시험 작업 상세정보
시험 작업은 고온 인장 시험에서 물성값을 신뢰성 있고 재현 가능하게 측정하여 전 세계적으로 비교할 수 있도록 하는 것입니다. 시험 속도에 관한 두 가지 방법은 ISO 6892-1에 설명되어 있습니다. 첫 번째 A 방법은 공차가 엄격한(±20%) 변형률에 기반하고, 두 번째 B 방법은 기존의 변형률 범위 및 공차에 기반합니다. 변형률 의존적인 물성값을 측정하려는 경우, A 방법은 속도 의존성을 최소화하고 시험 결과 측정 불확실성을 최소화하는 데 이상적입니다.
기계적 성질에 대한 속도의 영향은 인장 시험으로 측정하며, 일반적으로 상온보다 고온에서 더 큽니다. ISO 6892-2에서는 상온에서보다 낮은 변형률을 사용할 것을 권장합니다. 하지만 특정 적용의 경우, 예를 들어 동일한 변형률에서 상온 인장 시험 물성값과 비교하기 위해서는 더 높은 변형률이 추가로 허용됩니다.
ISO 6892-2를 작성하는 과정에서 시험 속도와 관련하여 논의할 때, 표준의 향후 버전에서는 응력 속도 방법 제거를 고려하기로 결정되었습니다.
DIN EN ISO 6892-2에 따른 인장 시험의 주안점인 시험 속도
DIN EN ISO 6892-2는 특히 시험 속도에 초점을 둡니다. 이전 버전의 표준에서는 큰 변형률 범위를 허용했습니다. 속도 범위가 클 경우 다른 시험 속도에 민감한 재료가 표준에 따라 시험한 경우에도 다른 시험을 받을 때 물성값에서 상당한 편차를 보일 수 있습니다.
이러한 시험 속도의 변화로 인한 결과의 측정 불확실성을 최소화하기 위해 국제표준화기구(ISO)는 위치와 힘 제어 및 응력 증가율(B 방법)에 기반한 현재 방법 외에 표준에 다른 방법을 추가로 채택했습니다. 이 추가 방법을 이용하면 시편 자체에서 시험 속도를 제어할 수 있습니다(A 방법). 이는 시편 자체의 변형률을 측정하고 움직이는 크로스 헤드를 제어하기 위해 폐쇄 루프에 이 변형률 신호를 도입할 때 발생합니다.
ISO 6892-2에 따른 시험 속도 선택
달리 명시되지 않는 한, ISO 6892-2 요구사항이 충족되는 경우 방법(A 또는 B)과 시험 속도 선택은 제조사나 제조사가 지정한 시험실의 책임입니다.
폐쇄회로 변형 제어는 인장 시험의 처음이자 가장 민감한 단계에 대해 표준화되어 두 개의 속도 범위만 공차가 상당히 감소된 Rp를 안정적으로 감지할 수 있도록 설정됩니다. 변형률은 초당 0.00007 또는 0.00025이고, 공차는 ± 20%이며, 달리 지정되지 않는 한 최초 속도 범위는 표준으로 권장됩니다. 폐쇄회로에서 변위를 제어하려면 신율계가 반드시 필요합니다. 재료의 인장 강도와 파단 변위를 측정하기 위해서는 초당 0.0014의 스트레인 레이트가 권장되며, (크로스헤드 위치의 신호를 통해) 규격 준수 위치 제어가 사용됩니다.
엄밀히 말해, 이 두 변형률은 개념적으로 신율계 표점 거리에 대한 변형률(폐쇄 루프, A1 방법)(Le)과 시편의 시험 길이와 관련하여 시험 길이에 대한 평균 변형률(개방 루프, A2 방법)(Lc)로 각각 구분되어야 합니다. 표준에서는 후자를 “평행 길이에 대한 예상 변형률”이라고도 부릅니다. 변형 제어의 경우 변형률은 Le와 관련되기 때문에 변형률 신호에 기반하고, 위치 제어는 Lc와 관련되기 때문에 크로스 헤드 위치 신호에 기반합니다.
ISO 6892-2에 따른 온도 조절 장치 및 온도 제어 요구사항
시험 속도 외에 온도 역시 재료 특성에 상당한 영향을 미칩니다. 따라서 DIN EN ISO 6892-2는 온도 조절 장치 및 온도 제어에 관해서도 자세히 설명합니다.
시편을 가열하는 데 사용하는 온도 조절 장치는 시편이 설정된 시험 온도 T로 가열될 수 있어야 합니다. 아울러 온도 조절 장치에는 온도 센서와 신율계 센서 암에 적합한 개구부가 있어야 합니다. 설정된 시험 온도 T와 지정된 온도 Ti 사이의 허용되는 편차와 시편 길이에 따른 최대 허용 온도 차이가 위의 표에 나와 있습니다. 1,100°C 이상의 허용 편차는 참여 당사자들 간에 결정합니다
온도 측정 시스템(측정 체인의 모든 부분)의 분해능은 최소 1°C, 오차 한계는 ±0,004*T 또는 ±2°C여야 하며, 여기에서 더 높은 값을 고려합니다. 표준에 따라 시험을 수행하려면 온도 센서와 시편 표면의 열 접촉이 양호하고, 온도 조절 장치의 벽에서 나오는 복사열로부터 온도 센서를 적절한 방식으로 보호해야 합니다.
사용하는 온도 센서의 수는 시편의 크기에 따라 다릅니다. 초기 표점 거리가 50mm 미만인 경우에는 시험 길이의 각 끝에 있는 온도 센서 1개로 온도를 측정해야 합니다. 초기 표점 거리가 그보다 긴 경우에는 세 번째 온도 센서를 추가로 시편 중앙에서 사용해야 합니다. 그러나 온도 조절 장치와 시편의 전체 배열(경험에 기초)이 시편 길이에 걸친 온도 차이가 정해진 허용 편차를 초과하지 않는다면 시편 열전대의 수를 줄일 수 있습니다. 어떠한 경우라도 시편의 온도는 하나 이상의 온도 센서로 직접 측정해야 합니다.
또한 ISO 6892-2 표준은 온도 측정 시스템의 모든 부분에 대한 전체 작동 범위의 점검과 최대 1년 안의 교정을 명시하고 있습니다. 시편이 최종적으로 시험 온도 T로 가열되면, 하중을 가하기 전에 최소 10분의 가열 시간을 유지해야 합니다.
ISO 6892-2에 따른 변형률 측정 요구사항
ISO 6892-2는 관련 범위에서 오프셋 항복을 측정하는 데 사용하는 신율계 시스템은 ISO 9513에 따라 최소 Class 1이어야 한다고 규정합니다. 신율계 표점 거리는 10mm 보다 작을 수 없고, 시험 길이의 중심에 있어야 합니다. 온도 조절 장치 바깥에 있는 신율계의 모든 부분(퍼니스, 온도 챔버 등)은 반드시 상온 변동이 측정값에 영향을 거의 미치지 않도록 설계하거나 외풍으로부터 보호해야 합니다. 이 표준은 상온 변동의 가능한 영향에 대한 정보는 더 이상 제공하지 않습니다.
실제로는 시험을 고온에서 수행하기 때문에 실제 시험을 시작하기 전 가열하는 동안 시편의 열팽창을 고려했는지에 따라 초기 표점 거리를 다양하게 설정할 수 있습니다.
ISO 6892-2에 따른 시편 요구사항
시편은 재료 성질에 영향을 미치지 않는 방식으로 준비해야 합니다. 시편을 준비하는 동안 절단이나 펀칭을 통해 변형 경화된 모든 영역은 성질에 영향을 미친다면 가공해야 합니다.
단면이 일정한 제품(프로파일, 바, 와이어 등)과 주조 시편(예: 주철, 비철, 합금)은 가공 없이 시험할 수 있습니다. 시편 단면은 원형, 정사각형, 직사각형, 링 모양일 수 있으며, 경우에 따라 다른 고유한 단면이 있을 수도 있습니다. 초기 표점 거리 Lo와 초기 단면 So 사이에 특정 비율을 보이는 시편이 선호되며, 이 비율은
Lo =k x √So 방정식으로 표현할 수 있습니다. 여기서 k는 비례 계수입니다. 국제적으로 인정되는 k 값은 5.65입니다.
DIN EN ISO 6892-2에 따른 인장 시험을 위한 일반적인 시편 모양:
- 잠금 핀이 있는 판상 시편
- 나사형 단부가 있는 봉상 시편
재료 물성시험 부문의 선도적인 시험 소프트웨어를 활용해보세요
ZwickRoell testXpert 시험 소프트웨어의 이점:
- 간단한 작동법: 안전성은 최대로 유지하면서 곧바로 시험을 시작하여 시험 마스터가 되어 보세요.
- 신뢰할 수 있고 효율적인 시험: 신뢰성 있는 시험 결과값과 최대한의 시험 효율성으로 얻는 이점
- 유연한 통합: testXpert는 모든 분야 및 프로세스, 즉 보다 효과적인 작업 흐름을 위한 최적의 솔루션입니다.
- 미래에도 사용 가능한 설계: 전체 수명 주기를 고려한 시험 소프트웨어로서 미래의 시험 작업에도 사용할 준비가 되어 있습니다!