KR100919003B1 - 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드 - Google Patents

스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스몰 펀치 크리프 시험기의 푸셔 로드를 세라믹으로 제조 가공하여 사용함으로써 크리프 시험의 재현성과 데이터의 신뢰성을 높일 수 있는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 스몰펀치 크리프 시험기의 푸셔로드에 있어서, 상기 크리프 시험기의 하중(G)이 접촉하는 상부는 플랜지(3a) 형상으로 가공되면서 하부에는 돌출부(3b)가 가공된 상부 금속 푸셔로드(3)와; 상기 상부 금속 푸셔로드(3)에 요철(凹凸) 결합하도록 형상 가공되면서, 하부에는 세라믹 볼(8)에 접촉하는 핀 형상(4a)이 가공된 하부 알루미나(Al2O3) 푸셔로드(4)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드를 제공한다.
스몰펀치, 크리프시험기, 푸셔로드, 세라믹, 알루미나, 2단분리형

Description

스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드{CERAMIC PUSHER ROD OF SMALL PUNCH CREEP TESTER}
도 1은 본 발명이 적용되는 6연식 스몰 펀치 크리프 시험기를 도시한 측면도;
도 2는 본 발명이 적용된 6연식 스몰 펀치 크리프 시험기를 도시한 평면도;
도 3은 스몰펀치 시편그립의 클램프를 도시한 상세 단면도;
도 4는 스몰펀치 시편그립 클램프의 종래 금속제 푸셔로드 및 이의 변형상태를 도시한 측면도;
도 5는 본 발명에 따른 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드를 도시한 측면도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
G:하중 3a:플랜지 3b:돌출부 3:상부 금속 푸셔로드
8:세라믹 볼 4a:핀 형상 4:하부 세라믹 푸셔로드
본 발명은 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드에 관한 것으로 서, 보다 상세하게는 스몰 펀치 크리프 시험기의 푸셔 로드를 세라믹으로 제조 가공하여 사용함으로써 크리프 시험의 재현성과 데이터의 신뢰성을 높일 수 있는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드에 관한 것이다.
스몰펀치시험(Small Punch Test)은 일반적으로 하중-변위곡선으로부터 인장변수를 측정하며, 여러 온도범위에서 시험한 결과로부터 파단형태 천이온도를 측정할 수 있으며, 고온에서 크리프 파단강도도 역시 측정할 수 있다.
스몰펀치시험은 고온설비에 사용 중인 소재의 여러 가지 기계적 특성을 측정하는 방법으로 미소한 시편을 사용하므로 가동 중인 상태에서 시편 채취를 위한 설비의 작동 중지 또는 시편 채취 후 별도의 후 처리가 필요 없다는 관점에서 비파괴 시험방법이라고 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 스몰펀치 크리프시험기는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 6연식 스몰펀치 크리프시험기로서, 하부 시편 지지대(7) 상에 시편(9)을 올려놓고, 지정한 온도까지 승온하여 온도센서(6)로 온도를 검출할 수 있으며,
지정한 온도에서 10㎜x10㎜x0.5㎜ 크기의 시편(9) 중앙에 직경 2.4㎜의 세라믹 구(Ceramic Ball; 8)를 올려놓고, 방사형으로 배치된 6개의 푸셔로드(1)에 하중(G)을 가하면서 시간에 따른 변위량을 측정하여 크리프 특성을 분석하게 된다.
일반적으로, 도 4의 (A)도에 도시된 형상의 푸셔로드(1)는 고온상태에서 하중(G)에 장시간 노출되기 때문에 고강도의 고온 금속소재로 제작하여 사용한다.
그러나 세라믹 구(8)를 누르게 되는 푸셔로드(1)의 끝부분은 직경2.4㎜x10㎜의 핀 형상(2)으로 되어 있어서 고강도의 고온소재를 사용하더라도, 도 4의 (B)도 및 (C)도에 도시된 바와 같이, 핀 형상(2)의 열변형 및 파단의 가능성이 높다.
따라서 시간에 따른 변위량 변화에 대한 신뢰성과 시험의 재현성이 떨어질 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 스몰펀치 크리프시험기의 푸셔로드의 핀 형상이 가공된 세라믹 볼 접촉부위를 내열성 및 고온강도가 우수한 세라믹 재질로 제작한 다음, 이의 상부에는 금속재질로 푸셔로드를 제작하여 결합함으로써 시험의 재현성과 데이터의 재현성을 높일 수 있는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스몰펀치 크리프 시험기의 푸셔로드에 있어서, 상기 크리프 시험기의 하중이 접촉하는 상부는 플랜지 형상으로 가공되면서 하부에는 돌출부가 가공된 상부 금속 푸셔로드와; 상기 상부 금속 푸셔로드에 요철 결합하도록 형상 가공되면서, 하부에는 세라믹 볼에 접촉하는 핀 형상이 가공된 하부 세라믹 푸셔로드로 구성되는 것을 특징으로 하는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 하부 세라믹 푸셔로드가 100% 알루미나(Al2O3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드를 도시한 측면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 2단으로 분리되면서 금속 재질(3) 및 세라믹 재질(4)로 구성되는 2단 분리형 스몰 펀치 크리프 시험기의 푸셔로드를 제공한다.
즉, 상부 금속 푸셔로드(3)는 종래의 100% 금속재 푸셔로드(1)에 이용되는 고온 금속소재를 이용하여 제작되며, 상단부는 하중(G)이 안정적으로 접촉할 수 있도록 플랜지(3a) 형상으로 가공되어 있으며,
하단부는 중앙부에 돌출부(3b)가 가공되어 하기하는 하부 세라믹 푸셔로드(4)와 요철(凹凸) 결합하게 된다.
상기 상부 금속 푸셔로드(3)를 종래의 고온 금속소재로 가공하는 이유는 하중(G)에 의한 내충격성을 획득하면서, 고온의 시편(9)과 접촉하는 부위로부터 일정거리 격리되어 있기 때문에 온도의 영향을 그리 크게 받지 않기 때문이다.
또한, 푸셔로드 전체를 고온강도가 우수한 세라믹 재질로 가공하게 되면, 재료비 및 가공비가 현저하게 증가할 뿐 아니라, 하중(G)이 전달되는 상부까지 세라믹 재질로 제작할 경우, 세라믹은 취성이 가하여 잘 깨어지기 때문에 푸셔로드의 상부는 고온 금속소재로 제작하였다.
상기와 같이 제작된 상부 금속 푸셔로드(3)의 하부에 형성된 돌출부(3b)가 삽입되어 요철(凹凸) 결합할 수 있는 오목한 홈이 가공된 하부 세라믹 푸셔로드(4)가 위치한다.
상기 하부 세라믹 푸셔로드(4)가 상부 금속 푸셔로드(3)의 하부와 요철(凹凸) 결합하는 이유는 상부 금속 푸셔로드(3)에 전달된 하중(G)이 안정적으로 하부 세라믹 푸셔로드(4)에 어긋남 없이 전달되도록 하기 위함이다.
또한, 상기 하부 세라믹 푸셔로드(4)의 하부에는 세라믹 볼(8)과 접촉하여 하중(G)을 전달 할 수 있도록 핀 형상(4a)이 동일한 세라믹 재질로 일체형으로 형성되어 있어 안정적으로 시펀(9) 상부에 위치한 세라믹 볼(8)에 하중(G)을 전달하게 된다.
이러한 상기 하부 세라믹 푸셔로드(4)의 재질은 지르코니아(ZrO2), 알루미나(Al2O3)와 같은 다양한 고온 구조용 세라믹스가 적용될 수 있으나, 본 발명에서는 비교적 저가이면서 충분한 고온강도가 발휘되면서, 제조하기 용이한 알루미나(Al2O3)를 하부 세라믹 푸셔로드(4)의 재료로 선정하였다.
본 발명에 따른 2단 분리형 푸셔로드를 사용할 경우, 하부 세라믹 푸셔로드(4)에 상부 금속 푸셔로드(3)를 삽입한 다음, 스몰 펀치 크리프 시험기의 로드 삽입구에 삽입하여 하중(G)을 가하게 된다.
본 발명에 따른 2단 분리형 푸셔로드를 스몰 펀치 크리프 시험기에 적용하여 사용한 결과, 기존 100% 금속재질의 푸셔로드를 사용할 때 보다 시험의 재현성 및 데이터의 안정성이 약 5배 이상 좋은 것으로 나타났으며,
특히, 푸셔로드의 수명에 있어서, 세라믹 볼(8)과 접촉하는 핀 형상(4a)이 거의 변형되거나 파손되지 않아 기존의 푸셔로드보다 10배 이상의 수명을 보이는 것으로 나타났다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 고강도 고온 금속소재로 제조 가공된 일체형의 푸셔로드 대신 세라믹 볼과 접촉하는 핀을 일체형으로 형성하는 하부 세라믹 푸셔로드와 고온 금속소재로 제조 가공된 상부 푸셔로드를 결합하여 사용함으로써 푸셔로드의 전체를 세라믹으로 제조하는 경우보다 많은 비용이 절감될 수 있으며, 이러한 2단 분리형 푸셔로드를 사용하여 시험의 재현성과 데이터의 재현성을 높일 수 있다.

Claims (2)

  1. 스몰펀치 크리프 시험기의 푸셔로드에 있어서,
    상기 크리프 시험기의 하중(G)이 접촉하는 상부는 플랜지(3a) 형상으로 가공되면서 하부에는 돌출부(3b)가 가공된 상부 금속 푸셔로드(3)와;
    상기 상부 금속 푸셔로드(3)에 요철(凹凸) 결합하도록 형상 가공되면서, 하부에는 세라믹 볼(8)에 접촉하는 핀 형상(4a)이 가공된 하부 세라믹 푸셔로드(4)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 세라믹 푸셔로드(4)는 100% 알루미나(Al2O3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스몰 펀치 크리프 시험기의 2단 분리형 푸셔로드.
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