중강판 시험

중강판 인장 시험은 주로 국제적으로 인정받고 널리 보급된 ISO 6892-1과 ASTM E 8에 따라 수행됩니다. ISO 6892-1은 동명의 유럽 표준(EN ISO 6892-1)이기도 하므로 유럽연합에도 적용됩니다(예: 독일의 DIN EN ISO 6892-1). 이 같은 유형의 인장 시험에 사용되는 인장 시편은 박판 두께가 최대한 시편 두께로 유지되도록 중강판에서 가공됩니다. 그에 따라 시편의 단면적이 커져서 일반적으로 하중 범위가 높거나 무거운 재료 물성시험기가 필요합니다. 평행부 길이나 하중이 가해졌을 때 변형되는 시편 부분은 밀링(milling)을 통해 제작합니다. 두께를 가공하지 않고 시편 두께를 섬세하게 밀링하고 다듬질하기 때문에 시편의 변화가 적어 재료 특성이 거의 영향을 받지 않습니다.

2009년부터는 ISO 6892-1과 ASTM E8에서 시험 속도를 변형 속도를 통해 자동으로 제어하고 조절하도록 하고 있습니다. 변형 속도 제어 표준(특히 폐쇄회로 변형 속도 제어 표준)에서 요구하는 공차를 makroXtens 및 laserXtens 신율계 모두에서 쉽게 충족할 수 있습니다.

ZwickRoell은 인장 시험을 통해 물성값을 측정하기 위해 최대 2,500kN의 다양한 표준 및 고객맞춤형 시험장치를 제공하고 있습니다. 이들 시험장치는 규격에 따른 재료 특성을 우수한 정확도로 측정합니다. ZwickRoell의 평행 물림 유압 시편 그립으로 시험 내내 완벽한 시편 클램핑과 배치가 유지되어 시편이 미끄러지지 않습니다.

대부분의 경우, 자동 접촉 또는 광학(비접촉) 신율계를 통해 표준에 부합하는 변형률 측정이 이루어집니다. ZwickRoell의 makroXtens는 중강판 시험을 위해 잘 정립되고 검증된 솔루션입니다. makroXtens는 높은 분해능과 매우 높은 정확도와 견고함이 특징인 기계적 구조 덕분에 매우 열악한 환경에도 작동에 문제가 없습니다. 기계적 구조가 견고해 시편 파단 시까지 연속 변위 측정이 가능합니다. 시편 잔류물을 수집한 후 번거롭게 시편에 표시를 하고 수동 측정을 실시할 필요 없이 파단 변위를 자동으로 측정할 수 있습니다.

laserXtens는 시편 파단 시까지의 변형률 측정을 위한 혁신적인 솔루션으로, 중강판 시편을 위한 표준 요구사항(ISO 6892-1, ASTM E8, ISO 9513, ASTM E83)을 철저히 준수합니다. laserXtens는 측정 원리에 따라 레이저 광이 표식으로 생성하는 패턴을 사용하기 때문에 시편 표식을 할 필요가 없습니다. 이 "자체 표식"에 대해 광학적 평가가 이루어지므로 물때나 물때 부스러기가 생겨도 표식에 지장을 주지 않습니다.

중강판 경도 시험은 다양한 방식으로 이루어집니다. 응용 분야에 따라 ISO 6506-1 (브리넬), ISO 6507-1 (비커스), ISO 6508-1 (로크웰), ASTM E10 (브리넬), ASTM E384 (비커스와 누우프), ASTM E18 (로크웰)을 준수합니다. 분야에 따라 방법이나 규정이 달라집니다(예: 항공우주 분야는 유럽 표준 EN 2002-7). 대형 표면 시험과 비파괴 시험은 QEM 방법을 사용하는데(예: 3MA 방법), 이 방법에 대해서는 VDI 지침 VDI/VDE 2616-1(금속 재료 경도 시험)에 설명되어 있습니다.

ZwickRoell 제품 포트폴리오는 모든 시험법에 적합한 경도 시험기와 설비를 제공합니다. ZwickRoell의 경도 시험기와 설비는 일반적인 모든 국제 규격의 요구사항을 충족하며 국제 규격에 맞도록 검교정도 가능합니다. ZwickRoell은 교정 시험실로서 독일 국립 인증 기관인 DAkkS에서 경도 시험기 교정 인증을 받았습니다.

경도 시험 가운데 하나는 압연 후 박판의 전반적 경도 평균값을 확인하고 측정하는 것입니다. 압연은 박판의 두께를 측정하고 기계적 성질을 측정하는 열가공 공정입니다. 더 큰 하중을 사용하는 경도 방법은 가끔씩 이 같이 거친 구조물의 평균값을 측정하는 데 사용됩니다. 선호하는 시험법은 브리넬 또는 로크웰 시험법입니다. 중강판을 시험할 때는 현장에서 원래 부품에 사용할 수 있는 이동식 경도 시험기를 사용하는 것이 일반적입니다. 정적 경도 시험기를 사용할 때는 중강판에서 일부를 가공하여 시편으로 사용하거나, 그 일부에서 더 작은 시편을 채취하여 필요한 경우 경도 시험용으로 추가 가공합니다.

경도 시험의 또 다른 측면은 마이크로구조 부품에 경도 시험을 수행하여 마이크로 구조를 조사하는 것입니다. 마이크로구조 부품은 크기가 작기 때문에 작거나 매우 작은 하중이 적용되는 경도 시험기(일반적으로 압흔 하중을 통해 압흔 크기와 깊이를 마이크로구조 부품의크기에 맞출 수 있는 정적 미세경도 시험기)가 사용됩니다.

노치 충격 강도는 파이프라인 건설 및 선박 건조 분야에서 중요한 특성이며 펜듈럼 충격 시험기의 샤르피 시편을 이용하여 측정합니다. 시험법은 국제 규격인 ISO 148-1과 ASTM E23에 설명 및 지정되어 있습니다. ISO 표준은 유럽 표준(EN ISO 148-1)과 동일합니다.

샤르피 충격 시험에서는 규격화된 노치 시편을 간단한 이송장치를 이용하여 수동으로 삽입하거나 자동화된 로봇 시스템을 이용해 삽입한 후, 750J 이하의 에너지로 시편에 충격을 가합니다. 이 시험은 상온에서 이루어지지만, 고-저 천이 온도의 측정을 위해 저온에서도 실시합니다. ZwickRoell은 시편을 –70°C까지 올바르게 조절하기 위한 온도 조절조와 -180°C까지 조절하기 위한 온도 조절 장치를 제공합니다.

기계 지침에 따라 펜듈럼 충격 시험기 작동에는 엄격한 안전 요건이 적용되는데, 이 요건은 ZwickRoell의 안전 하우징과 정교한 안전 기술을 통해 충분히 충족됩니다.

W. S. Pellini가 설명한 낙하 충격 시험은 미국 표준 ASTM E208과 강철 시험판 SEP 1325에 따라 크랙 정지 거동을 비교 평가하기 위해 강철의 취성 파괴 성향을 조사하는 데 사용합니다. 이 시험에서는 양쪽 끝이 받쳐진 사각 굴곡 시편 위에 추를 떨어뜨려 시편의 인장 측에 정해진 총 변형 범위 내에서 취성 파괴를 유발합니다. 이 취성 파괴는 해당 측면에 적용된 노치형 용접 비드에서 시작되며 이것을 크랙 스타터라고 합니다. 그런 다음 인공 크랙 스타터에서 발생한 취성 파괴가 시편의 양면 중 한 면까지 퍼지는지 아니면 그 전에 멈추는지 확인합니다. 크랙의 형성이나 파괴를 광학적으로 그리고 수동으로 평가합니다. 파괴가 두 면 중 한 면으로 확대되면 그 시편은 파괴된 것으로 간주합니다. 시험은 시편 온도에 따라서도 달라집니다.

펠리니 시험을 위한 낙중 시험기는 에너지 550J과 1650J의 두 가지 크기로 제공됩니다. 최대 낙하 높이는 1.0m 또는 1.3m입니다. 낙하추는 무단식 낙하 높이 조정을 통해 자동으로 올라갑니다. 규격 (ASTM E208 및 SEP 1325)에 따라 추를 사용하여 사전 정의된 낙하 에너지를 쉽게 얻을 수 있습니다. 낙하 에너지는 자동으로 계산됩니다. 시험 영역은 안전 회로를 통해 전기기계적으로 보호됩니다. 시험은 모든 안전 접점이 작동되어 실행될 때까지 수행되지 않습니다. 작업은 터치스크린을 통해 진행하며, 여기에 낙하 높이, 낙하 에너지, 낙하 무게 및 충격 속도가 표시됩니다.

파괴 인성 시험 K1c는 항공기 제작, 발전소 건설은 물론 심지어 자동차 엔지니어링에 사용되는 금속 재료의 중요한 특성입니다. 파괴 인성은 시편에 인공적으로 크랙을 유발하여 측정합니다. 이 크랙은 보통 시편에 홈을 새긴 후에 정해진 크랙 길이에 도달할 때까지 크랙을 미리 발생시킵니다. 그리고 나서 시편이 파괴될 때까지 준정적으로 하중을 가합니다. 파괴 인성 K_1c는 하중-변형 곡선과 크랙의 길이로 측정할 수 있습니다. ASTM E399 규격은 적절한 시험 절차를 설명합니다. 기타 관련 규격으로는 ASTM E813, E1152, E1290이 있습니다.

K_1c 측정을 위한 2단계 시험은 ZwickRoell의 Vibrophore로 효율적으로 수행한 후 ZwickRoell의 재료 물성시험기로 시험할 수 있습니다. 시편의 크랙 형성은 기계로 가공된 노치에 의해 그리고 반복 하중에 의해 이루어집니다. 이 Vibrophore의 고주파로 인해 정해진 크랙을 생성하는 이른바 과도 진동이 매우 빠르게 발생하며 이 과정은 크랙 형성의 공진 주파수 감도가 높기 때문에 재현성이 높습니다.

가장 많이 사용되는 시편 형태는 CT (소형 인장) 시편입니다. 이 시편 구멍에 끼워진 핀을 통해 하중이 가해져 인장 하중과 굴곡 하중이 함께 발생합니다.

CT 시편과 더불어 단일 모서리 노치 굽힘(SENB) 시편이 사용됩니다. 굽힘 시편의 하중 조건은 CT 시편보다 간단하지만 필요한 시편 부피가 훨씬 더 큽니다. 아래 그림에서 확실히 알 수 있습니다.