KR100611567B1 - Wear properties tester of material - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재료의 마모 성질 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계 구조물에 적용되는 재료를 심해(深海)와 같은 상황의 저온/고압, 우주와 같은 상황의 진공/온도차, 원자력 발전소의 증기발생기 내부와 같은 고온/고압의 상황을 모의적으로 연출시키되 압력이 자동으로 조절되는 구동장치가 챔버 및 냉각장치와 압력경계 외부에 위치함으로써 다양한 극한 환경하에서 마모와 같은 재료의 기계적 성질(Mechanical properties)을 시험할 수 있게 한 재료의 마모 성질 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for testing the abrasion properties of materials, and more particularly, to a material applied to a mechanical structure, such as a low temperature / high pressure in a deep sea, a vacuum / temperature difference in a space-like situation, and a steam generator of a nuclear power plant. Simultaneously produce high temperature / high pressure situations such as the interior, but the pressure control device is located outside the chamber and the cooling system and the pressure boundary, so that the mechanical properties of the material such as abrasion can be controlled under various extreme environments. A device for testing the abrasion properties of materials made possible for testing.
즉, 본 발명은 내부에 구비된 시험편을 고정하는 고정 지그(Jig)가 마련되며 시험 상황을 모의적으로 제공하는 시험용 챔버; 상기 챔버의 둘레면 종, 횡방향으로 설치되어 시험에 필요한 하중과 변위를 발생시키는 구동장치; 상기 챔버와 구동장치에 개재되어 챔버에 발생된 열로부터 구동장치 내부에 구비된 로드셀과 센서를 보호하는 냉각장치; 상기 챔버의 내부와 연통되어 고온/고압의 시험 환경을 일정하게 유지하는 수화학 조절장치; 상기 수화학 조절장치와 구동장치를 전기적으로 연결시켜 각각 제어하며 챔버내에 하중과 변위에 따른 일률 등을 산출하여 표시 및 제어하는 제어부;를 포함한 것을 특징으로 하는 재료의 마모 성질 시험장치를 제공한다.That is, the present invention is provided with a fixing jig (Jig) for fixing the test piece provided therein and a test chamber for simulating the test situation; A drive device installed in a longitudinal direction and a transverse direction of the chamber to generate a load and a displacement necessary for a test; A cooling device interposed in the chamber and the driving device to protect the load cell and the sensor provided inside the driving device from heat generated in the chamber; A hydrochemical regulator in communication with the interior of the chamber to maintain a constant high / high pressure test environment; The hydrochemical control device and the driving device are electrically connected to each other to control, and to calculate and display and control the work according to the load and displacement in the chamber; provides an apparatus for testing the wear properties of the material comprising a.
극한 환경, 마모 성질, 시험장치Extreme Environment, Wear Properties, Test Equipment
Description
도 1은 본 발명에 따른 재료의 마모 성질 시험장치에 따른 전체 시스템을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the entire system according to the wear property test apparatus of the material according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 재료의 마모 성질 시험장치의 시험용 챔버와 구동장치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a test chamber and a driving device of the wear property test apparatus of the material according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 재료의 마모 성질 시험장치의 시험편이 고정된 고정 지그를 도시한 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing a fixing jig fixed to the test piece of the wear property test apparatus of the material according to the present invention.
도 4는 본 발명의 재료의 마모 성질 시험장치에 의한 마모 시험의 종류를 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram showing the type of abrasion test by the abrasion property test apparatus of the material of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 챔버 20, 20' : 냉각장치10:
30, 30' : 고정 지그(Jig) 32, 32' : 시험편30, 30 ': Fixed
40, 40' : 구동축 50, 50' : 구동장치40, 40 ':
60, 60' : 배압 평형조절부 70, 70' : 구동부60, 60 ': back pressure
80, 80' : 위치 보정 센서 82, 82' : 위치 측정 센서80, 80 ':
100 : 제어부 200 : 수화학 조절장치100: control unit 200: hydrochemical control device
300 : 온라인 서버300: online server
본 발명은 재료의 마모 성질 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계 구조물에 적용되는 재료를 심해(深海)와 같은 상황의 저온/고압, 우주와 같은 상황의 진공/온도차, 원자력 발전소의 증기발생기 내부와 같은 고온/고압의 상황을 모의적으로 연출시키되 압력이 자동으로 조절되는 구동장치가 챔버 및 냉각장치와 압력경계 외부에 위치함으로써 다양한 극한 환경하에서 마모 및 마찰과 같은 재료의 기계적 성질(Mechanical properties)을 시험할 수 있게 한 재료의 마모 성질 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for testing the abrasion properties of materials, and more particularly, to a material applied to a mechanical structure, such as a low temperature / high pressure in a deep sea, a vacuum / temperature difference in a space-like situation, and a steam generator of a nuclear power plant. Mechanical properties of materials such as abrasion and friction under a variety of extreme environments, with a drive that simulates internally high temperature / high pressures, but whose pressure is automatically controlled, is located outside the chamber and cooling system and pressure boundary. A device for testing the abrasion properties of materials capable of testing
일반적으로, 기계구조물은 수많은 부속품으로 이루어져 있으며, 각종 기계요소는 상대적인 운동에 의해 본래의 목적을 수행하게 된다. 이와 같은 기계구조물은 상온/대기 중에서 대부분 사용되고 있지만, 기술발전에 의해 요구조건이 다양해짐에 따라 심해(深海)와 같은 저온/고압, 우주와 같은 진공/온도차, 원자력 발전소에서의 고온/고압 환경 등과 같은 다양한 극한 환경에서 사용되는 경우가 증가하고 있다. In general, a mechanical structure consists of a number of accessories, and various mechanical elements serve their original purpose by relative movement. Such mechanical structures are mostly used at room temperature / atmosphere, but as requirements are diversified due to technological development, low temperature / high pressure such as deep sea, vacuum / temperature difference such as space, high temperature / high pressure environment in nuclear power plant, etc. Increasingly, they are used in many different extreme environments.
상술한 우주의 경우, 우주선 궤도인 500㎞에서는 10-7㎩의 고진공을 나타내며, 우주선 표면온도는 태양쪽이 120℃이고 반대쪽이 -120℃ 이다. 또한 원자력 발전소(이하 원전)의 증기발생기는 150bar의 고압과 300℃ 정도의 고온에서 구조 재료물이 설치되어 있다. 이와 같은 환경 하에서 사용되는 기계구조물을 설계 및 제 작하기 위해서는 먼저 사용되는 환경에서의 마모와 같은 재료에 대한 기계적 특성을 알아야 한다. 특히, 상기 증기발생기에서 전열관과 절연관 지지대 사이에 마모현상이 발생하게 되는데 이는 원전의 안전성에서 중요한 사안이다. 따라서, 고온/고압과 같은 상황에서 저변위에 따른 마모시험을 구현할 수 있는 마모시험기 등의 기계적 성질을 파악할 수 있는 시험장치가 필요하다.In the above-mentioned universe, the spacecraft's orbit 500km shows a high vacuum of 10-7㎩, and the surface temperature of the spacecraft is 120 ℃ on the sun side and -120 ℃ on the opposite side. In addition, steam generators of nuclear power plants (hereinafter referred to as nuclear power plants) are equipped with structural materials at high pressures of 150 bar and high temperatures of about 300 ° C. In order to design and build a mechanical structure used in such an environment, the mechanical properties of the material, such as wear in the environment used, must first be known. In particular, wear occurs between the heat transfer pipe and the insulator support in the steam generator, which is an important issue in the safety of nuclear power plants. Therefore, there is a need for a test apparatus that can grasp mechanical properties such as a wear tester capable of implementing a wear test according to a low displacement in a high temperature / high pressure situation.
종래의 마모 성질 시험장치는 기계적 구동장치가 시험이 실시되는 챔버 압력경계 외부에 마련되어 상온/대기 상태에서는 용이하게 기계적 성질을 시험할 수 있으나, 극한 환경 즉, 고온/고압, 저온/고압, 진공/온도차와 같은 조건에서의 시험이 불가능하다. 상기와 같은 극한 환경에서의 시험을 종래의 마모 시험장치로 수행할 경우에는 대기압과 압력차가 클 때 챔버 경계를 관통하는 구동축과 챔브 연결부를 통해 챔버내의 압력이 누설되어 시험의 연속성이 저하되며, 기계적 성질 시험에 필요한 하중과 변위량을 제어 및 측정하기 위해서는 로드셀과 변위센서가 상술한 고온/고압, 저온/고압, 진공/온도차와 같은 조건에서는 오작동율이 커짐에 따라 챔버 내부의 정확한 하중 또는 변위값을 유지할 수 없으며, 극한 시험환경을 모사하기 위해서는 시험용 챔버의 크기가 제한되므로 재료의 기계적 성질의 시험 범위가 축소되고, 시험시 필요한 하중과 변위를 발생시키는 구동장치의 구동방식이 대부분 캠과 기어 등에 의한 기계적 제어장치로 구동되기 때문에 정확한 하중과 변위를 제어할 수 없으며, 정현 파형은 물론 삼각 파형, 톱니 파형 등 다양한 형태의 운동이 한정되는 문제점이 있었다.Conventional wear property test apparatus is provided outside the chamber pressure boundary in which the mechanical drive device is tested can easily test the mechanical properties at room temperature / atmosphere, but in extreme environments, that is, high temperature / high pressure, low temperature / high pressure, vacuum / Testing under conditions such as temperature differences is not possible. When the test is performed in a conventional wear test apparatus as described above, when the atmospheric pressure and the pressure difference are large, the pressure in the chamber leaks through the drive shaft and the chamber connection passing through the chamber boundary, and the continuity of the test is reduced. In order to control and measure the load and displacement required for the property test, the load cell and the displacement sensor are used to determine the exact load or displacement value inside the chamber as the malfunction rate increases under such conditions as high temperature / high pressure, low temperature / high pressure, and vacuum / temperature difference. In order to simulate the extreme test environment, the size of the test chamber is limited so that the test range of the mechanical properties of the material is reduced, and the driving method of the driving device that generates the necessary load and displacement during the test is mostly caused by cams and gears. Driven by a mechanical control, it is impossible to control accurate loads and displacements Not only the shape but also the triangular waveform, the sawtooth waveform has a problem that is limited in various forms of motion.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 심해와 같은 상황의 저온/고압, 우주와 같은 상황의 진공/온도차, 원자력 발전소의 증기발생기 내부와 같은 고온/고압 같은 극한 상황을 구현할 수 있는 챔버내에서, 압력이 자동으로 조절되는 구동장치를 압력경계 내부에 위치하게 함으로써 마모와 같은 시험을 실시할 수 있게 한 재료의 마모 성질 시험장치를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a low temperature / high pressure in a deep sea situation, a vacuum / temperature difference in a space situation, and extreme conditions such as a high temperature / high pressure in a steam generator of a nuclear power plant. In a chamber capable of implementing the present invention, an apparatus for testing the wear property of a material which enables a test such as abrasion to be carried out by placing a driving device whose pressure is automatically adjusted in a pressure boundary is provided.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 구비된 시험편을 고정하는 고정 지그(Jig)가 마련되며 시험 상황을 모의적으로 제공하는 시험용 챔버; 상기 챔버의 둘레면 종, 횡방향으로 설치되어 시험에 필요한 하중과 변위를 발생시키는 구동장치; 상기 챔버와 구동장치에 개재되어 챔버에 발생된 열로부터 구동장치 내부에 구비된 로드셀과 센서를 보호하는 냉각장치; 상기 챔버의 내부와 연통되어 고온/고압의 시험 환경을 일정하게 유지하는 수화학 조절장치; 상기 수화학 조절장치와 구동장치를 전기적으로 연결시켜 각각 제어하며 챔버내에 하중과 변위에 따른 일률 등을 산출하여 표시 및 제어하는 제어부;를 포함함으로써, 심해와 같은 상황의 저온/고압, 우주와 같은 상황의 진공/온도차, 원자력 발전소의 증기발생기 내부와 같은 고온/고압의 극한 상황에서도 기계구조물에 적용되는 재료의 마모 성질 시험을 실시할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention is provided with a fixing jig (Jig) for fixing a test piece provided therein and a test chamber for simulating the test situation; A drive device installed in a longitudinal direction and a transverse direction of the chamber to generate a load and a displacement necessary for a test; A cooling device interposed in the chamber and the driving device to protect the load cell and the sensor provided inside the driving device from heat generated in the chamber; A hydrochemical regulator in communication with the interior of the chamber to maintain a constant high / high pressure test environment; And a controller for electrically controlling the hydrochemical control device and the driving device, respectively, and calculating and displaying and controlling the power according to the load and the displacement in the chamber. Abrasion properties of materials applied to machine structures can be tested even under extreme conditions of high temperature / high pressure, such as vacuum / temperature differences in the situation and inside steam generators of nuclear power plants.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a specific embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예의 재료의 마모 성질 시험장치는 도 1에 도시된 바와 같이 시험 상황을 모의적으로 제공하는 시험용 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 수평, 수직 방향에 설치되어 시험에 필요한 하중과 변위를 발생시키는 구동장치(50, 50')와, 상기 구동장치(50, 50')와 챔버(10) 사이에 개재되어 상기 챔버(10)에 발생된 열로부터 구동장치(50, 50') 내부에 구비된 전기 및 전자장치를 보호하는 냉각장치(20, 20')와, 상기 챔버(10)의 내부와 연통되어 고온/고압의 시험 환경을 일정하게 유지하는 수화학 조절장치(200)와, 상기 수화학 조절장치(200)와 구동장치(50, 50')를 전기적으로 연결시켜 각각 제어하며 챔버(10)내에 하중과 변위에 따른 일률 등을 산출하여 표시 및 제어하는 제어부(100)와, 온라인 상에서 시험의 진행과 원격 제어가 가능한 온라인 서버(server)로 이루어진다.The wear property test apparatus of the material of the embodiment of the present invention is provided with a
상기 챔버(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 심해와 같은 상황의 저온/고압, 우주와 같은 상황의 진공/온도차, 원자력 발전소의 증기발생기 내부와 같은 고온/고압과 같은 극한 환경이 수행되며, 300℃의 고온과, -120℃의 저온 및 150bar의 압력에서 마모 및 마찰과 같은 재료의 기계적 성질 시험이 수행되는 공간으로 시험편(32, 32')을 고정할 수 있는 고정 지그(30, 30')가 전후 또는 상하로 작동될 수 있도록 구동축(40, 40')의 도중에 설치된다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 상기 고정 지그(30, 30')는 시험편(32, 32')을 고정하고 시험에 필요한 하중과 변위를 시험편(32, 32')에 전달하는 기구로 판상의 시험편(32')을 고 정하는 고정 지그(30')와 튜브(Tube)형상의 시험편(32)을 고정할 수 있도록 반원 형상의 장착홈이 형성된 고정 지그(30)로 구분된다.Here, the fixing jig (30, 30 ') is a mechanism for fixing the test piece (32, 32') and transmit the load and displacement required for the test to the test piece (32, 32 ') to hold the plate-like test piece (32') The fixing jig 30 'and the fixing jig 30' are formed with a semicircular mounting groove formed to fix the
상기 구동장치(50, 50')는 챔버(10)의 내부까지 연장된 구동축(40, 40')의 운동에 의해 챔버(10)와의 체적변화에 의한 압력변화를 조절하는 배압 평형조절부(60, 60')와 상기 배압 평형조절부(60, 60')의 후방에 설치되어 고정 지그(30, 30')에 고정된 시험편(32, 32')을 상하 또는 전후로 왕복 운동시키는 구동부(70, 70')로 이루어진다.The
상기 배압 평형조절부(60, 60')는 연성의 재질로 형성되어 변형시 가해진 압력을 제거하면 복귀가 용이하며 구동장치(50, 50')의 왕복운동에 따라 구동장치(50, 50')내에서 챔버(10)내로 하중과 변위를 전달하는 구동 벨로우즈(62, 62')와, 상기 구동 벨로우즈(62, 62')의 운동 방향과 반대 운동을 하여 구동장치(50, 50') 내부에 일정한 압력이 유지될 수 있도록 연성 재질로 형성되어 변형, 복귀가 용이한 배압조절 벨로우즈(64, 64')가 일체로 형성된다.The back pressure balance control unit (60, 60 ') is formed of a soft material and is easy to return if the pressure applied during deformation is removed, and the drive (50, 50') according to the reciprocating motion of the drive (50, 50 '). Drive bellows (62, 62 ') for transmitting the load and displacement into the chamber (10) and the movement direction of the drive bellows (62, 62') in the opposite direction to the drive (50, 50 ') Back pressure control bellows (64, 64 ') is formed integrally formed of a flexible material so that a constant pressure can be maintained, easy to deform, return.
상기 구동부(70, 70')는 제어부(100)와 전기적으로 연결되며 전원을 인가 받아 자기장을 발생시키는 자기 발생 코일(74, 74')과, 상기 자기 발생 코일(74, 74')에 의해 발생된 자기장으로 직선 왕복운동하는 마그네트부(72, 72')로 이루어진 자기코일형 선형모터(Clectromagnetic Liner Motor)이다.The
즉, 상술한 구동장치(50, 50')의 내부는 비압축성 유체로 충진되어 외부와 완전히 차단되어 있으며, 제어부(100)와 전기적으로 연결될 수 있도록 커넥터(52, 52')가 구비되고, 상기 커넥터(52, 52')에 의해 전원을 인가 받아 직선 왕복 운동 하는 자기코일형 선형모터가 내부 후단에 설치되며 선단에는 로드셀(Load cell : 42, 42')을 포함하여 압력경계의 내부에 있고, 기계적 성질 시험에 필요한 하중과 변위를 발생시키는 동작이 이루어진다.That is, the inside of the above-described driving device (50, 50 ') is filled with an incompressible fluid is completely blocked from the outside, the
그리고, 상기 구동축(40, 40')의 운동에 의해 챔버(10)와 각각의 구동장치(50, 50')의 체적변화에 의한 압력변화를 조절하기 위한 배압 평형조절부(60, 60')가 설치되어 항상 일정한 압력이 유지되고, 상기 배압 평형조절부(60, 60')는 구동 벨로우즈(62, 62')와 배압조절 벨로우즈(64, 64')로 구성된다. 여기서, 상기 구동 벨로우즈(62, 62')는 구동장치(50, 50')의 가동시 발생하는 왕복운동을 전달하기 위한 것으로, 이를 통하여 챔버(10)내의 하중 또는 변위를 전달한다.Then, the back pressure
즉, 상기 배압조절 벨로우즈(64, 64')는 구동 벨로우즈(62, 62')의 왕복운동에 의해 발생하는 압력을 보상하는 역할을 하며, 구동 벨로우즈(62, 62')와 배압조절 벨로우즈(64, 64')가 항상 반대의 운동을 함으로써 챔버(10) 내부는 항상 일정한 압력이 유지 가능하다.
도 2를 참고하여 더욱 상세히 설명하면, 상기 구동 벨로우즈(62, 62')는 구동축(40, 40')에 고정되어 있고 상기 배압조절 벨로우즈(64, 64')는 상기 구동 벨로우즈(62, 62')를 통해 구동장치(50, 50') 내부에 내외측단이 고정되어 있으므로 상기 구동축(40, 40')이 전진하거나 상승할 경우 구동 벨로우즈(62, 62')도 따라 전진 또는 상승하게 되며 그에 따라 챔버(10) 내부의 체적은 감소되지만 반비례하는 압력이 상승하게 되므로 상기 챔버(10) 내부의 설정 압력과 상승 압력과의 차에 해당되는 압력에 의해 배압조절 벨로우즈(64, 64')가 후방으로 수축하거나 하측으로 수축하게 된다.
반면, 상기 구동축(40, 40')이 후진하거나 하강할 경우 구동 벨로우즈(62, 62')도 따라 후진 또는 하강하게 되며 그에 따라 챔버(10) 내부의 체적은 증가되지만 압력이 하강하게 되므로 상기 챔버(10) 내부의 설정 압력과 상승 압력과의 차에 해당되는 압력에 의해 배압조절 벨로우즈(64, 64')가 전방으로 팽창하거나 상측으로 팽창하게 된다.
결국, 상기 구동 벨로우즈(62, 62')가 챔버(10)를 향해 팽창할 경우 상기 배압조절 벨로우즈(64, 64')는 이 구동 벨로우즈(62, 62')의 팽창량과 상응하는 양만큼 상기 챔버(10) 반대 방향으로 수축하게 되고, 상기 구동 벨로우즈(62, 62')가 상기 챔버(10) 반대 방향으로 수축할 경우 상기 배압조절 벨로우즈(64, 64')는 이 구동 벨로우즈(62, 62')의 수축량과 상응하는 양만큼 상기 챔버(10) 방향으로 팽창하게 되므로 챔버(10) 내부의 압력을 항상 일정하게 유지되는 것이다.That is, the back pressure control bellows (64, 64 ') serves to compensate for the pressure generated by the reciprocating motion of the drive bellows (62, 62'), the drive bellows (62, 62 ') and the back pressure control bellows (64) , 64 ') always moves in the opposite direction, so that the pressure inside the
2, the
On the other hand, when the
As a result, when the driving bellows 62 and 62 'expand toward the
또한, 고정 지그(30, 30')에 동력을 전달하기 위한 장치는 자기코일형 선형모터로써, 입력되는 전기에너지를 왕복운동에너지로 변환시켜 왕복운동을 발생시킨다. 이때 발생되는 왕복 변위의 크기는 구동장치(50, 50')의 후단에 설치된 위치 측정 센서(82, 82')에 의해 측정되며, 상기 구동장치(50, 50')내부 후단에 설치된 위치 보정 센서(80, 80')는 구동축(40, 40')의 현재 위치를 측정하여 위치 측정 센서(82, 82')에서 측정된 값과 비교 연산에 의해 기계적 성질 시험중에 시험편(32, 32')의 마모와 같은 기계적인 특성 변화에 의해 발생하는 길이 또는 부피 변화에 따라 보정이 가능하다.In addition, the device for transmitting power to the fixed jig (30, 30 ') is a magnetic coil type linear motor, converts the input electrical energy into reciprocating kinetic energy to generate a reciprocating motion. The magnitude of the reciprocating displacement generated at this time is measured by the
상기 냉각장치(20)는 일반적으로 로드셀(42, 42')이 재기능을 발휘할 수 있는 적정온도인 -20℃~80℃를 유지하기 위하여 사용되며, 도면에는 도시하지 않았지만 물의 유동에 따라 냉각될 수 있도록 별도의 유로가 형성된다.The
상기 수화학 조절장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(10) 내부의 수중환경을 제어하는 장치로 해양, 우주, 원자력 발전소의 증기발생기 내부환경 등을 모사하여 재료 특성평가가 수행되는 동안 수화학 환경을 일정하게 유지한다. 즉, 챔버(10)에 유입되는 물의 화학적 성분을 조절하여 해양, 우주, 원자력 발전소의 증기발생기 내부의 상황과 유사한 수화학 조건을 형성시키고 유지시키는 것이다.The
상기 제어부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 구동장치(50, 50')와 수화학 조절장치(200)를 제어하며 시험조건인 하중과 변위를 설정하는 한편, 시험중에 검출되는 하중과 변위에 따른 에너지량을 산출하고 표시하는 장치이다. 또한, 온라인 서버(300)를 통한 네트워크(Network)상에서 기계적 성질 시험의 진행상황과 시험에 대한 원격제어도 가능하다.As shown in FIG. 1, the
상기 고정 지그(30, 30')에 고정된 시험편(32, 32')은 도 3에 도시된 바와 같이 수직된 구동장치(50')에서 종 방향으로 연장된 구동축(40')상에 볼팅(Bolting)에 의해 고정 지그(30')가 설치되고 상기 고정 지그(30')의 일측면에 판상의 시험편(32')이 볼트(B)로 체결되며, 상기 판상의 시험편(32')과 접촉되거나 소정 거리 이격된 상태로 위치될 수 있게 수평된 구동장치(50)에서 횡 방향으로 연장된 구동축(40)상에 볼팅에 의해 고정 지그(30)가 설치되며 상기 고정 지그(30)의 일측면에 튜브 형상의 시험편(32)이 고정될 수 있도록 상기 시험편(32)과 상응한 반원 형상의 안착홈이 형성되고 그 안착홈에 튜브 형상의 시험편(32)을 위치시킨 다음 볼트(B)로 고정시킨다.The
여기서, 시험편(32)의 둘레면 도중에 형성된 구멍을 고정 지그(30) 일측면에 형성된 관통 구멍의 중심에 일치시키고 시험편(32)의 내주면과 상응하는 곡면이 일측면에 형성됨과 아울러 그 곡면이 형성된 일측면에 암나사 구멍이 형성된 보조구(34)를 시험편(32)의 내주면과 접한 상태로 삽입한 다음, 상기 고정 지그(30)의 구멍과 시험편(32)의 구멍과 보조구(34)의 암나사 구멍을 동일 선상에 위치시키며 고정 지그(30)의 외부에서 볼트(B)로 고정시켜 시험편(32)을 고정 지그(30)에 고정한다.Here, the hole formed in the middle of the circumferential surface of the
본 발명의 재료의 마모 성질 시험장치는 도 2에 도시된 바와 같이 먼저, 챔버(10)내에 구비된 고정 지그(30, 30')에 볼트(B)로 시험편(32, 32')을 장착한 후 적용하고자 하는 시험 환경과 조건을 수화학 조절장치(200)에 의해 순환수를 순환시키며 이때 공기 압력을 조절하면 고압 또는 진공상태를 만들 수 있다. 그리고, 제어부(100)를 이용하여 챔버(10)의 온도를 설정하면 재료 특성 평가에서 환경에 대한 시험조건의 설정이 완료되며, 시험편(32, 32')에 가해지는 하중과 변위의 크기는 시스템 제어장치(200)에 연결된 컴퓨터를 이용하여 설정하고 시험을 수행한다.In the wear property test apparatus of the material of the present invention, as shown in FIG. 2, the
즉, 재료의 기계적 성질 시험중 마모 시험은 도 2및 도 4에 도시된 바와 같이 챔버(10)를 개방시켜 고정 지그(30, 30')에 시험편(32, 32')을 고정시키고 챔버 (10)를 밀폐시킨 다음 수화학 조절장치(200)에 의해 순환수를 유입시키고 시험자가 요구하는 시험 환경을 조절하여 세팅한 후 교차되게 설치된 구동장치(50, 50')중 판상의 시험편(32')을 동작시키는 종방향의 구동장치(50')를 구동시켜 이 판상의 시험편(32')을 수직되게 승강시키거나 경사진 상태로 승강시키는 과정에서 튜브 형상의 시험편(32)을 전후 왕복운동으로 작동하는 횡방향의 구동장치(50)를 구동시켜 임의의 거리에서 판상의 시험편(32')에 규칙적 또는 불규칙적으로 충격 또는 마찰에 의한 마모 시험을 실시한다.That is, the abrasion test during the mechanical property test of the material may open the
또한, 교차되게 설치된 구동장치(50, 50')중 판상의 시험편(32')을 동작시키는 종방향의 구동장치(50')를 구동시켜 이 판상의 시험편(32')을 수직 또는 경사진 상태로 승강시키는 과정에서 튜브 형상의 시험편(32)을 판상의 시험편(32')에 접촉하고 압력을 가한 상태로 작동시키는 구동장치(50')를 구동하면 종방향으로 동작하는 판상의 시험편(32')과 상기 시험편(32')에 접촉된 상태로 가압하는 튜브 형상의 시험편(32)이 서로 슬라이딩되어 시험 상황에 따라 마모율 시험을 실시한다.Further, the driving device 50 'in the longitudinal direction which drives the plate-shaped test piece 32' among the
한편, 시험편에 가해지는 하중과 변위의 크기는 시스템 제어장치를 통해 확인할 수 있으며, 온라인 서버(300)를 연결하면 온라인상에서 현재 시험의 진행상황을 실시간으로 확인 및 제어할 수 있다.On the other hand, the magnitude of the load and displacement applied to the test piece can be confirmed through the system control device, by connecting the
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 판상의 시험편(32')의 각도를 변경하여 경사진 상태로 마모 검사를 하고자 할 경우, 판상의 시험편(32')과 고정 지그(30')사이에 일정 각도를 가지는 쐐기(미도시)를 사용하여 고정 지그(30')에 장착하여 각을 부여할 수 있다.In addition, when changing the angle of the plate-shaped test piece 32 'as shown in FIG. 4 and performing the wear inspection in an inclined state, a predetermined angle between the plate-shaped test piece 32' and the fixing jig 30 ' Using a wedge (not shown) having a can be attached to the fixed jig (30 ') to give an angle.
여기서, 설명하지 않은 부호 (22)와 (22')는 베어링이다.Here,
이와 같은 본 발명의 재료의 마모 성질 시험장치는 해양환경, 우주환경 및 원자력환경 등 다양한 환경에서 기계구조물인 재료의 기계적 마모와 마찰과 같은 기계적 특성평가를 수행할 수 있으므로 압력이 자동으로 조절되는 구동장치가 챔버 및 냉각장치와 압력경계 내부에 위치함으로서 다양한 극한 환경하에서도 챔버의 누설없이 마모와 같은 시험뿐만 아니라 고정 지그의 교체에 따라 인장, 파과, 강도 등 재료의 기계적 특성시험이 가능하다.The wear property test apparatus of the material of the present invention can perform mechanical characteristics evaluation such as mechanical wear and friction of materials, which are mechanical structures, in various environments such as marine, space, and nuclear environments, and thus pressure is automatically adjusted. Since the device is located inside the chamber and the cooling system and pressure boundary, it is possible to test the mechanical properties of the material such as tension, breakage, and strength by changing the fixing jig, as well as testing such as wear without leakage of the chamber under various extreme environments.
또한, 챔버에 냉각장치를 부착하여 챔버에서 발생되는 열로부터 로드셀과 센서를 보호하여 어떠한 온도에 대해서도 로드셀은 고유의 기능을 유지하며, 극한환경용 로드셀을 특수 제작하지 않아도 되기 때문에 비용이 절감되고, 수화학 조절장치를 이용하여 시험하는 동안 챔버내의 시험 환경을 항상 일정하게 유지가 가능하며, 디지털 신호로 제어하기 때문에 미소 하중 및 변위의 제어가 가능하고 정현 파형은 풀론 삼각 파형, 톱니 파형 등 다양한 형태의 적합한 운동을 능동적으로 재현할 수 있으며, 복수개의 로드셀을 사용하고, 각 축에 로드쉘 및 변위측정이 가능하기 때문에 마모시험 중에 시험편에 가해지는 마찰계수를 실시간으로 측정가능하고, 시험편 고정지그의 조합에 따른 다양한 형태의 시험이 가능할 뿐만 아니라 온라인 서버를 구축함으로써 시스템 제어장치에서 설정되는 설정값과 시험의 진행상황을 실시간에 따라 관찰 및 제어하므로 시험자와 시험 의뢰자간의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, by attaching a cooling device to the chamber to protect the load cell and the sensor from the heat generated in the chamber, the load cell maintains its own function at any temperature, and the cost is reduced because it does not have to make a special load cell for extreme environments, It is possible to keep the test environment in the chamber constant during the test by using the hydrochemical control device, and it is possible to control the micro load and displacement because it is controlled by the digital signal. It is possible to actively reproduce the proper movement of the system, and to measure the friction coefficient applied to the specimen during the wear test in real time because the load shell and displacement measurement are possible on each axis. Various types of tests are possible according to the combination, and an online server is built. As the system control device observation and control the progress of the setting value and the test is set according to the real-time in it is possible to improve the reliability between the tester and sponsors.
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