기계공학 실험 -샤르피 충격실험 보고서

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기계공학 실험 -샤르피 충격실험

기계공학 실험 -샤르피 충격실험

기계 공학 실험 레포트

충 격 실 험




1. 실험 목적
충격 시험의 목적은 충격력에 대한 재료의 충격 저항을 시험하는 데 있다. 일반적으로 충격 시험에서는 재료를 파괴할 때 재료의 인성(toughness) 또는 취성(brittleness)을 시험한다. 재료의 인성이나 취성은 정적 인장시험의 결과로부터 어느 정도 추정이 가능한 경우도 있으나, 재료의 정적 인장시험의 결과만으로는 동적 하중, 금속 조직, 사용온도 등의 변화에 따른 기계적 성질의 변화를 충분히 알 수 없다. 예컨대, 열처리를 한 강의 인성의 변화는 정적시험에서는 차이가 근소하지만 충격시험에서는 큰 차이가 나타난다. 그러므로 금속재료에 있어서 인성 성질을 조사하는데 충격시험이 필요하다.

2. 실험 관련 이론
충격시험은 보통 공업적으로 행해지고 있는 것은 notch 가 주어진 시편을 사용하는 충격 굽힘 시험이다. 그리고 충격시험은 단일 충격 시험(simple impact test)와 반복 충격 시험(repeat impact test)등으로 분류한다.
단일 충격 시험이란 단 1회의 충격력으로 시편을 파괴하는 것이다. 이때 측정하는 것은 재료 파괴시 필요한 일의 양, 즉 재료가 흡수한 에너지이다. 이것으로 재료의 인성과 취성을 판단한다.
반복 충격 시험은 시편을 일정한 중량의 하중으로 타격을 가하여 파괴까지의 타격수로써 재료의 성질을 판단한다.
충격 시험시 사용된 충격시험기는 단일 충격시험기 중에서 샤르피 충격시험기이다.

그림 1. 펜듈럼 헤머식의 원리


그림1은 펜듈럼 해머의 원리를 나타낸 그림이다. 해머(W[kg])를 일정한 각도 [deg]만큼 들어 올린 후 놓았을 때, 해머가 하단에 고정된 시험편을 파단하고 반대 측으로 얼마만큼 올라가는 지(반대편으로 올라간 각도 [deg])를 측정하여 충격량을 구한다. 이때 회전축으로부터 중심선까지의 거리는 R이다.

그림1.에서 해머의 점 A의 위치에너지(potential energy) 은


시편을 파괴한 후 점B의 위치에너지 즉, 상승한 해머가 가지고 있는 위치에너지는


그러므로 시편에 흡수된 에너지 E는


마찰저항을 무시했을 때 충격치 U는 시험편의 원단면적이 A일때

가 된다.

3. ①사용 시험기, 기구

그림 2. 샤르피 충격시험기

먼저 제원을 살펴보면
용량 : 30kg-m
총중량 : 290kg
최대각도 : 180
표준 시험편 : 10x10x55
해머하중 : 25.695
펜들럼 해머 길이 : 0.6523m

그림 2는 샤르피 충격시험기로서 타격속도 5.28m/sec 또는 17ft/sec내외가 표준으로 되어있다. 샤르피 충격 시험기에서 진동하는 펜듈럼의 굽힘을 방지하기 위하여 보조봉이 붙어있어 계측의 정확을 기할 수 있게 되어 있다.
샤르피 충격시험기의 용량은 10, 30, 75, 250 kg-m 등이 있으나, 그 중에서 30kg-m 및 75kg-m가 많이 사용되며 이번 충격시험에서는 30kg-m가 사용되었다.
보통 충격시험기에서는 각도 및 중심 거리를 측정하여 계산한다. 일반적으로 사용되는 샤르피형 충격시험기의 원리는 중량 W를 가진 길이 R의 진동되는 펜듈럼은 P를 중심으로 자연 회전 낙하될 때의 운동 에너지로서 시편 S를 때려 파괴시킨다. 이때 시편 재료가 얼마만큼 충격력에 견딜 수 있는가를 판단할 수 있다.

②시험편 도면 작성

시편의 가로X세로X높이는 10X10X55mm 이며 시편의 규약은 KS B 0809로 규정되어 있다.

③실험 방법
1. 시험기의 핸들을 시계반대방향 (β)으로 돌려 해머의 래치에 걸리도록 한다.
2. 핸들을 시계방향 (α)으로 약간 돌려 시험편을 고정 시킨다.
3. 시험편을 고정시킬 때 시험편의 노치부분이 해머 날의 반대방향으로 고정시키고 노치 중심과 해머 날이 일직선이 되게 시험편을 고정시킨다.
4. 핸들을 시계방향 (α)으로 돌려 시험하고자 하는 각도(α)만큼 해머를 들어 올린다.
5. 시험


자료출처 : https://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11041992&sid=leesk55&key=



[문서정보]

문서분량 : 8 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 기계공학 실험 -샤르피 충격실험
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키워드 : 기계공학,실험,샤르피,충격실험
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