ISO 10113에 따른 r-값이란 무엇인가요?
"r-값은 단일축 인장 응력에 노출된 금속 시편에서 “폭의 진 소성 변형과 두께의 진 소성 변형 간의 비율”입니다 (DIN EN ISO 10113의 정의).
그러므로 r-값을 계산하려면 균일 연장이 진행될 때 폭과 두께의 진 소성 변형을 측정해야 합니다. 그러나 두께 변화보다는 길이 변화를 측정하는 것이 더 쉽기 때문에 이 규격은 최대 하중 Ag까지의 범위에서 일정한 부피라는 모델 (연장 균일)에 기반을 둡니다. 부피가 최대 하중 Ag에서의 소성 신율계 r- 변형까지 일정하다고 가정하면, 두께 변화를 길이 변화로 대체하여 r-값을 측정할 수 있습니다.
ISO 10113에 따른 절차와 방법
ISO 10113 표준은 r-값의 측정을 위한 세 가지 절차와 두 가지 방법도 정의합니다.
세 가지 절차: 자동 절차에서는 신율계로 연장과 폭 변형을 모두 측정합니다. 또한, 신율계로 연장만 측정하는 반자동 절차가 있고, 폭 변형과 연장을 모두 수동으로 측정하는 수동 절차가 있습니다.
수동 절차와 반자동 절차에서는 r-값이 단일 지점 방법을 통해 측정됩니다. 이때 r-값은 어느 정도의 소성 인장 상태에서 측정됩니다 (예: 2% 및 5%의 소성 연장에서 값 측정을 통해).
자동 절차에는 전개 과정, 즉 전체 변형 범위를 다루는 회귀법이라는 옵션이 추가됩니다. 특정 변형 범위에서의 길이방향 진 소성 변형과 폭의 진 소성 변형에서 얻은 데이터를 바탕으로 기울기를 구합니다.
이 회귀법은 단일점 방법(보통 2 또는 5%의 소성 연신에 기초하여 측정)에서처럼 한 번의 스냅샷이 아니라 전체 범위에 걸쳐 평균을 구하기 때문에 r-값이 더 신뢰할 수 있다는 점에서 권장되는 방법입니다.
ISO 10113에 따른 변경: 전체 표점 길이 평가
2020년까지는 ISO 10113에 따라 r-값을 구할 때, 금속 재료의 경우 범위가 균일 연장 Ag까지면 평행 길이 동안 끝이 가늘어지는 현상은 없다는 가정만 고려했습니다. 이에 따라 시편 중앙에서 폭을 일부 측정하였고 그 값이 전체 표점 거리에 적용된다고 가정합니다. 그러나 실제로는 균일 연신이 진행되는 동안 이미 끝이 가늘어지는 현상이 재료에 따라 더 많이 또는 적게 일어납니다. r-값이 1보다 큰 재료는 이 거동을 명확히 측정할 수 있으며, 이는 여러 연구를 통해 확인된 사실입니다.
즉, 더 현실적인 측정값을 구하기 위해서는 전체 표점 거리에 걸쳐 r-값을 측정해야 한다는 뜻입니다. 그래야 재료의 끝이 가늘어지는 부분까지 포함되기 때문입니다.
이러한 이유로 2020년 8월부터 ISO 10113 표준의 개정 작업이 시행되었습니다.
r-값의 재현성을 높이기 위한 표준 ISO 10113의 변경(2020-08)
2020년판부터 ISO 10113(2020-08)은 “순간적인 폭 감소의 측정을 위해 이왕이면 전체 표점 거리에 걸쳐 균일하게 분포되어 있는 여러 위치에서 폭의 변화를 측정할 수 있는 신율계”를 사용할 것을 권장합니다.
표준이 이와 같이 변경되면서 현실적인 시편 결과값이 측정되고 재현성은 높아질 것입니다. 또한 이 방법은 폭 변형과 연신에 동일한 양의 시편을 사용하기 때문에 이해하기가 더 쉽습니다.
ZwickRoell은 규격의 이 같은 권고에 따라 videoXtens T-160 HP를 제공하고 있습니다. 이 시험기는 전체 측정 범위에 걸쳐 균일하게 분포되어 있는 10개의 측정축을 통해 측정을 합니다. 이 장치는 시험을 위해 특수 설계되었기 때문에 ISO 10113에 따른 현실적인 r-값을 생성할 뿐 아니라 값 또한 매우 정확합니다.
