아이조드 충격시험 보고서 - aijodeu chung-gyeogsiheom bogoseo

[공학] [기계재료시험] 충격시험 보고서[샤르피 충격시험을 통해 해머의 위치에너지에 의해 시험편에 가해지는 충격치를 구하는 시험]기타실험결과

[공학] [기계재료시험] 충격시험 보고서[샤르피 충격시험을 통해 해머의 위치에너지에 의해 시험편에 가해지는 충격치를 구하는 시험]기타실험결과

`실험보고서`
충격시험 보고서
서 론
Impact test by Charpy
1. 개요
기계 구조물은 충격하중을 받는 경우가 적지 않다. 이러한 충격하중에 대한 강도는 정적시험으로부터는 구할 수가 없다. 정적 인장 시험에서는 신장 EH는 단면 수축률이 큰 재료라고 해서 반드시 충격하중에도 강하다고는 할 수 없다. 충격흡수 에너지는 보통 1회의 충격으로 시험편이 파단할 때까지 요하는 흡수에너지값으로 나타낸다. 충격시험으로 널리 사용되고 있는 것은 Charpy시험과 Izod 이다. 지금부터 Charpy시험으로 충격시험결과를 보자.
2. 관련이론
①충격시험에서 알 수 있는 물성
-인성
재료의 질긴 성질. 연성과 비슷한 성질.시험 전과 시험 후의 펜듈럼의 위치에너지 차에서 펜듈럼의 회전 중에 잃은 손실에너지를 뺀 순수 시험편의 파단에 소요된 에너지 값
-취성
탄성 변형 후 소성변형이 거의 없거나, 소성변형을 일으켜도 necking 생기지 않고 파단 되는 성질.
-연성(ductility)
재료가 파단 될 때까지 얼마나 많은 변형을 견딜 수 있는지에 대한 척도
균일 변형률(uniform strain) : 항복 이후 UTS까지의 변형률
단면 감소율(reduction of area) : 단면감소율(%) = x 100
②충격시험(Impact test)의 원리
w(kgf) : 해머의 중량
R(m) : 회전중심에서 해머의 무게중심까지의 거리
α : 올림각
β : 절단후 올라간 각도
진상한 각 β를 구하고 양쪽의 위치에너지의 차로부터 시편의 파괴에 소비된 에너지를 구한다. 일정한 질량을 갖고 있는 펜듈럼 해머를 일정한 각도로부터 내리쳐서 수직의 위치에 있는 시험편을 1회의 충격으로 부러뜨려 시험편이 파괴될 때의 소모된 에너지를 그 재료의 충격값, 즉 강인성으로 나타내는 것이다. 장치를 취급하기 쉬우며 시편파괴에 요하는 에너지도 간단히 구할수 있는 장점이 있다.
③시험편을 파단하는데 소요된 에너지
④시험편(시편)
시험편의 평면은 경도시험과 다르게 평면보다 노치가공에 신경을 써야 한다.
노치가 생성될 위치는 시편의 정중앙에 위치 시킨다.
노치에 따른 실험 결과의 영향
– 노치의 형상에 따라 파괴현상이 다르다.
– 노치부의 둥글기 및 `V홈`가 작을수록 빨리 파단되고 흡수 에너지도 작게 된다.
– 노치부의 깊이가 얇을수록 비흡수에너지는 크다.
cf) 둥글기가 작고 깊이가 얕을수록 응력 집중이 크다.
– 시편의 폭의 증가에 따라 흡수 에너지도 비례되어 증가하나 재료에 따라서는 감소되는 예도 있다.
시편에 따른 충격량
본 론
– Impact test by Charpy –
이 실험의 가장 중요한 목적은 “재료에 하중을 어떻게 줄 것 인가”이다.
1. 실험장비 소개
장비명 : DTI-603B(전자동 복합충격강도)
제작국 : 한국
제작사 : 대경테크
용 량 : 30kgf
소 개 : 본 기기는 고정도를 지지하는 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.
-실험장비사진
2. 시험편 소개
Impact Test 시험편
노치의 깊이 : 2mm
시편의 높이 : 10mm
노치의 길이 : 10mm
3. 시험방법
① 시편을 노치부분을 타격점 반대방향으로 하여 시험기에 고정시킨다.
② 해머를 α각 135˚까지 올려 고정시킨다.
③ 해머 고정레바를 푼다.
④ 판단직후 해머가 왕복운동하지 못하도록 브레이크를 걸어 멈춘다.
⑤ 결과치를 측정한다.
시험시 주의사항
① 상승시킬 때 시험기 뒤에 사람이 있어서는 절대 안된다.
② 시편을 지지대에 올려놓을 때 정중앙에 놓아야 한다.
③ 시험준비가 완료된후, 전, 후면에 사람이 있어서는 안되며 항상 각도판 전면에 서서 실험을 해야 한다.
④ 파단후 시험기가 멈추고 난후 시험편을 채취한다.
4. 결과값
-각 조의 데이터값
No(조)
α
β(파괴후 hammer의 각도)
파괴유무
충격에너지
1
135°
115.93°
○
0.31kgfm
2
135°
112.68°
○
4.88kgfm
3
135°
110.57°
○
5.79kgfm
4
135°
125.68°
○
6.39kgfm
-충격에너지와 충격값 계산
1조
E =
U =
2조
E =
U =
3조
E =
U =
4조
E =
U =
6.각조별 파단사진
1조의 시험편 파단 후 모습
2조의 시험편 파단 후 모습
3조의 시험편 파단 후 모습
4조의 시험편 파단 후 사진
5. 고찰
① 잘못된 실험결과에 대한 원인분석
실험에 있어 각조당 1번씩 실험을 하였고 총 4번의 결과값을 얻었다. 4조다 한번에 파괴는 되었지만 컴퓨터로 얻어낸 데이터값과 계산식으로 얻은 값에 많은 차이를 보였다. 그 원인을 분석 하면 다음과 같다.
처음 실험했던 경우 실험기의 지지대에 센터게이지를 이용하여 노치가 파괴되는 정 중앙에 위치시켜야 했지만 그 부분에 관심을 갖지 않아서 발생한 것으로 보인다. β값이 4개조가 비슷하였지만 결과값이 달라 이부분에서 오차가 발생한 것으로 보인다.
공기저항과 같은 자연적인 저항도 생각해봐야한다.
②재료는 많은 외부환경에 영향을 받는다. 특히 충격하중에는 온도가 많은 영향을 미치는데 시험은 고온이나 저온에서 시험하는 것이 많은 결과를 가져올 수 있다.
③재료가 연성이면 표면이 지저분하게 파단되며 늘어진다 또한 한번에 절단되지 않는 경우도 있다. 취성이면 깨끗하게 잘리며 한번에 잘 절단된다.
하지만 4개 조의 표면이 깨끗하지 않은 것으로 봐서 각조의 재료는 취성재료로 판단된다.
또한 재료의 성질 및 화학적 성분을 파악함에 있어서는 충격실험, 인장실험, 경도 실험을 통해 얻어진 Data를 적용하여 확인해야 하기에 시험편의 재료는 판단하기 어렵다.
결 론
– Impact test by Charpy –
이번 실험은 샤르피 충격시험을 통해 해머의 위치에너지에 의해 시험편에 가해지는 충격치를 구하는 시험이었다. 결과 값으로 나오는 충격치가 그 재료의 성질을 알려주는 중요한 단서이다. 이는 재료가 파괴될 때까지 흡수하는 에너지를 말하는 것이기도 한다. 전반적으로 실험은 어려운 점도 없었지만 아쉬운점은 4개조의 파단된 후의 데이터값이나 파단단면이 비슷하다는 점이 아쉬웠다. 온도를 다르게 한다거나 재료를 다르게 했더라면 다양한 재료의 충격값을 얻었을 것이다. 비교적 간단한 시험이었지만 위험한 부분도 적지 않았다. 절단되어 날아가는 시험편에 맞기라도 하면 큰 사고가 날 수도 있으니 주의를 요하는 시험이었다.
참고문헌
대경테크 //www.dktt.co.kr/
기계재료학 운문당
재료시험 청호