인장시험

【실습목표】
1.항복응력, 인장강도, 파단강도, 연신율 및 단면수축율 등의 측정방법을 익힌다.
2. 각종 재료의 기계적 성질을 비교, 판정할 수 있는 능력을 기른다.
3. 내력측정방법을 익힌다.

【재료】: 인장시험편(Fe, Al, Cu, 주철). 모눈종이

【기계 및 기구】: 만능재료시험기, Vernier Calipers, V-Block, Center Punch, Hammer

【안전 및 유의사항】
①시험 전에 최대하중을 예측, 산출하여 시험기의 하중범위를 설정해야 한다.
②시험편이 규격 치수와 일치하는지 확인한다.
③시험 전에 전자장치와 유압장치, 영점조정 등을 확인한다.
④시험편에 표점을 표시할 때는 재료에 무리한 손상이 없도록 한다.
⑤시험편을 하부척에 물릴 때, 척핸들을 필요이상 돌리면 척이 떨어진다.
⑥시험편은 안전하고 확실하게 물려야 한다.
⑦시험순서에 따라 천천히 시험한다.
⑧하중을 가할 때에는 일정하게 유지되도록 해야 한다.
⑨시험 중에 기록장치에 연결된 추를 건드리지 않는다.
⑩시험편이 파단될 때는 폭음이 나므로 주의한다.
①파단 후에는 하중조절밸브(Load Control Valve)를 즉시 원 상태로 놓는다.
②하중이 작용할 때에는 하중속도, 선도의 기록상항, 시험편의 인장상태 등을 기록.
③파단면을 접촉시켰을 때 폭의 중앙부에 틈새가 있는 경우에 그 틈새를 포함.
④연신율의 수치는 KS A 0021(수치의 맺음법)에 따라 소수 첫째자리에서 끝맺음.

【실습순서】
1)시험편을 준비한다.(1～14호)
2)푯점을 정하고 원단면적을 기록한다.
3)모눈종이를 설치한다.
4)하중을 선정 설치한다.
5)Un Load Valve를 연 후 잠근다.
6)시험편을 설치한다.
7)시험기의 영점을 조정한다.
8)Pump ON 시킨다.
9)Load Control Valve를 120˚연다.
10)하중속도 연신량 속도를 조정한다 , .
11)항복 하중을 읽는다.
12)최대 하중을 읽는다.
13)파단 하중을 읽는다.

14)Load Control Valve를 잠근다.
15)Pump OFF 시킨다.
16)하부 Cross Head를 내린다.
17)시험편을 제거한다.
18)Un Load Valve를 열어 놓는다.
19)모눈종이를 제거한다.
20)각종 결과치를 구한다.

【관계지식】

1) 만능재료시험기
①인장, 압축, 굽힘(휨, 구부림), 항절(절단)시험을 할 수 있다.
②하중을 가하는 방법으로는 유압식, 지렛대식, 진자식 등이 있다.
③시험용량은 보통 10～100톤 정도이다.

2) 인장시험편
①비철금속인 경우 봉재는 4호, 판재는 5호 시험편을 사용
②봉재 시험편인 경우 보통 50mm를 푯점거리(L)로 한다.
③L = 4 x A1/2 = 3.54 d

 

 

 

3) 인장속도
①최대 300mm/min, 최소 0.5mm/min
②항복강도의 측정을 하는 경우:1.3Kg/mm2/s
③항복강도의 측정을 하지 않는 경우:20～80%/min

 

4) 탄성한계와 비례한계
①응력(Stress)…하중을 가하였을때 단위 면적당 작용하는 하중의 크기
②변형률(Strain)…표점거리 변화량의 원표점거리에 대한 비
③탄성(Elastic)…응력을 제거하면 변형은 원상태로 되돌아가는 성질
④비례한계(Proportional limit)
ⓐ곡선으로 변화하기 시작하는 점의 응력
ⓑ응력-변형률이 비례하는 가장 큰 응력
⑤탄성한계(Elastic limit)
ⓐ하중을 제거할때 시험편이 원상태로 되돌아오는 가장 큰 응력
ⓑ응력을 완전히 제거하였을 때 재료에 영구변형이 남지 않는 최대 응력
ⓒ실제는 어느정도 영구변형이 생기는 응력으로 규정
ASTM…0.001～ 0.03% DIN…0.01% JIS…0.03%
ⓓ강철의 탄성계수…(1.9～2.1) x 106 Kg/cm2 or (27～31) x 106 lb/in2
⒠안정응력…0.1% off set
⑥항복점(Yielding point)…하중을 제거한 후 명백한 영구변형이 인정되기
시작하는 점
⑦내력…0.2%의 strain에서 평행선과 만나는 점

 

5) 연신율의 추정값 계산
①파단이 표점사이의 중앙부에서 표점거리의 1/4을 벗어났을 경우

11) 황동
①구리와 아연의 합금으로 내식성이 우수하고 아름다운 광택이 나며, 구리보다 값이 싸서
자동차, 탄피등 그 용도의 범위는 대단히 넓다.
②황동의 기계적 성질에서 인장강도는 아연 함유량과 더불어 증가하고 연신율은 30% 근
처에서 최대이며 경도는 35% 이상부터 증가한다.
12) 주철
* 보통주철
①FC10 과 FC15는 주조성이 우수하며, 얇은 주물품 주조가 가능하여 강도가 요구되지
않는 제품 및 부품생산에 사용된다.
②FC20 과 FC25는 주조성은 떨어지나 기계적 성질이 좋아 일반기계 외에 자동차, 내연
기관 등의 일반부품제조에 사용된다.
* 고급주철
①인장강도가 25Kg/mm2이상인 회주철
②흑연을 미세하고 균일하게 분포시킨 주철
③Meehanite주철, Lanz주철, Emmel주철
④특수한 제조 방법으로 강인성이 매우 큰 가단주철과 구상 흑연 주철
* 주강
①보통 주강은 합금원소가 포함되어 있지 않음
②탄소 0.2%이하인 저탄소 주강...철도용 주물, 자동차 공업용
③탄소 0.2～0.5%인 중탄소 주강...철도운반설비, 기계부품
④탄소 0.5%이상인 고탄소 주강...성형용 Dies등의 금속가공업
⑤특수 주강...Ni, Cr, Mo, Mn등의 합금원소가 첨가
⑥특히 인장강도가 크며 내식성, 내열성, 내마멸성 양호
* Cr강
①보통 2%이하의 Cr을 첨가한 Pearlite조직의 Cr강은 Bearing재료 등의 내마멸강으로
사용되며,Spring강 또는 공구강에 이용되고 있다.
* Ni-Cr강
①Ni 1.5～5.0%, Cr 0.5～1.0%의 것이 대부분을 이루며 조직은 Ferrite로서, 강인강으로
실용화되고 있다.
②용도로는 축, 크랭크축(Crank Shaft), 기어, 커넥팅 로드(Connecting Rod)등의 주요
기 계요소로 이용된다.
* Cr-Mo강
①Cr강에 소량의 Mo을 첨가한 Ferrite조직의 강으로 기계적성질은 Ni-Cr강과 유사하다
②용도로는 고압터어빈(Turbine)실, 고온 보일러 부품, 펌프본체, 열간압연용 로울러
(Roller)등에 사용된다.

 

출처-거평소재기술원