[금속재료] 압연 시험 결과 보고서

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목차

1.실험목적

2.기초이론 및 원리

3.준비 기구 및 장치

4.실험과정

5.실험결과

6.토의 및 고찰

7.인용 및 참고문헌

본문내용

롤간격의 중심보다 높거나 낮기 때문이다.
(5)윤활제
윤활제는 로울과 재료사이의 마찰을 감소시켜, 로울면압을 줄일 뿐만 아니라, 압연재의 표면과 성질에도 큰 영향을 갖게 한다.
알루미늄계에는 낮은 온도에서도 물이나 액체, 약품 등에 잘 녹는 성질을 갖는 가용성(soluble) 기름이 다량으로 로울면에 사용된다.
3. 준비 기구 및 장치
Al 압연 시편, 압연시험기, 윤활제, 경도기, 광학현미경, 폴리싱기, 마운팅 재료, 부식액 등
4. 실험 과정
① 100X30X10(mm)의 시편을 준비하고 압하율을 정한다.
1조
2조
3조 (우리조)
4조
압하율 (%)
50
60
70
80
②압연기의 전원을 켜고 롤러를 가동시킨다.
이 때 윤활유의 전원을 켜 주어야 한다.
윤활유는 로울과 재료사이의 마찰을 감소시켜,
로울면압을 줄일 뿐만 아니라, 압연재의
표면과 성질에도 큰 영향을 갖게 한다.
③시편을 롤 사이로 밀어 넣어줌으로써
압연을 실 시한다. 1회 압연시 10%씩
압하율이 증가하므로 7회 압연을 실시하여
압하율 70%가 될 때까지 작업한다.
④압연 전 시편과 압연 후 시편을 절단한다.
⑤마운팅을 실시하여 폴리싱을 할 때 잡기
좋은 조건으로 만들어 준다.
⑥폴리싱을 실시하여 표면연마 작업을 하고,
부식액 (불산 10%, 증류수90%)으로
1분 30초간 부식시킨다.
⑦부식이 끝난 시편은 물로 헹군 뒤 알코올을
이용해 세척을 실시하고 건조시킨다.
그 후 광학 현미경을 이용해 시편의 조직을
관찰하여 압연 전과 압연 후의 조직 변화를
중점적으로 관찰한다.
⑧압연 전과 압연 후 시편의 경도를 측정하여
비교해본다.
5. 실험결과
▶압연 전과 압연 후의 경도값 비교
압연 전
압연 후
HV
표준
128.8
129.2
111.4
1조
123.4
127.2
118.1
2조
122.6
124.4
121.6
3조
118.2
121.0
126.0
4조
116.8
118.9
133.4
▶압하율 차이에 따른 시편비교 (좌부터 압하율 80%, 70%, 60%, 50%)
▶압연횟수에 따른 시편의 길이 변화
압연횟수
길이 (cm)
0회
10
1회
.
2회
.
3회
11.5
4회
12.8
5회
15.0
6회
18.5
7회
20.5
▶ 연신율 :
따라서 압연을 7회 실시하였을 경우 연신율은 105%이다.
▶압연 전, 후 조직 비교 (Al20계열)
1조
압연전
압연후
2조
압연전
압연후
3조 (우리조)
압연전
압연후
4조
압연전
압연후
6. 토의 및 고찰
이번 실험은 소성가공 중 하나로 회전하는 롤 사이에 시편을 통과시킴으로써 소성변형을 유도하는 공정인 압연을 해 보았다. 주로 철판이나 봉재, 관 혹은 레일 등에 이 압연 기술이 사용되는데 롤 사이를 통과하는 동안 롤의 누르는 힘에 의하여 압축응력을 받게 되고, 롤과 계면 사이의 마찰에 의한 전단응력을 받게 된다. 응력으로 인해 압연 전 조직과 다른 새로운 입자가 형성되는데 우리는 광학현미경을 이용해 압연 전과 후의 조직을 관찰, 비교해보고 경도를 측정하여 비교해 보는 목적으로 실험을 진행하였다.
지난 학기에 해보았던 폴리싱 작업과 비커스경도기를 이용한 경도 측정 등 압연과 절단을 제외하고는 비교적 익숙한 실험 과정이었다. 실험을 시작 하기 전, 100X30X10 (mm)의 시편을 준비하고 각 조마다 압하율을 결정하였다. 압하율이란 압연 전후의 판 두께의 차이를 초기 두께의 비율로 나타낸 것을 말하는데 1조부터 4조까지 압하율을 50%, 60%, 70%, 80%로 하기로 했다. 압연기의 눈금이 10씩 증가할 때마다 약 1mm 늘어나기 때문에 우리 3조는 압연을 7회 진행하였다. 압연기를 통과하는 횟수에 따라 비례적으로 시편의 길이가 늘어났는데 7회 진행을 하고 나니 처음 100mm였던 시편이 205mm 까지 늘어나게 되었다. 따라서 압연을 7회 진행한 우리조는 압하율 70%에 연신율은 105%가 되었다. 여기에서 시편의 길이와 함께 두께를 측정하여 압하율이 이론적인 값 70%와 얼마나 비슷하게 나오는지, 오차는 얼마나 되는지 계산을 했어야했는데 두께를 측정하지 못해 실제 압하율을 비교해 볼 수 없었다. 압연을 실시하고 난 후 두께를 측정하여 초기두께와의 차이를 초기 두께의 비율로 나타냈어야 했는데 그러지 못해 아쉬웠다. 우리는 약 20℃ 정도의 실온에서 실습을 하였으므로 냉간압연이 되었다. 냉간압연은 제품의 치수를 정확히 할 수 있으며, 가공면이 깨끗하고, 강도, 경도는 증가하나 연신율은 감소시킨다. 또한 가공방향으로 섬유 조직이 되어 방향에 따라 강도가 달라진다는 특징을 가지고 있다. 열간가공은 작은 동력으로 재료에 큰 변형을 줄 수 있으며, 재질이 균일화되며, 거친 가공에 적합하다. 또 가열 때문에 산화하기 쉬어, 냉간가공보다 정밀한 가공이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 압연시 온도와 롤의 크기, 롤러의 회전속도 등에 의해 압하율의 오차가 발생될 수 있다.
비록 압하율의 오차는 구해볼 수 없었지만 시편을 육안으로 살펴보아도 압연기에 시편을 넣는 횟수를 5회에서 8회까지 증가시킬수록 압하율은 증가하고 길이가 늘어남에따라 연신율 또한 증가한다는 결론을 도출할 수 있었다.
압연을 하지 않은 시편과 압연을 실시한 시편을 폴리싱하기 위해 적당한 크기로 절단했는데 이 때 시편의 절단된 면은 열을 받아 조직이 상당히 많이 변하게 되기 때문에 나중에 광학현미경으로 측정할 때는 다른면을 선택하여 폴리싱하고 조직을 관찰해야 한다. 우리조는 측면을 선택하여 80방, 220방, 400방, 600방, 1000방, 1600방 순의 샌드페이퍼로 폴리싱을 실시하였다. 처음에 매우 거친 80방부터 시작하여 부드러운 1600방으로 마무리하고 마지막에 미세연마를 해주었다. 부식액을 만드는 과정에 있어서 많은 착오가 있어, 상당히 오랜시간 실습을 하게 되었다. 부식이 되지 않거나, 불균일하게 부식이 되거나, 또는 과부식으로 인해 다시 폴리싱 작업을 하고 다시 부식을 시켰다. 결국 불산 10%와 증류수 90%를 섞은 부식액으로 1분 30초간 실습부식을 시키니 부식이 되었다. 광학 여 Al시편의 조직을 관찰하였는데 이 광학 미세조직을 관찰하는데 있어서 중요한 도구로 대부분았을

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