충격시험

목차

1. 실험 제목 : 충격시험

2. 실험 목적

3. 실험 이론

* 연성

* 취성

* 인성

* 충격을 측정하는 방법

* 샬피 충격시험기

* 파단 에너지

4. 실험 도구

5. 실험방법

6. 실험 결과 및 고찰

1. 실험 제목 : 경도시험

2. 실험 목적

3. 실험 이론

* 경도

* 강도

* 강도와 경도의 상관관계

* 브리넬 경도시험

* 브리넬 경도시험 측정 방법

4. 실험 도구

5. 실험 방법

* 경도 값 측정

6. 실험 결과 및 고찰

1. 실험 제목 : 인장시험

2. 실험 목적

3. 실험 이론

* 항복점 (Yield Point)

* 내력 (Yield Strength)

* 연신률 (Elongation Percentage)

* 단면 수축률 (Reduction of area)

* 인장 강도

* 응력 - 변형률 선도

4. 실험 도구

5. 실험 방법

6. 결과 및 고찰

본문내용

원위치 시킨다.
6. 결과 및 고찰
시편
l1(mm)
l2(mm)
1조
S20C
50
57.7
2조
SM45C
50
54.3
3조
AL7075
50
53.9
4조
AL2024
50
56.9
- S20C에 관한 분석
S20C의 힘, 늘어난 길이 그래프이다. Y축이 힘이며, X축이 늘어난 길이이다. 5.2mm정도까지 늘어났을 때가 UTS이며, 11.6mm 부근에서 파단이 일어난다.
X축은 응력을 나타내며, Y축은 변형률을 나타낸다. 응력의 단위는 (KPa)이다. 항복강도는 엑셀의 데이터로 살펴보면, 탄성영역이 끝나는 변형률이 0.034일 때, 550KPa이다. 그래프 상으로는 소성변형은 거의 일어나지 않으며, 인장강도는 항복강도가 끝난 직 후 변형률 0.035 부근에서 552KPa를 갖는다.
∴S20C, 항복강도=550KPa, 인장강도=552KPa
연신률은 이며, 위 실험값을 통해 구해보면,
(57.7-50)/50×100=15.4%이다. S20C의 연신률 15.4%
그래프를 통해 S20C는 탄성변형을 주로 하며, 연신률도 비교적 큰 값을 갖는 것을 보아, 취성보다는 연성이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 또한 소성변형의 영역이 매우 작아 항복강도와 인장강도 간에 값의 차이가 거의 존재하지 않았다. 연성이 좋다는 증거로, 실험시 네킹이 뚜렷하게 관찰되기도 하였다.
- SM45C에 관한 분석
S20C와 비슷한 양상을 보였으며, S20C 그래프와 마찬가지로 탄성영역이 주를 이루고 있었으며, 소성영역은 거의 나타나지 않았다.
X축은 응력을 나타내며, Y축은 변형률을 나타낸다. 응력의 단위는 (KPa)이다. 항복강도는 엑셀의 데이터로 살펴보면, 탄성영역이 끝나는 변형률이 0.044일 때, 807KPa이다. 그래프 상으로는 소성변형은 거의 일어나지 않으며, 인장강도는 항복강도가 끝난 직 후 변형률 0.054 부근에서 856KPa를 갖는다.
∴S20C, 항복강도=807KPa, 인장강도=856KPa
연신률의 경우 (54.3-50)/50×100=8.6%이다. SM45C의 연신률 8,6%
그래프를 통해 SM25C 역시도 탄성변형을 주로 하며, 실험시 네킹이 일어나는 것을 보아, 취성보다는 연성이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 또한 소성변형의 영역이 매우 작아 항복강도와 인장강도 간에 값의 차이가 거의 존재하지 않았다. S20C에 비하여, UTS까지 무려 300KPa 정도의 응력이 더 작용하였다. 변형이 S20C에 비하여 쉽지 않음을 알 수 있다.
- AL7075에 관한 분석
위의 두 시편과는 전혀 다른 양상의 그래프를 나타내었다. 위의 두 시편은 항복강도가 발생한 후, 얼마 되지 않아 인장강도가 나타났었지만, AL7075의 경우 인장강도가 파단 직전에 발생하였다. 초반에 기계에 시편이 그립이 잘 안되었는지, 힘의 값이 불규칙적인 양상을 나타내어 그 부분은 제거하고 그래프를 구현하였다.
X축은 응력을 나타내며, Y축은 변형률을 나타낸다. 응력의 단위는 (KPa)이다. 항복강도는 엑셀의 데이터로 살펴보면, 탄성영역이 끝나는 변형률이 0.04일 때, 580KPa이다. 그래프 상으로는 소성변형은 거의 일어나지 않으며, 인장강도는 파단 직전에 변형률 0.067 부근에서 603KPa를 갖는다.
∴AL7075, 항복강도=580KPa, 인장강도=603KPa
연신률을 위 실험값을 통해 구해보면,
(53.9-50)/50×100=7.8%이다. AL7075의 연신률 7.8%
그래프를 통해 AL7075는 네킹이 전혀 일어나지 않음을 알 수 있다. 연신률은 비교적 작은 값을 갖는다. 네킹이 일어나지 않는다는 것만을 보아도 연성보다 취성이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 또한 소성변형의 영역이 위 두 시편과 달리 매우 커서 탄성영역 만큼의 소성영역을 가지고 있었다. 특이한 점은 파단 직전의 응력이 UTS와 거의 일치한다는 점이다. 즉 이점을 통해 금속봉 자체는 고르게 늘어나다가 UTS에 도달하면 파단하게 된다는 것을 알 수 있다.
- AL2024에 관한 분석
Y축이 힘이며, X축이 늘어난 길이이다. AL7075와 AL2024 모두 알루미늄 합금이라서 그런지 그래프의 패턴이 비슷했다.
X축은 응력을 나타내며, Y축은 변형률을 나타낸다. 응력의 단위는 (KPa)이다. 항복강도는 엑셀의 데이터로 살펴보면, 탄성영역이 끝나는 변형률이 0.027일 때, 407KPa이다. 그래프 상으로는 소성변형은 거의 일어나지 않으며, 인장강도는 파단 직전에 변형률 0.095 부근에서 569KPa를 갖는다.
∴AL2024, 항복강도=407KPa, 인장강도=569KPa
연신률을 위 실험값을 통해 구해보면,
(56.9-50)/50×100=13.8%이다. AL72024의 연신률 13.8%
힘의 값이 불규칙적인 양상을 나타내어 그 부분은 제거하고 그래프를 구현하였다. 그래프를 통해 AL2024 역시 AL7075와 마찬가지로 네킹이 전혀 일어나지 않음을 알 수 있다. 연신률은 비교적 큰 값을 가지나, 네킹이 일어나지 않는다는 것을 보아도 연성보다 취성이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 또한 소성변형의 영역이 매우 커서 탄성영역의 두 배 정도의 영역을 가지고 있다. AL7075와 마찬가지로, 파단 직전의 응력이 UTS와 거의 일치한다. 두 시편 모두 AL합금이라, 데이터 값만 다를 뿐 그래프 패턴이 비슷하다. 또한, 위의 두 시편과 달리 AL2024와 AL7075의 경우 기계에 시편이 그립이 잘 안되었는지 응력 또는 힘의 값이 불규칙적인 양상을 나타내었는데, AL합금 자체가 만능 시험기의 그립되는 금속 부분과 잘 미끄러지는 재질이라는 것을 유추할 수 있다.
오차는 기계로 하는 것이다 보니, 기계의 금속봉에 의해 생기는 슬립을 제외하면, 기계적인 문제에 의한 오차가 될 가능성이 높다. 하지만, 실험에서 그래프 양상이 실제와 비슷하게 나왔으므로, 크게 오차가 발생되지 않았다.
고체역학 시간에 배웠던, 인장에 대한 구체적인 실험을 통해 이론적인 것 뿐만 아니라, 실질적으로 인장에 대해 이해할 수 있던 계기가 된 것 같다. 시간적 한계가 있어서 모든 시편에 대해 관찰하지 못한 것이 아쉬웠다. 다음에 기회가 된다면, 다른 시편들에 대해서도 관찰하고 싶다.

키워드

충격시험,   연성,   취성