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공학,기술 업로드 금속재료 실험 – 샤르피 충격 시험

[공학,기술]금속재료 실험 – 샤르피 충격 시험

1. 실험 제목
샤르피 충격 시험

2. 실험 목적
(1) 재료의 샤르피 충격시험 원리 및 방법을 익힌다.
(2) 샤르피 충격시험으로 재료의 샤르피 흡수 에너지, 취성, 연성 파면 등을 구해보고 이들 값의 쓰임을 이해한다.

3. 관련 이론
3-(1) 정적시험과 동적시험
파단강도가 큰 재료일지라도 변형이 작은 재료는 파단에 요하는 에너지는 작다. 이와같은 재료는 취약하다고 한다. 이와 반대로 파단강도가 작지만 파단에너지가 큰 재료는 인성이 있다고 한다. 일반적으로 금속재료는 언떤 온도이하로 내려가면 상온 부근에서는 인성이 크나, 갑자기 취약하게 된다. 이와 같은 성질이 급변하는 온도를 천이온도(Transition temperature)라 한다. 천이온도는 각 재료의 특유한 값이 아니고 시험조건에 따라서 많은 차이가 생긴다. 다시 말해서 온도가 일정한 경우에도 다른 시험조건에 의해서 여리거나 질기게도 된다. 여러 가지 시험조건 중에서도 그 효과가 비교적 크고 또한 중요한 것은 시험속도이다. 이것은 변형을 빨리하면 변형능은 일반적으로 감소하기 때문이다. 정적시험에서는 천이온도가 상온이하인 재료이더라도 충격시험을 하면 상온에서도 여리게 된다. 충격시험을 통하여 인성에서 취성으로의 이행은 비교적 쉽게 설명할 수 있다. 각 종의 구조물, 기계류, 기관 등의 파손은 정적하중의 경우는 드물고, 대개는 잡다한 진동이 수반되는 하중이 되풀이 된 후에 갑자기 받은 충격에 의한 것이 많다. 재료가 그 사용온도에서 인성이 있는가 취성이 있는가를 조사하고 천이온도를 조사해두는 것은 실용한 매우 중요한 것이다.
일반적으로 파괴에 요하는 에너지는 그때 그때의 변형과 크기에 대한 저항과의 상승적의 총화이므로 변형의 과정에 의해서 좌우된다. 그러므로 변형량은 크더라도 저항이 비교적 작으면 파괴에너지는 작고 재료는 취약하다고 할 수 있다. 반면에 변형량은 비교적 작더라도 저항이 매우 크면 재료는 인성이 있다고 할 수 있다. 그러나 이와 같은 결론이 반드시 옳다고는 할 수 없다. 전자의 경우에도 반드시 취약하다고 할 수 없으며, 후자가 오히려 취약하다고 할 수도 있다. 그러므로 취약하다는 것의 판단은 다만 파괴에너지의 대소만으로 한다는 것은 불충분하며, 오히려 하중이 급격히 가해졌을 때의 변형량의 대소를 중요시 해야한다. 그 이유는 급속한 하중에 의해서 변형속도를 크게하면 일반적으로 변형능은 감소하고 저항이 증가하는 경향이 있기 때문이다. 그러므로 실용적으로 말하면 변형에 대한 저항력은 정적시험으로, 변형능은 충격시험으로 측정하면 양자 모두가 안전측의 수치가 되므로 여기서 재료의 취성을 판단하면 위험의 우려가 적은 결론을 얻을 수 있다.
충격시험에서 시험편의 파단에 이르는 시간은 0.001~0.005초 정도이고 하중 작용방법에 따라서 충격인장, 충격압축, 충격굽힘 및 충격 비틀림시험 등 모든 정적시험의 경우와 마찬가지로 구별할 수 있다. 이들 중에서 굽힘시험을 제외한 모든 시험법은 주로 학술적인 흥미에서 시험되고 실용방법 면에서는 거의 실험되지 않으며 충격 굽힘시험은 널리 이용되고 있다. 충격시험은 단일 충격시험과 반복 충격시험을 나눌 수 있으며, 단일 충격시험은 1회의 충격으로 시험편을 파단하며 이때 측정하는 것은 시험편을 파단하는데 요하는 에너지이고, 보통 이것을 흡수에너지(absorbed energy)라고 한다. 일반적으로 충격시험이라고 하면 단일 충격시험을 말한다. 반복 충격시험은 대게 일정중량의 중추로서 시험편을 되풀이해서 타격하고 파단까지의 타격수로서 재료의 특성을 판단한다. 형식적으로는 피로시험과 유사하지만 반복횟수가 적으므로 피로시험과는 다르다고 할 수 있다. 충격치는 재료의 특성을 비교하는 데는 편리하나 강도계산의 기초수치로서는 직접 이용되지는 않는다. 즉 시험편의 모양, 크기, 시험방법에 따라 충격의 강도가 달라지므로 크기나 모양이 다른 기계부품에 대한 충격강도의 판정이 안된다. 다만 공업적으로 시험편의 치수를 정하고 규정된 방법으로 충격치를 정하여 내충격성의 비교를 할 따름이다.

3-(2) 충격 굽힘시험

자료출처 : https://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11082800&sid=leesk55&key=

[문서정보]

문서분량 : 10 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 공학,기술 업로드 금속재료 실험 – 샤르피 충격 시험
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