KR100408703B1 - 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대 - Google Patents

소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보편적으로 재료의 기계적 물성 평가기법으로 사용되는 인장시험에 있어서, 규격에 맞는 크기의 시편을 채취할 수 없는 재료에 대하여 인장시험을 할 때 적용할 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대에 관한 것이다.
본 발명은 소형인장시편이 삽입되는 본체와, 시편의 인장을 가이드하는 상부고정부와, 소형인장시편과 하중부가축의 얼라인먼트를 맞추기 위한 백플레이트를 결합바에 의해 결합하여 이들의 얼라인먼트를 맞출 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
또한 본 발명은 본체와 상부고정부를 나사결합하여 시험 도중 소형인장시편이 미끄러지거나 비틀리는 것을 방지할 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.

Description

소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대{SPECIMEN JIG FOR TENSION TEST USING SMALL SIZED SPECIMEN}
본 발명은 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대에 관한 것으로, 보편적으로 재료의 기계적 물성 평가 기법으로 사용되는 인장시험에 있어서, 규격에 맞는 크기의 시편을 채취할 수 없는 재료에 대하여 인장시험을 할 때 적용할 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대에 관한 것이다.
일반적으로 금속재료의 기계적 물성평가 기법으로 사용되는 시험법은 인장시험법으로, 이를 통하여 항복강도, 인장강도, 가공경화지수, 응력계수, 균일연신율 등의 데이터를 구할 수 있다. 그러나 현재 사용되는 인장시험은 시편의 크기 및 두께에 제한이 있으므로 충분한 크기의 시편을 얻을 수 없는 재료에 대해서는 적용할 수가 없다.
특히 최근에는 기존의 재료보다 기계적 물성이 월등히 높은 재료에 대한 수요가 급증함에 따라 다양한 재료가 개발되고 있는데, 후판의 경우에는 제조공정상의 문제로 인해 두께에 따라 물성이 달라지기도 하며, 박판의 경우에는 두께가 얇아 시편을 채취할 수 없는 경우가 생긴다. 따라서 이와 같은 재료에 대해서는 기존의 인장시편으로는 원하는 영역의 물성을 평가할 수 없다. 또한 사용중인 구조물, 예를 들어 발전소, 교량, 배관, 대형 저장탱크 등의 신뢰성 평가를 위한 인장시험시 기존의 표준인장시편을 채취할 경우 구조물의 전체적인 강도 저하를 초래할 수 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 소형인장시편을 이용한 인장시험이 개발되어 일부 사용되고 있다. 그러나 소형인장시편은 표준시편에 비해 하중부가축과의 얼라인먼트가 상당히 정확해야 하며, 시험 도중 미끄러지지 않게 고정하는 것이 매우 중요한데, 종래의 시편지지대로서는 이러한 역할을 담당하기 어려웠다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 하중부가축과 시편의 얼라인먼트를 정확하게 맞출 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시험 도중 소형인장시편이 미끄러지지 않게 고정할 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공함을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대의 구성을 나타내는 분해사시도.
도2는 도1의 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대의 조립도.
도3은 도1의 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 사용하여 SA508강에 대해 인장시험을 실시했을 때의 결과를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 본체 11 : 제1결합바끼움공
12: 시편 13 : 시편삽입부
15 : 시편고정나사체결홈 17 : 나사체결홈
19 : 돌출부 21 : 인장시험기 고정부
30 : 백플레이트 31 : 제2결합바끼움공
40 : 상부고정부 41 : 제3결합바끼움공
43 : 함입부 45 : 나사체결공
51 : 결합바 53 : 나사
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 백플레이트와의 얼라인먼트를 맞추기 위해 하기 결합바가 결합되는 하나 이상의 제1결합바끼움공과; 소형인장시편이 삽입되는 시편삽입부와; 소형인장시편을 고정하기 위한 시편고정나사체결공과; 말단에 돌출되어 기기를 통상의 인장시험기에 연결하는 인장시험기 고정부;를 포함하되, 2개의 판으로 이루어진 본체와: 본체와의 얼라인먼트를 맞추기 위해 하기 결합바가 결합되는, 제1결합바끼움공과 같은 위치에 형성된 하나 이상의 제2결합바끼움공;을 갖는 백플레이트와: 제1결합바끼움공 및 제2결합바끼움공에 끼워지는 결합바와: 시편고정나사체결공에 체결되는 나사:를 포함하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
또한, 본 발명은 본체 및 백플레이트와의 결합을 위해 결합바가 결합되는,제1결합바끼움공 및 제2결합바끼움공과 같은 위치에 형성된 하나 이상의 제3결합바끼움공과; 시편삽입부에 소형인장시편이 삽입될 수 있도록 시편삽입부의 크기에 맞게 형성된 함입부와; 본체와의 체결을 위해 형성된 하나 이상의 나사체결공;을 포함하되, 두 개의 판으로 이루어진 상부고정부:를 추가로 포함하고, 본체는 나사체결공과 같은 위치에 형성된 하나 이상의 나사체결홈을 추가로 포함하며, 나사체결공과 나사체결홈을 체결하는 나사:를 추가로 포함하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
또한, 본 발명은 시편삽입부의 말단은 오목하게 함입되어 있는 것을 특징으로 하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
또한, 본 발명은 본체는 인장시험기 고정부와 반대 위치의 말단에 두 개의 판중 어느 하나 또는 모두에 돌출부가 형성되어 소형인장시편이 삽입되어 흔들리지 않게 하는 것을 특징으로 하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
또한, 본 발명은 상부고정부를 본체에 올려놓았을 때 함입부와 시편삽입부의 바닥까지의 높이를 합한 높이가 소형인장시편의 높이보다 높아서 소형인장시편이 감싸지는 것을 특징으로 하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대의 구성을 나타내는 분해사시도를, 도2는 도1의 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대의 조립도를 나타낸다.
도1을 참조하면, 본 발명에 의한 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대는 본체(10), 백플레이트(back plate, 30), 상부고정부(40), 결합바(51) 및 나사(53)로 이루어진다.
본체(10)는 두 개의 판으로 이루어져 있으며, 제1결합바끼움공(11), 시편삽입부(13), 시편고정나사체결홈(15), 나사체결홈(17), 돌출부(19) 및 인장시험기 고정부(21)를 포함한다.
제1결합바끼움공(11)은 백플레이트(30) 및 상부고정부(40)와의 결합을 위해 결합바(51)가 끼워지는 부분으로서 본체(10)의 두 개의 판의 각각의 모서리에 하나씩 형성된다.
시편삽입부(13)는 인장시험을 위한 소형인장시편(12)이 삽입되는 부분이다. 시편삽입부(13)의 양끝은 소형인장시편(12)의 모양과 같이 말단이 오목하게 함입되어 곡면을 이루고 있어서 삽입된 소형인장시편(12)이 이동하지 않도록 고정해 준다.
시편고정나사체결홈(15)은 소형인장시편(12)을 시편삽입부(13)에 삽입하고 나서 삽입된 소형인장시편(12)을 고정해 주기 위한 나사(53)가 체결되는 부분이다. 이때 나사(53)의 머리의 지름이 비교적 커서 머리의 일부가 소형인장시편(12)의 일부분을 덮게 된다. 또한 시편삽입부(13)의 말단이 오목하게 함입된 곡면을 이루고 있고, 함입된 부분의 중앙에 형성된 시편고정나사체결홈(15)에 나사(53)를 체결해 주므로 소형인장시편(12)의 고정이 더욱 잘 이루어질 수 있다.
나사체결홈(17)은 상부고정부(40)와의 체결을 위해 나사(53)가 체결되는 부분이다. 나사체결홈(17)은 시편삽입부(13)의 말단의 양 측면에 하나씩 형성되며 후술할 상부고정부(40)의 나사체결공(45)과 같은 위치에 형성되어 본체(10)와 상부고정부(40)를 체결한다.
돌출부(19)는 두 개의 본체(10) 판 중 어느 하나의 판의 말단에 양쪽으로 형성되며, 백플레이트(30)에 본체(10)를 올려놓았을 때 두 개의 본체(10) 판이 서로 맞닿게 함으로써 소형인장시편(12)의 이동 및 이탈을 방지한다.
인장시험기 고정부(21)는 본체(10)의 말단에 형성되며, 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 통상의 인장시험기에 연결하는 부분으로서, 소형인장시편에 하중이 전달될 수 있게 한다.
백플레이트(30)는 제2결합바끼움공(31)을 포함한다.
제2결합바끼움공(31)은 본체(10)의 제1결합바끼움공(11)과 같은 위치에 형성되며 본체(10)와 백플레이트(30) 및 상부고정부(40)를 결합하는 결합바(51)가 끼워지는 부분이다.
백플레이트(30)는 정밀가공을 통해 평편도를 확보함으로써, 소형인장시편(12)과 하중부가축 간의 얼라인먼트를 정확하게 일치하게 해 주는 역할을 한다. 인장시험이 시작되면 백플레이트(30)는 제거된다.
상부고정부(40)는 본체(10)와 마찬가지로 두 개의 판으로 이루어져 있으며 두 개의 판은 서로 좌우대칭이다.
상부고정부(40)는 제3결합바끼움공(41), 함입부(43) 및 나사체결공(45)을 포함한다.
제3결합바끼움공(41)은 본체(10)의 제1결합바끼움공(11) 및 백플레이트(30)의 제2결합바끼움공(31)과 같은 위치에 형성되며 본체(10)와 백플레이트(30) 및 상부고정부(40)를 결합하는 결합바(51)가 끼워지는 부분이다.
함입부(43)는 시편삽입부(13)의 크기에 맞게 형성되어서 조립을 위하여 상부고정부(40)가 본체(10) 위에 올려졌을 때 시편삽입부(13)에 소형인장시편(12)이 삽입될 수 있는 공간을 마련한다.
나사체결공(45)은 본체(10)와의 체결을 위해 나사(53)가 체결되는 부분으로서, 본체(10)의 나사체결홈(17)과 같은 위치에 형성된다.
상부고정부(40)의 함입부(43)와 본체(10)의 시편삽입부(13)의 바닥까지의 높이를 합한 높이는 소형인장시편(12)의 높이보다 높도록 구성되어, 소형인장시편(12)을 시편삽입부(13)에 삽입하였을 때 소형인장시편(12)이 안으로 감싸지게 된다. 따라서 소형인장시편(12)은 더욱 강하게 고정된다.
상부고정부(40)는 소형인장시편이 곧게 인장될 수 있도록 가이드 역할을 하며, 인장시험을 위해 백플레이트(30)를 제거했을 때 시편을 외력으로부터 보호하는 역할을 한다.
결합바(51)는 본체(10)와 백플레이트(30)와 상부고정부(40)를 결합하기 위해 끼워지는 것으로서, 인장시험 시에는 아래에서부터 백플레이트(20), 본체(10), 상부고정부(30)가 순서대로 맞춰지고 같은 위치에 형성된 제1결합바끼움공(11), 제2결합바끼움공(31) 및 제3결합바끼움공(41)에 결합바(51)가 끼워진다. 결합바(51)는 백플레이트(30)가 소형인장시편(12)과 하중부가축 간의 얼라인먼트를 정확하게 맞출 수 있게 하기 위하여 끼워지며, 인장시험이 시작되면 제거된다.
나사(53)는 시편고정나사체결홈(15)에 체결하기 위해서, 또는 본체(10)의 나사체결홈(17)과 상부고정부(40)의 나사체결공(45)을 체결하기 위해서 사용된다. 시편고정나사체결홈(15)에 체결된 나사는 소형인장시편(12)을 고정해 주는 역할을 하며, 나사체결홈(17)과 나사체결공(45)에 체결된 나사(53)는 소형인장시편(12)이 인장시험 시 미끄러지거나 뒤틀리는 것을 방지한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대의 조립법에 대해 상세하게 설명한다.
도1 및 도2를 참조하면, 먼저 두 개의 본체(10) 판을 백플레이트(30) 위에 가장자리를 맞추어서 올려놓는다. 그리고 본체(10)의 위에 두 개의 상부고정부(40) 판을 가장자리를 맞추어서 올려놓는다. 이때 돌출부(19) 때문에 두 개의 본체(10) 판은 서로 맞닿게 된다.
이후 제1결합바끼움공(11), 제2결합바끼움공(31) 및 제3결합바끼움공(41)의 위치가 맞는지 확인하고 결합바(51)를 끼운다. 이렇게 되면 본체(10)와 백플레이트(30)와 상부고정부(40)가 얼라인먼트를 맞춘 상태로 움직이지 않게 고정된다.
다음으로, 함입부(43)에 의해 밖으로 노출된 시편삽입부(13)에소형인장시편(12)을 삽입하고, 시편고정나사체결홈(15)에 나사(53)를 체결한다.
상부고정부(40)의 함입부(43)와 본체(10)의 시편삽입부(13)의 높이를 합한 높이는 소형인장시편(12)의 높이보다 높기 때문에, 소형인장시편(12)을 시편삽입부(13)에 삽입하였을 때 소형인장시편(12)이 안으로 감싸진다.
이후 본체(10)의 나사체결홈(17)과 상부고정부(40)의 나사체결공(45)에 나사(53)를 체결하여 본체(10)와 상부고정부(40)를 고정시킨다.
이후에 인장시험기 고정부(21)를 통상의 인장시험기에 먼저 걸어서 시험전 시편에 하중이 걸리지 않게 한다. 이렇게 조립하여 시험준비가 끝나면 결합바(51)를 제거하여 얼라인먼트를 맞추기 위해 설치했던 백플레이트(30)를 제거하고 소형인장시편(12)에 대해 인장시험을 실시하여 인장곡선을 얻는다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 이용하여 실제로 SA508 강에 대하여 인장시험을 실시한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 진변형율(True Strain)을, 세로축은 진응력(True Stress)을 의미한다.
이상, 본 발명에 따른 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 일실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
상기의 실시예에서는 백플레이트(30)와 본체(10) 위에 상부고정부(40)를 올려놓고 조립하는 것으로 하였으나, 상부고정부(40)가 없이 본체(10)와 백플레이트(30) 만으로 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 구성할수 있다. 상부고정부(40)가 소형인장시편(12)이 곧게 인장될 수 있도록 가이드 역할을 하지만, 본 발명의 필수 구성요소는 아니다. 상부고정부(40)가 없으면 본체(10)의 나사체결홈(17)도 없어도 된다.
또한, 본체(10)의 두 개의 판 중 어느 하나에는 돌출부(19)가 있어 두 개의 본체(10) 판이 서로 맞닿는 것으로 하였으나, 돌출부(19)가 없이 두 개의 본체(10) 판이 서로 떨어져 있을 수도 있다. 이때에는 시편고정나사체결홈(15)에 체결된 나사(53) 만으로 소형인장시편(12)을 고정시키게 된다. 또한, 돌출부(19)는 두 개의 판 모두에 형성될 수도 있다.
상기의 구성들은 소형인장시편(12)이 시편삽입부(13)에 삽입되어 인장시험시 미끄러지거나 이동하지 않게 하기 위한 구성이므로, 본 목적은 어느 하나만으로 달성될 수도 있으나, 이들이 서로 결합되면 소형인장시편(12)의 미끄러짐이나 이동을 더 잘 방지할 수 있다.
본 발명은 하중부가축과 시편의 얼라인먼트를 정확하게 맞출 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.
또한, 본 발명은 시험 도중 소형인장시편이 미끄러지지 않게 고정할 수 있는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대를 제공한다.

Claims (5)

  1. 하기 백플레이트와의 얼라인먼트를 맞추기 위해 하기 결합바가 결합되는 하나 이상의 제1결합바끼움공과;
    소형인장시편이 삽입되는 시편삽입부와;
    상기 소형인장시편을 고정하기 위한 시편고정나사체결공과;
    말단에 돌출되어 기기를 통상의 인장시험기에 연결하는 인장시험기 고정부;를 포함하되, 2개의 판으로 이루어진 본체와:
    상기 본체와의 얼라인먼트를 맞추기 위해 하기 결합바가 결합되는, 상기 제1결합바끼움공과 같은 위치에 형성된 하나 이상의 제2결합바끼움공;을 갖는 백플레이트와:
    상기 제1결합바끼움공 및 상기 제2결합바끼움공에 끼워지는 결합바와:
    상기 시편고정나사체결공에 체결되는 나사:를 포함하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 본체 및 상기 백플레이트와의 결합을 위해 상기 결합바가 결합되는, 상기 제1결합바끼움공 및 상기 제2결합바끼움공과 같은 위치에 형성된 하나 이상의 제3결합바끼움공과;
    상기 시편삽입부에 상기 소형인장시편이 삽입될 수 있도록 상기 시편삽입부의 크기에 맞게 형성된 함입부와;
    상기 본체와의 체결을 위해 형성된 하나 이상의 나사체결공;을 포함하되, 두 개의 판으로 이루어진 상부고정부:를 추가로 포함하고,
    상기 본체는 상기 나사체결공과 같은 위치에 형성된 하나 이상의 나사체결홈을 추가로 포함하며,
    상기 나사체결공과 상기 나사체결홈을 체결하는 나사:를 추가로 포함하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 시편삽입부의 말단은 오목하게 함입되어 있는 것을 특징으로 하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 본체는 상기 인장시험기 고정부와 반대 위치의 말단에 두 개의 판중 어느 하나 또는 모두에 돌출부가 형성되어 상기 소형인장시편이 삽입되어 흔들리지 않게 하는 것을 특징으로 하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 상부고정부를 상기 본체에 올려놓았을 때 상기 함입부와 상기 시편삽입부의 바닥까지의 높이를 합한 높이가 상기 소형인장시편의 높이보다 높아서 상기소형인장시편이 감싸지는 것을 특징으로 하는 소형시편을 이용한 인장시험을 위한 시편지지대.
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