충격 실험보고서

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충격 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

서 론

　Ⅰ. 실험목적………………………………………………2
　　ⅰ. 실험일시
　　ⅱ. 실험장소
　　ⅲ. 실험환경

　Ⅱ. 실험이론………………………………………………3
　　ⅰ. 샤르피 충격 실험
　　ⅱ. 용어정리

본 론

　Ⅲ. 실험장치………………………………………………8
　　ⅰ. 샤르피(Charpy) 충격기
　　ⅱ. 시편(S45C, Al)
　　ⅲ. 가열교반기(MSH-10)
　　ⅳ. 버니어 캘리퍼스

　Ⅳ. 실험방법………………………………………………11

　Ⅴ. 실험시 유의사항………………………………………11

결 론

　Ⅵ. 실험결과………………………………………………12

　　ⅰ. 총 데이터 값
　　ⅱ. 취성 ․ 인성 파면율

　Ⅶ. 고찰……………………………………………………15

본문내용

운동에너지가 흡수된 에너지는 곡선 아래
의 면적과 같다 취성재료에서는 균열이 일단 발생하면 급격히 진행되어 영구변형을 발
생시키기 때문에 없이 파단된다.
⑤. 천이온도
상온상태의 인장 시험에서는 연성 파괴(ductile fracture)를 하는 재료라 할지라도
저온, 고온 변형의 속도, 역학적인 구속 조건 그리고 야금학적인자의 영향하에서는 취성
파괴(brittle fracture)를 일으키는 경우가 있다. 이를 연성-취성 천이온도(transition
temperature)라고 한다.
⑥. 취성 연성 파면율
1) 취성 파면율
시험편 파단면의 전 면적에 대한 취성파면 면적의 백분율. 취성파면이란 많은 결정
입자가 벽개파괴 또는 입계파괴하여 빛이 나는 파단면을 말한다.
2) 연성 파면율
시험편 파단면의 전 면적에 대한 연성파면 면적의 백분율. 연성파면이란 섬유 모양
으로 전단파괴하여 둔하게 빛이 나지 않는 파단면을 말한다.
< 파단면 형상 >
< 흡수에너지 - 온도 - 파면율 >
Ⅲ. 실험장치
ⅰ. 샤르피(Charpy) 충격기
< 샤르피 충격 시험기의 구조 및 명칭 >
□ 샤르피(Charpy) 충격기의 물성치
Max. Capacity
Hammer Weighf(해머무게)
Lift Angle(올려지는 각도)
Striking Center Distance(중 심 거 리 )
ⅱ. 시편(S45C, Al)
< 강제(S45C) >
< 알루미늄(Al) >
< 충격위치 및 시편 구조 >
▷ 시험에 영향을 주는 인자
① 시편의 노치
< 그림. 2 >
- (그림. 2)는 노치부가 없는 것, 아래의 것은 노치부가 있는 것을 굽혀서 각부의 인장축의
신장을 측정한 것으로 노치부를 만들면 응력집중으로 변형은 그 부분에만 한하고 신장은
다른 부분보다 매우 크게 된다. 이 현상을 노치 효과, 또는 응력집중이라고 한다.
② 시편의 폭
< 그림. 3 >
- 시편의 다른 치수는 일정하게 하고, 폭만을 변화시켰을 때 표준 샤르피시편을 사용하면
(그림. 3)와 같이 흡수 에너지는 폭의 증가에 따라 비례되어 변하나, 재료에 따라 어떤
폭 이상에서는 오히려 감소되는 경우도 있다. (그림. 3)의 해칭한 부분은 이와 같은 변이
점을 표시한다. 이 변위의 폭으로 시험하면 시험결과가 일정하지 않게 된다. 그러므로
표준시편을 사용하는 것이 가장 안전하다.
ⅲ. 가열교반기(MSH-10)
- 시편을 가열하여 고온상태로 만든다.
ⅳ. 버니어 캘리퍼스
- 시편의 크기 및 전단형상의 넓이 등을 측정한다.
Ⅳ. 실험방법
① 지시바늘이 0점에 맞는지 확인한 뒤 지시바늘을 0점에 맞춘다.
② 해머를 까지 상승시킨 뒤 해머를 낙하시킨다.
③ 해머가 다시 상승하는 각도를 기록해 둔다.
(자유진자 후의 오차값으로 결과값 추론에 중요하다.)
④ 지지대를 깨끗이 한 후, 지지대 위에 시편의 노치부가 중앙에 위치하도록 한다.
⑤ 해머를 까지 상승시킨 뒤 해머를 낙하시킨다.
⑥ 해머가 다시 상승하는 각도를 기록한다.
⑦ ③와 ⑥에서 구한 값을 비교, 분석한다.
Ⅴ. 실험시 유의사항
① 구성되어있는 장비가 안전하고 정확하게 연결되어 있는지 검토한다.
② 실험시 해머에 부딪치거나 시편이 튈 수 있으므로, 기구에 과도한 접근을 피한다.
③ 가열교반기 사용시에 고온으로 가열되므로 반드시 보호장갑을 착용하도록 한다.
Ⅵ. 실험결과
ⅰ. 총 데이터 값
(해머의무게)
22.4 ()
(회전중심에서 무게중심까지의 거리)
0.75 ()
(시험편 노치부의 단면적)
0.8 ()
시편이 흡수한 에너지() =
충격값() =
시편이
없을 때
상온
철
상온
알루미늄
고온
철
고온
알루미늄
기준각 ()
143
143
143
143
143
결과각 ()
140.5
102.1
109.4
89.4
111.5
흡수 에너지 E
()
0.4538
9.8955
7.8368
13.593
7.2598
오차를 고려한 흡수에너지 E
()
9.4417
7.383
13.1392
6.806
충격값 U
()
11.802125
9.22875
16.424
8.5075
ⅱ. 취성 인성 파면율
1. 취성파면
① 단면적
상온 철
고온 철
단면적 ()
0.53 ()
단면적 ()
0.16 ()
상온 알루미늄
고온 알루미늄
단면적 ()
0.27 ()
단면적 ()
0.09 ()
② 취성파면율
- 취성파면율 [%] = ( : 취성파면 단면적, : 전파면의 단면적 )
상온 철
고온 철
파면율 (%)
66.25 %
파면율 (%)
20 %
상온 알루미늄
고온 알루미늄
파면율 (%)
33.75 %
파면율 (%)
11.25 %
2. 인성파면
① 단면적
- 인성파면 단면적은 (전파면의 단면적 - 취성파면 단면적)이다. 따라서 노치부의 전파면의
단면적이 0.8 이므로 인성파면 단면적은 다음과 같다.
상온 철
고온 철
단면적 ()
0.27 ()
단면적 ()
0.64 ()
상온 알루미늄
고온 알루미늄
단면적 ()
0.53 ()
단면적 ()
0.71 ()
② 인성파면율
- 인성파면율 [%] = ( : 인성파면 단면적, : 전파면의 단면적 )
상온 철
고온 철
파면율 (%)
33.75 %
파면율 (%)
80 %
상온 알루미늄
고온 알루미늄
파면율 (%)
66.25 %
파면율 (%)
88.75 %
Ⅶ. 고찰
이번 실험에서는 샤르피 충격시험기를 이용하여 충격실험을 하였다.
재질이 다른 철과 알루미늄의 상온과 고온 상태에서 순간적인 하중을 가하였을 때,
그에 따른 실험을 통해 흡수에너지, 충격값, 인성, 취성 등을 알아봄으로서 실험
값와 이론값의 오차와 그 이유에 대해서 알아보았다.
충격실험은 일반적으로 에너지의 개념으로 실행되며, 실험에서 실험값에 영향을 주는
인자들로는 시편의 노치에 의한 영향, 하중속도에 의한 영향, 상온에서 연성 파괴
되는 재료라 할지라도 어떤 온도 이하에서는 급격히 여린 성질을 가져 깨짐 파괴가
된다는 것 등이 있다.
재료 파괴에서 눈으로 진자와 노치 부분을 맞출때 수동으로 맞추었기 때문에 정확
하지 않아 오차가 발생하였다. 실제로 실험에서 시편의 전단된 부위가 노치가 있는
중간 부위가 아닌 조금 벗어난 부위에서 전단된 것을 확인했다.
또한 파괴단면의 넓이를 측정 할 때에도 파괴단면의 형상이 일정하지 않기

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