때를 말한다. 비파괴검사에 의해 제품에 결함이 발견 되었을 때 검사자 또는 자동검사장치는 그 제품을 그대로 사용 또는 판매해도 좋은 지의 판정을 내려야 하고, 이를 위해서는 관련규격등에 근거한 합부판정 기준이 필요하게 된다.③ NDE: 재료의 부하 조건이나 환경조건을 파악하고 파괴 역학적으로 재료의 수명을 예측하여 종합적으로 재료의 건전성을 평가하는 비파괴계측 기법이다. 이 비파괴평가는 단순한 결함검출기법으로 재료평가(materials evaluation)의 상당한 부분을 점유하고 있고 재료 및 구조물의 기능, 신뢰성을 종합적으로 판단하는 기술 요소로 알루미늄 및 티탄합금이 사용되는 항공기 부재 등에서는 검사가 용이한 구조물 형상을 요구하기도하고, 구조설계를 규정하는 역할을 담당하기도 한다. 또, 한편으로 신소재, 첨단재료 등에서는 아직 이들에 대한 비파괴평가기법이 확립되어 있지 않고, 이들 첨단 재료의 품질 보증을 위한 비파괴평가기법의 확립이 신소재 개발의 중요한 과제중의 하나가 되고 있다.④ SHM: Structural Health Monitoring, Conditioning Monitor공에 장시간 동안 현장 프로젝트의 숫자를 보고 모니터링을 기반으로 구조화된 접근 방식을 제공한다. 현장 프로젝트, 수치 모델링 및 손상의 식별 유한 요소 방법을 사용 외에도, 또한 손상 탐지 알고리즘도 개발되고 있다.2. 비파괴시험과 파괴시험의 장단점-파괴시험과 비파괴 시험은 각기 서로 다른 장단점 들이 존재한다. 제품에 따라서 적용되는 방법이 다르므로, 적합한 방법을 상호 보완적으로 사용하여 재료에 대한 데이터를 정확히 얻어야 할 것이다.비파괴 시험장점: 1) 비용이 적게 들고, 장비의 이동성이 좋은 편이다.2) 시험편이 없거나 아주 적다.3) 파괴기구를 측정 할 수 있다.4) 사용하는 재료의 피로도를 직접 측정 할 수 있다.5) 제품을 사용하는 도중에도 검사가 가능하다.6) 같은 제품을 반복하여 시험하거나, 다른 비파괴 시험방법을 이용하여 신뢰도를 높일 수 있다.7) 제품의 수량과는 무관하게 측정 가능하다.단점: 1) 시험하는 자의 장비의 숙달과 결과 분석하는 사람의 경험이 있어야 한다.2) 결과 분석에 대한 의견차가 크므로 파괴시험에 비하여 정량적이지 못하다.3) 일부 시험에서는 많은 인원을 동원해야 할때도 있다.4) 측정 차체가 간접적이어서 비교측정에 의존한다.파괴 시험장점: 1) 사용조건에 관한 데이터 값을 직접적으로 확실히 알 수 있다.2) 측정값이 정량적이므로, 설계나 표준화에 사용이 되고 있다.3) 시험결과에 관하여 분석하는 사람들의 의견차가 거의 없어서 정확도가 높다고 볼 수 있다.단점: 1) 실제 구조물이 아닌 시험편에만 측정이 가능하다.2) 파괴시험을 하는 시험편은 일회성이므로, 비용이 많이 든다.3) 고가의 제품이나 재료에 파괴시험을 하는 것이 어렵다.4) 사용하는 재료의 피로도를 직접 측정 할 수 없다.5) 제품을 사용하는 도중에는 검사가 불가능 하다.6) 사용하는 시험편을 제작하는데 정확도가 요구 되며, 측정하는데 있어서 어려장비나 절차가 필요하다.3. 비파괴 입장에서 신뢰성(Reliability), 품질보증(QA)/수명평가의 정의신뢰 시간적 재현성이 없으면 안 된다는 것이다. 비파괴시험은 본래 특정한 물리적 에너지를 이용하여 그것의 투과, 흡수, 산란, 반사, 누설, 침투 등에 의한 변화를 특정한 검출체로 검출하고 이상유무를 조사하는 방법이다. 또한 신뢰성은 거짓지시가 없이 결함을 정확하게 검출하고 크기를 정량화 할 수 있는 능력을 말하기도 한다. 비파괴 평가의 신뢰도에 영향을 미치는 중요한 요소들은 1) 비파괴검사를 하는 기술자의 기량, 2) 제품에 대한 검사기법의 적응성, 3) 비파괴검사 결과의 적절한 평가기준 등이 있다.품질보증(QA): 제품이 소비자가 요구하는 품질 (ZD ; Zero Defect)을 충분히 만족시킨다는 것을 보증하기 위해 생산자가 행하는 체계적인 활동을 말한다. 다시 말해, 품질보증이라는 것은 제작된 제품의 품질 및 기능에 대해 제조자가 고객에 대해 책임을 지고 보증하기 위한 계획적이고 조직적인 활동으로 제조에 관계되는 개개의 기술, 설비 및 인적물자를 종합적으로 관리하는 것을 말한다.수명평가: 사용 개시후 일정기간마다 시행하는 검사는 다음 검사까지 안전하게 사용 가능한가의 여부를 추정 평가 하는 것으로 기기나 구조물의 수명평가를 위해 행해진다. 다시 말해, 정기검사, 보수검사, 사용기간중 검사시에는 사용조건을 근거로 새로 발생된 이상상태를 검출하여 그 종류, 형상, 크기, 발생부위, 응력레벨, 응력방향과의 관계 등으로부터 다음 검사 때까지 어느 정도 성장할 것인가를 예측하고 보수 또는 폐기 여부를 결정하지 않으면 안 된다.따라서, 그 평가기준은 결함의 발생원인에 따라 달라지므로 평가방법의 기준은 나타낼 수 있어도 품질평가의 경우 얻어지는 판정기준을 단순히 나타내는 것은 불가능하다. 그러나 수명을 평가하기 위해서는 검출된 이상부에 대한 정보를 근거로 하여 그 성장량을 예측하지 않으면 안 된다. 그러기 위해서는 예측에 필요한 기본 데이터가 되는 결함의 종류, 형상, 크기. 위치, 방향을 가능한 한 정확하게 파악할 필요가 있다. 이들 데이터를 이용하여 수명을 평가하는르게 될 확률일반적으로 비파괴검사시스템은 작은 결함보다는 큰 결함의 검출에 용이하다. 즉, POD값이 클수록 결함을 검출할 확률은 높아진다.a : Crack size, p : Detection probability,: Probability density function of the detection probabilitiesPOD(a) : Proportion of all cracks of size a that will be detected in a particular application of system결함검출확률은 검사시스템뿐 아니라 다음과 같은 여러 요인들에 의해 좌우된다.1) 검사기술자의 지식 6) 검사시스템의 성능과 교정2) 검사기법의 적절한 적용 7) 검사시 접근 용이성과 시험체의3) 시험 환경-실험실 혹은 현장 기하학적 특징 등4) 비균질성이나 이방성이 있는 재료특성5) 결함의 방향성 기하학적 특징 등위 그래프는 검사자의 능력과 결함검출확률사이의 관계를 나타낸다. 이상적인 환경은 d보다 작은 결함크기를 갖는 경우이며, d보다 큰 결함크기를 갖는 모든 요소는 정확히 알 수 있다. 다른 두개의 곡선은 더 실제적인 조건을 나타낸다. ‘성능양호’곡선의 경우는 d 보다 작은결함크기를 갖는 요소의 일부에서 결함이 검출되고 있다. 기량이 미숙한 검사기술자나 시스템의 ‘성능불량’곡선은 다수의 ‘놓친결함’이 생긴다.앞서 살펴보았듯이 특정크기의 흠이나 결함을 검출할 수 있는 능력은 비파괴평가공학 시스템의 특성에 의존한다. 결함이 존재할 확률은 비파괴검사 엔지니어가 제어할 수 없는 요소이나 검출확률은 충분히 조절할 수 있는 요소이다. 따라서 비파괴검사시스템을 선택할 때 파괴될 잠재력, 거짓지시, 검사비용등에 근거하여 적절한 결정을 내려야 한다.False Call(거짓지시): 비파괴검사시스템에 의해 실제로는 결함이 없는 부위를 결함으로 판단 하는 것을 말한다.제 2장 결함특성과 NDE1. 주강품과 단강품의 제조과정, 기계적 성질(재료 물성)의 차이점 그리고 주로 발생되는 이루는 모래+점결재+기타첨가제 이다.- 탕구계: 외부에서 주형의 공동부로 용융금속을 주입하기 위한 일련의 구조를 뜻함.쇳물을 일시적으로 저장하는 ‘탕류’, 탕류에서 탕도로 이어진 ‘탕구’, 탕도에서 주입구로 이어진 ‘탕도’ 그리고 탕도에서 주형공동부로 이어진 ‘주입구’가 있는데 주입구는 탕도쪽을 Gate, 주형쪽을 Choke라 나눈다.- 용해로: 금속을 녹이는 구조물2) 단강품의 제조과정: 단강품 (steel forgings) .여러가지 방법으로 만들어진 강괴 또는 강편을 보통 프레스나 헤머 등으로 소성 가공해서 제조한 제품. 일반적으로는 적당한 열처리를 한 후에 기계 가공되어 사용된다. 단조는 성형 외에 조직의 미세화, 단류선이 조정 혹은 내부 틈의 압착등 강의 성상의 개선이 큰 목적이다. 요구 품질이 엄격한 부품에는 단강품이 이용되는 경우가 많다.② 기계적 성질(재료 물성)분류주강단강탄소강 단강스테인레스 주강탄소강 주강SF340ASF390ASF440ASF490ASF540ASF590ASF540BSF590BSF640B인장강도(kgf/)454235~4540~5045~5550~6055~6560~7055~7065~7565~80항복점(kgf/)*************830303740연신률(%)*************018211916③ 주로 발생되는 결함의 유형1) 주강품의 결함- 균열: 균열에는 열간균열과 냉간균열이 있다. 열간균열은 응고 직후에 생기는데, 결정입계에 존재하는 불순물이 미약하여 결정입간에 인장력이 작용하면 생긴다. 냉간균열은 금속의 냉각 도중에 주형 강도의 과대 등으로부터 자유수축이 방해를 받아 주물의 응고 중 수축응력이 과대해져서 생긴다.- 수축기공: 수축기공은 압탕, 주형, 냉금등의 설계불량에 의해 주물 본체 속에 수축공이 생긴 것이다.- 모래혼입 및 개재물: 모래혼입은 사형의 탈락에 의해 모래입자가 주물 속에 혼입되어 발생하는 것이고, 개재물은 슬래그가 탕구로부터 혼입되어 주물의 표면 및 내부에 나타나는 것이다.- 기공: 용강의 탈산, 탈수소가 된다.

공학/기술| 2013.04.10| 9페이지| 1,000원| 조회(273)

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목 차1. 실험목적 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12. 관련이론 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13. 실험방법 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44. 실험결과 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 75. 고 찰 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 76. 결 론 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 97. 참고문헌 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 91. 실험목적Instron 8516 유압식 만능 재료 시험기를 통하여 일정한 방향과 속도로 시험편에 인장력을 가하여 복합재료의 기계적 성질을 알아보고, 이러한 것들을 통하여 기계설계의 기초적인 자료로 활용한다. 인장하중을 가할 시 시험편에 발생하는 변형에 대해 조사해 보고 또 다른 하중을 가했을 때의 변형을 예측하여 본다. 또한 여러종류의 재료에 대해 조사하여 보고 여러 조건에 따라서 재료를 선정할 수 있는 능력을 갖추도록 한다.2. 관련이론1) 복합재료의 정의구조물과 기계기구 등의 제작에 사용하고 있는 현대사회의 재료는 시간이 가면 갈수록 요구조건이 가혹해지는 동시에 그 종류가 매우 다종다양해 지고 있다.예를 들면 강도, 강성, 내식성, 내마모성, 경량성, 내구성, 내열성, 차음성, 미관등에 부합되체적으로 말하면 소재들 사이에 명료한 계면이 있으며, 적어도 화학적으로 다른 두 개의 물질을 조합시킨 것이다. 즉, 복합재료란 두 가지 이상의 재료가 조합되어 물리, 화학적으로 서로 다른 상을 형성하면서 보다 유효한 기능을 발현하는 재료를 말하는 것이다.2) 복합재료의 종류- 섬유강화 복합재료(fibrous composite)섬유형 복합재료 중에서 가장 다량으로 생산되고, 넓은 범위로 이용되고 있는것은 유리섬유강화 플라스틱이다. 유리와 같은재료를 섬유의 형으로 하면, 그 직경이 작아지고 거의 확률적으로 내부결함의 수가 줄어드는 동시에, 결함의 크기가 작기 때문에 강도가 향상되는 것으로 알려져 있다.그 외에도, 금속재료 중에서는 알루미늄, 티타늄, 강, 베릴륨 등이, 무기재료 중에서는 E 유리, S 유리, 탄소(고, 저강도), 보론등이 섬유로 사용되고 있다. 또한 강화 섬유로서 최근 주목받고 있는 것은 휘스커(Whisker)이다. 휘스커는 그 내부에 함유된 전위가 작으며, 대단히 높은 강도를 갖고 있다.- 입자강화 복합재료(particulate composite)분산상이 입자상인 특수한 경우로서 절편, 즉 플리에크(Flake)를 함유한 것을 입자분산형 복합재료라 한다. 입자는 미세한 것으로서 입경이 0.1 ~ 0.01 이며, 이 경우를 분산강화 복합재료라 하고, 입자경이 1 ~ 50 인 경우는 입자강화 복합재료라 부른다.실제로는 이들 입자와 각종의 매트릭스를 조합해서 사용하고 있다. 입자와 매트릭스를 조합한 실용 예로는 비금속 입자 ? 비금속 매트릭스, 금속입자 ? 비금속 매트릭스, 금속입자 ? 금속 매트릭스, 비금속 입자 ? 금속 매트릭스가 있다.3) 복합재료의 특징단일재료의 장점을 더욱 향상시키고 단점을 보완할 수 있으며 기존에 실현이 불가능 했던 특수한 물성도 얻을 수 있다. 가장 큰 특징은 뛰어난 비강도(Specific Strength)와 비강성도(Specific Stiffiness)을 들 수 있다.예를 들어 고분자 기지재료의 강도를 1이라 하면 유리섬유설 및 사회간접 시설분야, 방호분야, 자동차 구조물, 스포츠 레저용품 등 모든 산업분야에서 사용되어져 중요한 역할을 하고 있으며, 앞으로도 응용분야가 확대되고 발전가능성이 큰 분야이다.5) 응력 ? 변형률 선도(Stress ? Strain Diagram)① 항복점(Yield Point): 인장시험을 하는 도중 초기 단계에서는 시험편 평행부가 하중의 증가에 비례하여 늘어나며 어느 한도에 달하면 하중을 그 이상 증가 시키지 않아도 계속 늘어난다. 즉, 하중을 제거한 후 명백한 영구 변형이 일어난다. 이러한 점을 항복점이라 고 한다.② 인장강도(Ultimate strength): 시험편이 최대한의 응력을 나타낼 때의 하중이며 최대 인장 하중을 시험편 평행부의 원단면적으로 나눈 값, 즉 재료의 강도는 단면적에 대한 저항력으로 표시된다.③ 변형률: 인장 시험시 시험편이 파괴되기 직전에 있어 표점거리를 측정하고, 늘어난 후의 길이를 L'(mm)와 처음 표점거리 L(mm)와의 차를 처음의 표점거리 L로 나눈값④ 응력 변형률 선도: 금속 재료의 강도를 알기위한 인장 시험에서는 시험편을 인장하는 힘의 크기와 시험편의 연신이 기록된다. 이것은 하중과 연신을 좌표축에 취한 것이며, 연성재료와 같은 경우는 아래 그림과 같다. 응력이 커지면 변형량도 커지며, 그 재료가 견딜 수 없는 응력에 도달하면 드디어 파괴된다. 이렇게 응력과 변형량 사이의 변화를 표시하는 그림을 응력-변형 곡선이라 한다.아래 그림에 있어 곡선상의 OA는 직선으로 표시되어 있으므로 외부에 걸리는 하중과 재료의 연신량이 비례하고 있는데, 이러한 A점의 하중을 시험편의 원단면적로 나눈 값을 비례한도(Proportional limit)라고 한다. 또한 A구간을 넘어서 다시 하중을 증가시키면 연신량은 증가하는데, B구간의 연신량은 탄성적이므로 하중을 제거하게 된다면 다시 처음의 길이로 돌아가게 된다. 이와 같이 하중을 제거시 처음 상태로 되돌아 가는 한계 하중 B를 시험편의 원단면적로 나눈 값을 탄성한도(Elastic 어난다. 이와 같은 현상을 항복 현상이라고 하며, C점의 하중을로 나눈값을 상 항복점(Upper yield point), D점의 하중을로 나눈값을 하 항복점(Lower yield point)이라고 한다.항복이 시작되면 시험편은 변형으로 인하여 경화함으로 가늘게 되면서 하중은 증가하여 E점에서 최대치를 기록하고, 이 점에서 국부적인 수축 현상을 일으켜 G점에서 파단이 일어나게 된다. 시험편이 견딜 수 있는 최대하중를 시험편의 원단면적으로 나눈 값이 인장강도(Tensile Strength) 이다.그림에서 G점이 E(극한강도)점보다 하중이 감소되어 있는 것은 실제 단면적으로 나눈것이 아니라 초기 단면적으로 나눠줬기 때문에 이러한 결과 값이 나온 것이다. 일반적으로 제품을 생산할 때 항복점을 초과하지 않도록 설계하기 때문에 일일이 시간을 들여가며 진 응력을 구할 필요가 없게 된다.항복점이 분명하지 않은 재료(경강, 주철, 동, 알루미늄)에서는 항복점 대신 0.2% 의 영구 변형이 생기는 응력을 내력으로 아래의 그림과 같이 정하여 응력-변형 곡선 위에서 0.2% 변형(Strain)이 생기는 점에서 직선부와 평행선을 긋고 곡선과 만나는 곳을 항복점이라 한다.: 진응력: 공칭응력: 극한강도: 상 항복점: 하 항복점: 탄성한도3. 실험방법1) 시험편의 형상(규격)2) 실험장치(제원) [U.T.M Model: Instron 8516 유압식 만능 재료 시험기]① U.T.M Model: Instron 8516 만능 재료 시험기는 유압식 시험기로서AC SERVO MOTOR 구동방식으로 금속, 비금속, 섬유, 고무, 플라스틱, 접착 등 모든 재료의 인장, 압축, 굴곡 등의 시험을 행할 수 있는 다용도의 재료시험기로써 P.C에 의한 정확한 제어와 Data Acquisition에 뛰어난 성능을 발휘한다.② 물림 하중제거: 금속, 비금속 등의 재료물림 시에 발생하는 인장 및 압축하중을 자동으로 제거한다.③ 시험속도: 약 1mm/min 저속사항(Ultra Low Speed) 0.001 ~ 즉시 냉각수 를 순환시켜야 한다- 시편장착시 척 작동 핸들을 만지지 말 것- cross head 작동 시 손이나, 머리를 넣지 말 것- 시편 장착 시 재료에 따라 압력을 조정할 것- 시험기 작동 시 컨트롤러주변에서 떨어질 것3) 실험기구의 배치도 및 측정방법 설명① 시험편의 게이지 부의 폭 및 두께를 중심을 포함해 최소 0.01[mm]까지 측정하여 단면 적을 결정한다.② 시험편 게이지부의 중앙에 스트레인 게이지를 시험편 길이방향과 이것과 직각의 2방향 으로 붙인다. 이번 실험에서는 스트레인 게이지가 망가질 위험이 있기 때문에 이 과정은 생략③ 시험편 앞에 안전을 위해 비닐을 장착한 후에, 버튼을 조작하여 실험을 시작한다.④ 컴퓨터에 기록된 데이터를 저장한다.⑤ 실험을 실시한 반대순서로 시험편을 제거하고 시험기의 전원을 차단한다[U.T.M Model: Instron 8516 유압식 만능 재료 시험기 배치도]4. 실험결과1) 복합재료 시험에서 얻어진 하중 ? 변형률 곡선(P ? 곡선)① PK STRESS : 141.7 [kgf/]② MAX LOAD : 2126 [kgf/]③ YOUNG’S MODULUS : 3093 [kgf/]④ YLD STRESS : 88.14 [kgf/]⑤ YLD STRAIN : 0.0306⑥ DISP. MAX : 3.629 [mm]⑦ STN. MAX : 0.07365. 고찰1) 복합재료의 일반적 성질대부분의 섬유강화 복합재료들은 기존의 금속재료들 보다 강도와 강성이 높은 것을 이번 실험을 통해 알 수 있었다. 복합재료들은 낮은 비중 때문에 높은 비강도와 비강성의 값을 가지게 된다. 그리고 섬유강화 복합재료는 일반적으로 좋은 특성을 가지고 있기 때문에 무게를 줄여야 하는 우주항공 재료나 자동차의 재료로 사용되고 있다는 것도 알게 되었다. 또한 고분자 물질을 기지로 갖는 섬유강화 복합재료는 기지의 높은 감쇠특성 때문에 일반적으로 높은 감쇠 특성을 가지고 있다는 것도 알 수 있었다.이러한 복합재료들은 높은 비강성을 함께 가지므로, 구조재료로 사용 된다.

공학/기술| 2010.10.23| 10페이지| 1,500원| 조회(120)

복합재료, 기계재료, 복합, 파단형상

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기계재료 충격실험(샤르피)

목 차1. 실험목적 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12. 관련이론 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13. 실험방법 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44. 실험결과 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 55. 고찰 및 결론 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 66. 참고문헌 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7충격시험(Impact Test)1. 실험목적충격 시험은 충격력에 대한 재료의 저항 또는 인성(toughness)을 측정하는 시험으로서, 일반적으로 시험편에 노치를 만들어 일회의 측정(single blow)력을 가하여 재료가 파단될 때의 흡수되는 에너지를 측정한다.충격 시험은 주로 샤르피시험과 아이죠드시험이 있다. 일반적으로 가장 많이 이용되는 방법은 샤르피 충격시험으로서 이것은 충격에 대한 저항을 측정하는 것으로, 이의 저항치가 클수록 취성이 강한 것을 표시한다.충격시험의 측정결과인 충격값(impact value)은 재료의 특성을 비교하는데는 편리하지만 시험편의 모양, 크기, 시험방법 등에 따라 그 값이 달라지므로 강도 계산의 기초수치로서는 직접 이용되지 않는다. 많은 재료들 중에서 인장은 높을 수 있지만 충격 시험은 낮은 물질도 있다.또한 온도에 따라서도 충격강도가 현저하게 다를 수도 있다. 재료를 어떤 환경에서 쓸것인지, 예를들면 기후가 높은 지역에서 쓰일 것인지 정하중인지 동하중인지를 고려하여 설계한다면 더욱더 안전한 구조물을 만들 수 있다고 생각한다. 우리는 이번 실험을 통하여 흡수된 에너지와 충격값을 가지고 고찰해 보는 시간을 가지도록 하겠다.2. 관련이론일반적으로 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 변형에너지의 개념을 도입하고 약간의 과정을 단순화하면 대략적인 해석이 가능하게 된다.샤르피 충격시험은 노치를 가진 시험편을 일정한 높이에서 해머(hammer)로 타격해서 파단시키고 그때의 흡수 에너지(Energy)를 구하는 방법이며 1901년 G. Charpy가 발표한 시험법으로 오늘날 충격시험의 표준으로 많이 사용된다.이 실험은 충격굽힘 시험법으로 시험편을 양단힌지로 고정한 다음 시험편의 notch부분이 정확하게 중앙에 오도록 수평으로 놓는다. 이때 시험편이 중앙점을 충격하중을 가하여 시험편이 파단되는데 소요된 흡수에너지E(kgf?m)로 충격치를 나타낸다.아래 그림과 같이 기계를 작동시켜서 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(kgf?m)는 다음과 같다. 단, 회전축의 공기저항에 의한 마찰은 무시한다.- 샤프피 충격 실험의 원리 -W : 해머의 무게 (kgf)α : 해머를 들어올렸을 때의 초기각도β : 시험편을 절단하고 상승했을 때의 각도R : 축 중심 O로부터 해머의 중심 G까지의 거리(m)A : 노치부의 원래의 단면적h1 : 끌어올린 위치h2 : 해머가 시험편을 통과한 올라간 위치여기서,따라서, 소모된 에너지E는이다.샤르피 충격치 U는 시험편을 절단하는데 필요한 에너지 E(㎏?m)를 노치부의 원단면적(㎠)으로 나눈 값으로 표시된다. 노치부의 단면적으로 나눈 것은 단지 충격치에 대한 규약이며, 단위면적당 흡수에너지의 개념은 갖지 않는다.다시 말해 충격치 U는㎏f?m/㎠ 이다.시험편은 중앙파단부에 V 또는 U형상의 노치를 만들어 응력집중 효과를 나타내게 된다.※ 시험편- 샤르피 시험편 -- 시험편 지지대 -정적하중에 대해서는 연성 파괴를 보이는 재료도 충격적인 하중에 대하여는 가끔 취성파괴를 보이는 일이 있다. 이와 같은 현상은 재료의 일부에 노치(notch)가 있을 때에 국부적인 3차원 응력집중에 의해서 일어난다. 이것을 노치취성(notch brittleness)라고 하고, 노치(notch)의 존재에 의하여 영향을 받는 재료의 성질을 노치감성(notch sensitivity)이라 한다. 이와 같이 노치를 붙인 시험편을 써서 충격시험을 함으로써 notch감성의 정도를 알 수 있다.충격시험시 사용되는 노치의 형상은 U-노치,v-노치 등이 있으나 샤르피 충격시험에서는 일반적으로 V형 노치를 갖는 충격시험편을 많이 사용한다. 규격의 시험편 채취가 곤란한 경우가 소형 시험편으로도 시험할 수 있으며 표준폭은 7.5 및 2.5㎜로하고 이들의 호칭 칫수에 대한 허용차는 ± 0.5㎜로 한다. ASTM에서는 6.7, 3.3㎜의 것도 규정되어있다. 충격시험은 경도시험이나 기타 재료 시험보다 재현성이 떨어지기 때문에 정확한 충격값을얻으려면 먼저 시험편을 규격에 따라 정확하게 가공하여야 한다. 특히 노치부의 반경, 깊이 등의 칫수가 부정확하거나 tool mark등은 충격값에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 시험편 가공 후 노치부의가공정밀도를 공구 현미경등을 통해 시험 전 검사하는 것이 바람직하다.3. 실험방법1) 실험장치(제원): DTI-603B 전자동 복합충격강도(Charpy, Izod), 금속용본 기기는 고정도를 지지해주는 시험기로 작동 원리는 Servo Motor에 의하여 Hammer를 상승시켜 금속재료의 충격시험을 위한 시험기이다. Computer System에 의하여 제어되며, ASTM 규격에 준한 시험조건을 충족시키는 구조로서 충격 Energy값, 충격 강도값, 상승각도, 인상각도, 손실률 등을 Monitor로 실시간으로 지시되며, 시험 후의 data를 Printer 함으로서 신뢰성을 갖춘 충격시험기이다.2) 실험기구의 배치도 및 실험방법 설명① 시험기의 수평상태를 확인한다.② 시험편을 설치할 수 있도록 해머를 인상각도로 올린다.③ 시험편의 노치부분이 해머중심과 일치되도록 놓는다.④ 안전한 상태에서 실험시작 버튼을 눌러서 낙하시켜 시험편을 파괴시킨다.⑤ 해머를 정지시킨다.⑥ 화면상에 측정된 수치들을 확인한다.⑦ 공식을 이용해 충격값을 산출한다.※ 안전 및 유의사항① 브레이크핸들의 기능 상태를 확인한다.② 시험편의KS규격 치수와 일치하는가를 확인한다.③ 해머를 상승 시킨 다음에는 해머의 운동 범위내에 장애물이 없도록 확인한다.④ 시험편이 파괴될때 시험편이 튀어나오는 경우가 있으므로 주의하여야 한다.⑤ 충격값의 계산은 소숫점 아래 첫째 자리까지만을 치하고, 그 이하는 반올림한다.4. 실험결과길이(l) = 60.03 mm폭(b) = 9.94 mm높이(w) = 9.94 mm노치까지의 높이(w-a) = 8.18 mm- 실제 시험편의 규격 -실험데이터 값실제 값인상각도( °)135135최대각도( °)111.71111.71충격에너지()6.066.06단면적()0.80.813마찰손실()0.110.11충격강도(/)6.77.5우리가 실험한 시험편은 실제 KS규격에 규정된 시험편이 아닌 약간 규격차가 있는 시험편을 이용하여 실험을 하였다. 그리하여 실험당시 컴퓨터에 나왔던 수치값이 정확하지 않다고 생각했으며, 실제값을 계산해 보았다.- 시험편의 파단 -5. 고찰 및 결론시험편의 파단 된 면을 관찰해본 결과 예상했던 것과는 굉장히 다르게 파단 되었다. 일자로 깔끔하게 부러질 줄 알았는데 한쪽부분은 움푹 들어가고 한쪽 부분은 뾰족하게 튀어나오는 것을 볼 수 있었다. 웹서핑을 하다가 보니 취성파면율과 연성파면율이 연관되어 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 재료는 온도에 따라서도 성질이 변할 수 있다는 것을 알아 낼 수 있었다.

공학/기술| 2010.10.23| 8페이지| 1,500원| 조회(300)

충격, 기계적 성질, 샤르피, 파면

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경도실험 결과보고서(브리넬, 로크웰)

목 차1. 실험목적 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12. 관련이론 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 23. 실험방법 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 54. 실험결과 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 75. 고찰 및 결론 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 86. 참고문헌 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????경도시험(Hardness test)1. 실험목적저번 실험에서 우리는 인장실험에 대하여 자세히 알아보았다. 인장실험을 통해 우리는 재료의 기계적 성질을 알아 볼 수 있었다. 이번 경도실험을 통해 우리는 조금 더 자세하게 재료의 성질을 파악할 수 있는 경도 실험에 대하여 자세히 파악했다.일반적인 경도에 대한 개념은 무르다, 딱딱하다라는 경험에 바탕을 둔 것으로서 가장 일반적인 정의는 ‘압입에 대한 저항’으로 표현되나 정확한 것은 아니다. 그 이유는 경도는 재료의 물리적 성질에 직접 연관이 되는 물리상수가 아니라 인위적으로 정한 공업상수이기 때문이다. 경도시험은 재료의 경도값을 알고자 하거나 경도값 으로부터 강도를 추정하고 싶은 경우 또는 경도값 으로부터 시편의 가공 상태나 열처리상태를 비교하고 싶은 경우에 행하기도 한다. 단순하게 재료의 경도값을 알고자 하는 경우에는 별 문제가 없으며 적절한 시험방법을 선택하면 된다. 그러나 경도 값으로부터 강도를 추정하는 경우에는 그 근본목 기호로 사용된다. 강구는 HBS 450이하의 재질을 초경구는 HBW 650이하의 재질의 경도를 측정하는데 사용한다. 하중의 선택은 시편의 두께, 재료의 종류 등에 따라 달라지는데 알루미늄이나 구리 등 연한 금속은 500㎏을 강이나 주철같이 경한 금속은 3000㎏의 하중을 사용한다. 압흔의 직경이 2.5∼6㎜의 범위에 있도록 하중을 조절한다. 단, 표중하중은 3000㎏이며 탄소강은 2000㎏의 하중으로 경도를 측정한다. 참고로 황동은 500㎏, 청동은 1000kg의 하중에서 경도를 측정한다. 따라서, 압입자의 크기가 10㎜가 아니거나 하중이 3000㎏이 아닐 때는 경도값과 뒷면의하중의 영향을 받지 않도록 충분히 두껍게 하여야 하며(통상 압흔깊이의 8배이상), 경도시험을 할 위치를 선정할 때 각 압흔 중심간의 거리가 4d 이상이어야 하며 시편의 가장자리에서 2.5d 이상의 거리 안쪽에서 시험이 되도록 하여야 한다. 부하도중에 시험편이 움직이지 않게 단단하게 고정하여 충격이나 진동이 없게 한다. 시험온도는 23℃ 내외의 상온이 좋고 온도가 10∼85℃밖의 범위에 있을 때는 별도 기록으로 남겨야 한다 압흔의 지름은 직각된 방향에서 각각 0.01㎜까지 읽어 평균값을 구하여 사용한다.브리넬경도 steel ball의 지름가 일정할 때, 하중의 변화와 더불어 변한다. 만약일 때, 자국은 항상 기하학적으로 닮은 법칙(상사법칙)이 성립되어 일정한 경도가 얻어진다.마지막으로 브리넬 경도시험 표시방법에 대한 간단한 예를 들어보겠다.EX) 10/3000/10/321: 왼쪽부터 각 압자지름, 하중, 시간, 경도값이다.2) 로크웰 경도시험(Rockwell Hardness): 로크웰 경도시험은 1919년 미국의 로크웰(S.P.Rockwell)에 의하여 고안되어 윌슨(Wilson)사에 의하여 실용화되었다. 브리넬 경도시험은 정밀도와 측정시간의 측면에서 단점이 있고, 쇼어 경도 시험은 숙련도나 정밀도의 관점에서 문제가 있었으므로 정밀도도 높고 짧은 시간에 시험을 할 수 있는 로크웰 경도 시 의 범위가 많이 사용된다.로크웰 경도계는 브리넬 경도계와 몇 가지 다른 점이 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 다이얼 게에지로부터 직접 경도값을 읽을 수 있다. 여러 하중 조건에 따라 각기 다른 종류의 압입자가 사용되므로 넓은 범위의 경도값이 정확하게 측정된다. 이 시험법은 브리넬 경도 시험법보다 압입자국을 적게 내며 따라서 더 얇은 시편을 측정할 수 있다. 또한 더욱더 정밀한 경도 측정이 가능하다. 그러나 그만큼 시편의 표면은 브리넬의 경우보다 더 평평해야 정확한 값을 갖는다.3. 실험방법1) 브리넬 경도시험(Brinell hardness)가. 실험장치(제원)① 시험하중(kgf): 500, 750, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000② 최대시험높이(mm): 175③ 기계크기(mm): 470 × 600 × 1140④ 중량(kg): 190⑤ 특징- 원터치로 시험완료까지 조작이 간편하다.- 하중부하유지 및 하중제거가 자동으로 작동된다.- 디지털타이머에 의해 하중유지 시간이 자동제어 된다.- 연속작업시 측정시간이 단축되며 개인오차가 발생하지 않는다.나. 실험기구의 배치도 및 실험방법 설명① 주어진 시편의 양 단면을 사포로 직각이 되도록 연마한다.② 시료의 재질에 따라 하중 P와 강구 D를 선택한다.③ 시료를 시료대 위에 놓고, 승강핸들을 돌려서 시료면에 강구(10mm)를 가볍게 접촉시킨다.④ 하중용 추(1000kg)를 건다.⑤ 정하중을 가하는 시간을 30초로 조정한다.⑥ 경도 4(33.8)하중이 가해진 시간(초)1515.5위의 실험값을 토대로 압입자국의 깊이를 구할 수 있다.우측의 사진을 보면 알 수 있듯이, 우리는6번의 실험을 하였다. 브리넬 경도시험에서는 기계오작동으로 인하여, 로크웰 경도시험에서는 하중작동 Lever가 다 내려간 후에 바로 올리지 않아서 각각 한번씩 더 실험을 하게 되었다.우리는 각 실험을 할 때 마다 압흔의 시험거리를 4d이상 차이를 두고, 시편의 가장자리에서 2.5d 이상의 거리 안쪽에서 시험이 되도록 노력 하였지만, 6번의 실험으로 인하여 압흔의 시험거리를 정확히 지킬 수 없었다는 점에서 아쉬움이 남는다.5. 고찰 및 결론브리넬 경도 시험을 2번 수행한 결과,라는 결과 값을 알았고 평균을 내본결과라는 수치를 얻을 수 있었고, 다른조(8조)와 비교해본 결과 8조는 82.6의 수치값이 나왔다는 것을 알 수 있었다.로크웰 경도 시험을 2번 수행한 결과,수치를 얻을 수 있었다. 우리조의 결과값의 차는 다른 조의 결과값의 차이보다 크다는 것을 알 수 있었고, 그것에 대해 생각해 보았다.이번 실험에서 우리조의 시편은 철이 아닌 비철금속(청동)을 이용하여 경도시험을 하였다.결과 값에서 왜 이러한 오차가 생겼을까 곰곰이 생각해본 결과① 압흔의 거리를 4d이상 두고 소성변형이 일어난 곳을 최대한 피하여 실험을 해야 하지 만 그렇게 하지 못한것이 원인이라고 생각하였다.② 시편을 사포를 이용하여 면을 일정하고 부드럽게 다듬어 줘야 하는데 비스듬하게 깍였 거나 또는 깍은 정도가 차이가 있으므로 오차가 있다고 생각하였다. 웹서핑 결과 표면 의 거칠기에 따른 값의 미묘한 차이가 발생한다고 확인하였다.③ 장비조작의 미숙함으로 인하여 우리는 로크웰 경도시험에서 한번 오류를 범하였고, 시 편에 소성변형을 일으키는 원인이 되어 오차를 늘리는 결과를 냈다고 생각하였다.④ 같은 시편이라도 물질을 함유량이 약간씩은 틀려서 약간의 오차가 있다고 생각하였다.⑤ 하중을 가하는 부분이 정중앙이 아니라서 편심하중의 차이로 인해 약간의 오차가 생길 수 50(618)2180?80?57.878.0700???81.3?60.181.8800??83.4??6438.9900??85??6795.2표-2※ Soft steelHVHKRockwall SCALETensileStrengthHRGHRBHRFHRAHR15THR30THR45T24025182.5100-61.593.082.072.011623424681.099-61.092.581.571.011222824179.098-60.0-81.070.010922223677.597-59.592.080.569.010621623176.096-59.0-80.068.010321022674.095-58.091.579.067.010120522172.594-57.5-78.566.09820021671.093-57.091.078.065.59619521169.092-56.590.577.564.59319020667.591-56.0-77.063.59118520166.090-55.590.076.062.58918019664.089-55.089.575.561.58717619262.588-54.0-75.060.58517218861.087-53.589.074.559.58316918459.086-53.088.574.058.58116518057.585-52.5-78.558.08016217656.084-52.088.073.057.07815917354.083-51.087.572.056.07715617052.582-50.5-71.555.07515316751.081-50.087.071.054.07415016449.080-49.586.570.053.07214716147.579-49.0-69.552.0-14415846.078-48.586.069.051.0-14115544.077-48.085.568.050.0-13915242.576-47.0-67.549.0-13715041.07599.546.585.067.048.5-13514739.07499.046.0-66.047.5-13214537.57398.545.584.565.546.5-1301-

공학/기술| 2010.04.24| 12페이지| 1,500원| 조회(2,108)

실험, 경도, 기계재료, 로크웰, 브리넬

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