KR101254547B1 - 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템 - Google Patents

변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 만능 재료시험기에 부착하여 일반 변위측정용 센서의 사용 가능온도 이상의 고온 및 진공하에서 금속재료의 파괴인성을 측정하기 위한 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 관한 것으로서, 종래의 진공로는 진공도 유지 및 변위측정센서의 사용 가능온도의 한계로 인해 고온/진공 분위기 중에서 시험편의 변위를 직접 측정하는 것이 불가능하였던 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립온 게이지(clip-on-gage) 등을 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 구성된 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템이 제공된다.

Description

변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템{A high temperature vacuum furnace system for fracture toughness testing, which involves an accessory chamber for installing displacement measurement sensors}
본 발명은 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 만능 재료시험기에 부착하여, 일반 변위측정용 센서의 사용 가능온도 이상의 고온 및 진공하에서 금속재료의 파괴인성을 측정하기 위한 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 관한 것이다.
진공로는, 일반적으로, 진공용해로(眞空鎔解爐)라고도 하며, 내부를 진공상태로 만들어 금속을 용해하는 노(爐)를 의미한다.
또한, 이러한 진공용해로는, 가열방식에 따라 저항식, 유도식, 아크식 등으로 분류된다.
아울러, 진공로는, 금속을 용해하는데 사용될 뿐만 아니라, 금속의 특성을 변화시키는 열처리방법에도 이용되고 있다.
이러한 종래의 진공로의 예로서는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-0722859호(2007.05.22. 등록)에 개시된 바와 같은 "진공로"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 등록특허 제10-0722859호의 진공로는, 종래의 진공로는 발열체의 가열되는 열기가 진공로 외측으로도 작용함에 따라 열효율이 감소하고, 냉각 측으로도 열기가 공급되어 냉각효율이 감소되는 문제점이 있었고, 또한, 불균일한 냉각으로 인해 금속의 질이 저하되며, 내부에 가압된 유체의 흐름이 원활하지 못하여 냉각효율이 감소되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기한 등록특허 제10-0722859호는, 내부에 발열체로 가열되는 단열부재가 구비된 가열로의 양측으로 가열 시에 개방구를 차단하는 차단부를 형성하여 열효율을 향상시키고, 냉각 시에 내부를 순환시키도록 송풍브로워를 냉각공간의 내측에 형성하여 송풍브로워의 회전으로 냉각유체를 대류시켜 내부의 냉각효율을 향상시키도록 구성된 진공로를 개시하고 있다.
또한, 상기한 바와 같은 종래기술의 진공로의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록실용신안공보 제20-0437036호(2007.10.23. 등록)에 개시된 바와 같은 "진공 열처리로"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 실용신안공보 제20-0437036호의 진공 열처리로는, 비철금속 및 세라믹 등의 처리물을 진공 분위기에서 가열처리하는 진공 열처리로에 관한 것으로, 종래의 진공 열처리로는 내부의 온도를 체크하기 위한 온도센서가 장착되어 있지만, 기존의 진공 열처리로는 진공분위기를 유지하면서 온도센서를 장착하는데 어려움이 있었고, 특히, 온도센서의 장착부에서 진공리크가 발생되기 때문에, 외부 공기가 유입되고, 그로 인해 온도센서가 정확하게 온도를 체크하지 못하는 문제가 발생된다는 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
따라서 상기한 실용신안공보 제20-0437036호는, 진공분위기를 유지하면서 온도센서의 장착이 가능하여 정확하고 안정적으로 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 가지는 진공 열처리로를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
이를 위해, 상기한 실용신안공보 제20-0437036호는, 진공 열처리로는 처리실을 갖는 진공로와, 상기 진공로 내부에 설치되는 가열부재와, 상기 가열부재에 의해 가열되는 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함하되, 상기 진공로는 상기 온도센서가 삽입 설치되는 삽입포트를 포함하고, 상기 온도센서는 커버에 의해 밀폐되는 내부공간을 갖는 몸체와, 상기 몸체의 일면으로부터 연장되며 상기 진공로의 삽입포트와 연결되는 그리고 상기 진공로의 내부와 통하는 관통공들을 가지는 연결부와, 온도검출소자를 가지고 상기 몸체를 통해 상기 연결부의 관통공에 삽입되어 상기 진공로 내부에 위치되는 센싱튜브들 및 상기 연결부를 상기 삽입포트에 기밀하게 고정시키기 위한 클램프를 포함하여 구성되는 진공 열처리로를 개시하고 있다.
또한, 상기한 바와 같은 종래기술의 진공로의 또 다른 예로서는, 예를 들면, 한국 등록실용신안공보 제20-0439608호(2008.04.15. 등록)에 개시된 바와 같은 "진공 열처리로"가 있다.
더 상세하게는, 실용신안공보 제20-0439608호의 진공 열처리로는, 금속, 비철금속 및 세라믹 등의 처리물을 진공 분위기에서 가열처리하는 진공 열처리로에 관한 것으로, 일반적으로, 진공 열처리로는, 800도 이하에서 로의 내부에 대류를 촉진하기 위한 순환팬이 장착되어 있으나, 기존의 진공 열처리로에서는 진공분위기를 유지하면서 순환팬을 장착하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 열처리로로부터 전해지는 고온의 열로 인해 순환팬의 모터가 손상되는 문제가 있으므로, 따라서 상기한 실용신안공보 제20-0439608호는 이러한 문제점으르 해결하고자 하는 것이다.
이를 위해, 상기한 실용신안공보 제20-0439608호는, 진공분위기를 유지하면서 순환팬의 장착이 가능한 진공 열처리로를 제공하는 것과, 열처리로의 열기로부터 순환팬을 보호할 수 있는 진공 열처리로를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
이를 위해, 상기한 실용신안공보 제20-0439608호는, 처리실을 가지는 진공로와, 상기 진공로 내부에 설치되는 가열부재와, 상기 가열부재에 의해 가열되는 내부의 대류 촉진을 위한 순환팬을 포함하되, 상기 순환팬은 팬날개들을 가지는 샤프트와, 상기 샤프트의 일단에 연결되는 구동모터와, 상기 구동모터를 지지하며 상기 진공로의 케이싱으로부터 이격되도록 고정되는 몸체를 포함하며, 상기 진공로는 상기 샤프트가 관통하는 삽입포트와, 상기 순환팬의 몸체가 상기 진공로의 외측면으로부터 이격된 상태로 고정되도록 상기 진공로의 외측면으로부터 돌출되어 형성되는 받침부재를 포함하여 구성되는 진공 열처리로를 개시하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 진공로들은, 금속재료의 파괴인성을 측정하기 위한 변위측정센서 설치에 대하여는 전혀 개시되어 있지 않다.
이에 대하여, 파괴인성을 시험하기 위한 종래의 시험장치의 예로는, 예를 들면, 한국 실용신안공보 제1990-0002102호(1990.03.15. 공고)에 개시된 바와 같은 "파괴인성 시험장치"가 있다.
즉, 상기한 실용신안공보 제1990-0002102호의 시험장치는, 고온 및 저온하에서의 강재물성 검사시험중 특히 밴딩파괴 시험분야 등에 있어서 액중에서의 시편의 정위치를 용이하게 잡도록 하고 파단된 시편의 수습을 편리하게 할 수 있도록 한 파괴인성시험장치에 관한 것이다.
더 상세하게는, 상기한 실용신안공보 제1990-0002102호의 시험장치는, 종래의 기술은 시험의 신속성 결여 및 신뢰도, 정밀도, 안정성 등의 면에서 많은 불합리점을 가지고 있었던 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 액중의 시편위치를 자동으로 정확히 잡도록 하는 시편정위치장치와 시험후 파단된 기편의 수습장치를 부염함에 의해, 시험중 발생될 수 있는 재해나 작업의 비능률을 모두 없앨 수 있도록 구성되는 파괴인성 시험장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 상기한 바와 같은 종래의 파괴인성 시험장치의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록실용신안공보 실0120718호에 개시된 "파괴인성 시험편 노치중심 지정장치"와 같은 것이 있다.
더 상세하게는, 상기한 등록실용신안공보 실0120718호에 개시된 "파괴인성 시험편 노치중심 지정장치"는, 유압굽힘 시험기를 이용하여 파괴인성 시험편(Crack Opening Displacement ; COD)의 시험을 실시할 때, 중심에 노치(notch)가 가공된 COD 시험편의 중심을 시험기의 하중 작용점 중심에 정확하게 고정하여 편중에 의한 시험오차의 발생을 방지하기 위한 COD 시험편 노치중심 지정장치에 관한 것이다.
즉, 상기한 등록실용신안공보 실0120718호는, 종래, COD 시험에 있어서는, 시험편의 중심을 시험기의 하중이 작용하는 로드셀(load cell)의 중심에 일치시키는 과정을 육안관찰에 의하여 수행하였으나, 시험편의 중심이 로드셀의 중심에 정확하게 일치하지 않는 경우가 자주 발생하여 프리크렉킹 작업시에는 피로균열이 균일하게 진전되지 않는 사태가 발생하였고, 하중의 편중에 의하여 최대 파단하중의 측정시 오차가 발생할 소지가 많았으며, 또한, 프리크랙킹 작업 후 시험을 실시할 때는 시험편을 시험기에서 분리한 후 굽힘시험용 다이(die)의 상하를 교체하고 시험하는 과정을 거치게 되는데, 이때 프리크랙킹 작업시의 하중 작용점과 본 시험에서의 하중작용점을 정확하게 일치시키는 것이 곤란하였던 문제점을 해소하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기한 등록실용신안공보 실0120718호는, 유압굽힘 시험기를 이용하여 COD 시험을 실시할 때 중심에 노치가 가공된 COD 시험편의 중심을 시험기의 하중 작용점 중심에 정확하게 고정하여 작용하중의 편중에 의한 시험 오차의 발생을 방지할 수 있도록 한 COD시험편 노치 중심 지정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 파괴인성 시험장치들은, 고온 진공로와 같은 극한의 환경에서 사용하는 것을 상정하고 만들어진 것이 아니기 때문에, 고온 진공로에서는 사용할 수 없었다.
즉, 상기한 바와 같이, 기존의 진공로의 경우, 진공도 유지 및 변위측정센서의 사용 가능온도의 한계로 인해 고온/진공 분위기 중에서 시험편의 변위를 직접 측정하는 것이 불가능하였다.
따라서 상기한 바와 같은 종래의 진공로의 문제점을 해결하기 위하여는, 고온 및 고진공 중에서도 시험편의 변위를 측정할 수 있게 함으로써, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 하는 파괴인성 시험용 고온 진공로를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 진공로의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage) 등을 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 제공함으로써, 종래의 진공로는 진공도 유지 및 변위측정센서의 사용 가능온도의 한계로 인해 고온/진공 분위기 중에서 시험편의 변위를 직접 측정하는 것이 불가능하였던 문제점을 해결하여, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 하였다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 있어서, 진공로 본체와, 전류가 공급되어 시험편을 가열하기 위한 발열체와, 변위측정센서를 설치하기 위해 상기 진공로 본체에 부착되는 부속챔버와, 상기 진공로 본체의 상하 플랜지에 연결되어 시험 중 진공 기밀을 유지하도록 하는 주름관과, 상기 진공로 본체 내에서 발생하는 하중을 상기 시험편에 전달하는 어댑터(adapter)와, 상기 시험편을 상기 진공로 본체에 위치하기 위해 상기 시험편을 체결하기 위한 그립(grip)과, 고온 상태의 상기 시험편에 하중이 가해졌을 때 생기는 변형량을 상기 변위측정센서에 전달하는 게이지 어태치먼트(gage attachment)와, 상기 진공로 본체 외부에 설치되는 진공펌프와 연결하기 위한 진공포트 및 상기 부속챔버 내의 센서에서 발생된 전기적 신호를 외부의 신호획득장치에 전달하기 위한 통로 및 커넥터(connector)의 역할을 수행하는 진공 피드스루(vacuum feedthrough)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 진공로 본체는, 스테인리스강 2중 벽 구조로 설계되며, 그 내부에 냉각수가 순환되는 수냉식 구조를 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진공로 본체에 부착되는 상기 부속챔버는, 2중 벽 냉각구조를 가지도록 구성되며, 그것에 의해, 종래의 상온 시험용 변위측정센서를 사용하는 것만으로도 고온 및 진공 중에서의 파괴인성 측정이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 변위측정센서는, 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage)인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 주름관은, 금속 벨로우(bellows)로 구성되며, 그것에 의해, 종방향으로 자유롭게 팽창, 압축되도록 구성되어 시험기 액츄에이터(actuator)의 장거리 상하 왕복을 가능하게 하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 어댑터는, 상기 진공로 본체에 설치되는 만능 재료시험기와 상기 시험편에 힘을 전달하는 풀 로드(pull rod) 사이를 연결하는 부품 시험기의 하중을 상기 시험편에 전달하도록 구성된 중간 부품으로서 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 그립은, 상기 시험편을 체결할 수 있도록 클레비스 그립(Clevis grip)으로 구성되며, 그것에 의해, 상기 그립에 형성되어 있는 구멍을 상기 시험편과 일치시킨 후, 금속 핀을 삽입하여 상기 시험편을 시험장치에 고정시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정하기 위한 측정방법에 있어서, 청구항 1항 내지 7항에 기재된 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 측정을 행하도록 구성되고, 그것에 의해, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지를 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있으며, 또한, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 측정방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 있어서, 스테인리스강 2중 벽 구조로 설계되며, 그 내부에 냉각수가 순환되는 수냉식 구조를 가지도록 구성되는 진공로 본체와, 전류가 공급되어 시험편을 가열하기 위한 발열체와, 2중 벽 냉각구조를 가지며, 변위측정센서를 설치하기 위해 상기 진공로 본체에 부착되는 부속챔버와, 종방향으로 자유롭게 팽창, 압축되도록 금속 벨로우(bellows)로 구성되어 시험기 액츄에이터(actuator)의 장거리 상하 왕복을 가능하게 하는 동시에, 상기 진공로 본체의 상하 플랜지에 연결되어 시험 중 진공 기밀을 유지하도록 하는 주름관과, 상기 진공로 본체에 설치되는 만능 재료시험기와 상기 시험편에 힘을 전달하는 풀 로드(pull rod) 사이를 연결하는 부품 시험기의 하중을 상기 시험편에 전달하도록 구성된 중간 부품으로서 구비되는 어댑터(adapter)와, 상기 시험편을 상기 진공로 본체에 위치하기 위해 클레비스 그립(Clevis grip)으로 구성되는 그립(grip)과, 고온 상태의 상기 시험편에 하중이 가해졌을 때 생기는 변형량을 상기 변위측정센서에 전달하는게이지 어태치먼트(gage attachment)와, 상기 진공로 본체 외부에 설치되는 진공펌프와 연결하기 위한 진공포트 및 상기 부속챔버 내의 센서에서 발생된 전기적 신호를 외부의 신호획득장치에 전달하기 위한 통로 및 커넥터의 역할을 수행하는 진공 피드스루(vacuum feedthrough)를 포함하여 구성되고, 그것에 의해, 종래의 상온 시험용 변위측정센서를 사용하는 것만으로도 고온 및 진공 중에서의 파괴인성 측정이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 변위측정센서는, 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage)인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 그립은, 상기 그립에 형성되어 있는 구멍을 상기 시험편과 일치시킨 후, 금속 핀을 삽입하여 상기 시험편을 시험장치에 고정시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정하기 위한 측정방법에 있어서, 청구항 9항 내지 11항에 기재된 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 측정을 행하도록 구성되고, 그것에 의해, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지를 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있으며, 또한, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 측정방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage) 등을 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 제공할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 종래의 진공로는 진공도 유지 및 변위측정센서의 사용 가능온도의 한계로 인해 고온/진공 분위기 중에서 시험편의 변위를 직접 측정하는 것이 불가능하였던 문제점을 해결하여, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 구성되는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 설치되는 게이지 어태치먼트의 예로서, 미국특허 제5,275,057호에 개시된 클립 게이지 어태치먼트의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage) 등을 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있게 함으로써, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 구성된 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 관한 것이다.
따라서 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 진공도 유지 및 변위측정센서의 사용 가능온도의 한계로 인해 고온/진공 분위기 중에서 시험편의 변위를 직접 측정하는 것이 불가능하였던 종래의 진공로의 문제점을 해결하여, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있다.
계속해서, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템은, 진공로 본체(11)와, 발열체(12), 변위센서 설치용 부속챔버(13), 주름관(14), 어댑터(15), 그립(16), 게이지 어태치먼트(gage attachment)(17), 진공포트(18) 및 진공 피드스루(vacuum feedthrough)(19)를 포함하여 구성되어 있다.
더 상세하게는, 먼저, 진공로 본체(11)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 스테인리스강 2중 벽 구조로 설계되며, 내부에 냉각수가 순환되는 수냉식 구조를 가진다.
또한, 발열체(12)는, 전류가 공급되어 시험편을 가열하기 위한 것이다.
계속해서, 변위측정센서 설치용 부속챔버(13)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 진공로 본체(11)에 부착되며, 2중 벽 냉각구조를 가진다.
즉, 상기한 바와 같이 진공로 본체(11)에 부착되는 2중 벽 냉각구조의 변위측정센서 설치용 부속챔버(13)를 구비함으로써, 종래의 상온 시험용 변위측정센서를 사용하는 것만으로도 고온/진공 중에서의 파괴인성 측정이 가능하게 된다.
다음으로, 주름관(14)은, 금속 벨로우(bellows)로 구성되며, 자유롭게 종방향으로 팽창, 압축되어 시험기 액츄에이터(actuator)의 장거리 상하 왕복을 가능하게 한다.
또한, 주름관(14)은, 진공로 본체(11)의 상하 플랜지에 연결되어 시험 중 진공 기밀을 유지할 수 있도록 하는 역할도 한다.
아울러, 어댑터(15)(adapter)는, 만능 재료시험기와 시험편에 힘을 전달하는 풀 로드(pull rod) 사이를 연결하는 부품 시험기의 하중을 시편에 전달하는 중간 부품으로서 구비된다.
또한, 그립(16)은, 예를 들면, 클레비스 그립(Clevis grip)으로 구성되며, 시험편을 체결할 수 있도록 설계된다.
즉, 더 상세하게는, 시험편과 그립에 형성되어 있는 구멍을 일치시킨 후, 금속 핀을 삽입하여 시험편을 시험장치에 고정시킨다.
다음으로, 게이지 어태치먼트(17)는, 고온 상태의 시험편에 하중이 가해졌을 때 생기는 변형량을 상온용 변위센서, 즉, 클립 온 게이지(clip-on gage)에 전달하는 역할을 한다.
이러한 클립 온 게이지 어태치먼트에 대한 더 상세한 내용은, 예를 들면, 미국특허 US Patent No.5,275,057호를 참조할 수 있다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 미국특허 제5,275,057호에 개시된 바와 같은 클립 게이지 어태치먼트를 참조하여 게이지 어태치먼트(17)를 구성할 수 있다.
여기서, 설명을 간략히 하기 위해, 미국특허 제5,275,057호에 개시된 바와 같은 이미 공지된 종래기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
아울러, 본 실시예에서는 상기한 바와 같은 미국특허 제5,275,057호에 개시된 바와 같은 클립 게이지 어태치먼트를 이용하여 게이지 어태치먼트(17)를 구성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은, 상기한 실시에 기재된 미국특허 제5,275,057호에 개시된 바와 같은 클립 게이지 어태치먼트로 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은, 상기한 미국특허 제5,275,057호에 개시된 바와 같은 클립 게이지 어태치먼트 이외에, 시험편에 하중이 가해졌을 때 생기는 변형량을 상온용 변위센서인 클립 온 게이지에 전달하는 역할을 수행할 수만 있으면 얼마든지 다른 구성을 이용하여 상기한 게이지 어태치먼트(17)를 구성할 수 있다.
또한, 진공포트(18)는, 진공펌프가 연결되는 부분을 나타낸다.
끝으로, 진공 피드스루(Vacuum feedthrough)(19)는, 진공 챔버 안의 센서에서 발생된 전기적 신호를 외부의 신호획득 장치에 전달할 수 있는 통로 및 커넥터(connector)의 역할을 수행하는 것이다.
즉, 진공 피드스루(19)는, 진공기밀을 유지하면서 진공 장치로부터 외부로 신호를 전달할 수 있는 연결부품의 역할을 하는 것이다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 통하여, 고온 및 고진공 중에서 일반 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage) 등을 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있다.
또한, 그것에 의해, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 구성을 통하여, 종래의 진공로는 진공도 유지 및 변위측정센서의 사용 가능온도의 한계로 인해 고온/진공 분위기 중에서 시험편의 변위를 직접 측정하는 것이 불가능하였던 문제점을 해결하여, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 제공할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
11. 진공로 본체 12. 발열체
13. 부속챔버 14. 주름관
15. 어댑터 16. 그립
17. 게이지 어태치먼트 18. 진공포트
19. 진공 피드스루

Claims (12)

  1. 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 있어서,
    진공로 본체와,
    전류가 공급되어 시험편을 가열하기 위한 발열체와,
    변위측정센서를 설치하기 위해 상기 진공로 본체에 부착되는 부속챔버와,
    상기 진공로 본체의 상하 플랜지에 연결되어 시험 중 진공 기밀을 유지하도록 하는 주름관과,
    상기 진공로 본체 내에서 발생하는 하중을 상기 시험편에 전달하는 어댑터(adapter)와,
    상기 시험편을 상기 진공로 본체에 위치하기 위해 상기 시험편을 체결하기 위한 그립(grip)과,
    고온 상태의 상기 시험편에 하중이 가해졌을 때 생기는 변형량을 상기 변위측정센서에 전달하는 게이지 어태치먼트(gage attachment)와,
    상기 진공로 본체 외부에 설치되는 진공펌프와 연결하기 위한 진공포트 및
    상기 부속챔버 내의 센서에서 발생된 전기적 신호를 외부의 신호획득장치에 전달하기 위한 통로 및 커넥터(connector)의 역할을 수행하는 진공 피드스루(vacuum feedthrough)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진공로 본체는, 스테인리스강 2중 벽 구조로 설계되며,
    내부에 냉각수가 순환되는 수냉식 구조를 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 진공로 본체에 부착되는 상기 부속챔버는, 2중 벽 냉각구조를 가지도록 구성되며,
    상온 시험용 변위측정센서를 통해 고온 및 진공 중에서의 파괴인성 측정이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 변위측정센서는, 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage)인 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 주름관은, 종방향으로 자유롭게 팽창, 압축되도록 구성되어 시험기 액츄에이터(actuator)의 장거리 상하 왕복하는 금속 벨로우(bellows)로 구성되는 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 어댑터는, 상기 진공로 본체에 설치되는 만능 재료시험기와 상기 시험편에 힘을 전달하는 풀 로드(pull rod) 사이를 연결하는 부품 시험기의 하중을 상기 시험편에 전달하도록 구성된 중간 부품으로서 구비되는 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 그립은,
    상기 시험편을 체결할 수 있도록 구멍이 형성되되, 상기 구멍을 상기 시험편과 일치시킨 후, 금속 핀을 삽입하여 상기 시험편을 시험장치에 고정되는 클레비스 그립(Clevis grip)인 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  8. 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정하기 위한 측정방법에 있어서,
    청구항 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 측정을 행하도록 구성되어 고온 및 고진공 중에서 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지를 통해 시험편의 변위를 측정할 수 있으며, 또한, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 측정방법.
  9. 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정할 수 있도록 구성된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템에 있어서,
    스테인리스강 2중 벽 구조로 설계되며, 내부에 냉각수가 순환되는 수냉식 구조를 가지도록 구성되는 진공로 본체와,
    전류가 공급되어 시험편을 가열하기 위한 발열체와,
    2중 벽 냉각구조를 가지며, 변위측정센서를 설치하기 위해 상기 진공로 본체에 부착되는 부속챔버와,
    종방향으로 자유롭게 팽창, 압축되도록 금속 벨로우(bellows)로 구성되어 시험기 액츄에이터(actuator)의 장거리 상하 왕복을 가능하게 하는 동시에, 상기 진공로 본체의 상하 플랜지에 연결되어 시험 중 진공 기밀을 유지하도록 하는 주름관과,
    상기 진공로 본체에 설치되는 만능 재료시험기와 상기 시험편에 힘을 전달하는 풀 로드(pull rod) 사이를 연결하는 부품 시험기의 하중을 상기 시험편에 전달하도록 구성된 중간 부품으로서 구비되는 어댑터(adapter)와,
    상기 시험편을 상기 진공로 본체에 위치하기 위해 클레비스 그립(Clevis grip)으로 구성되는 그립(grip)과,
    고온 상태의 상기 시험편에 하중이 가해졌을 때 생기는 변형량을 상기 변위측정센서에 전달하는 게이지 어태치먼트(gage attachment)와,
    상기 진공로 본체 외부에 설치되는 진공펌프와 연결하기 위한 진공포트 및
    상기 부속챔버 내의 센서에서 발생된 전기적 신호를 외부의 신호획득장치에 전달하기 위한 통로 및 커넥터의 역할을 수행하는 진공 피드스루(vacuum feedthrough)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 변위측정센서는, 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지(clip-on-gage)인 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 그립은,
    상기 그립에 형성되어 있는 구멍을 상기 시험편과 일치시킨 후, 금속 핀을 삽입하여 상기 시험편을 시험장치에 고정시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템.
  12. 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 고온 및 고진공 중에서 시험편의 변위를 측정하기 위한 측정방법에 있어서,
    청구항 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 기재된 변위측정센서 설치용 부속챔버가 부착된 파괴인성 시험용 고온 진공로 시스템을 이용하여 측정을 행하도록 구성되어, 고온 및 고진공 중에서 상온용 스트레인 게이지형 클립 온 게이지를 사용하여 시험편의 변위를 측정할 수 있으며, 또한, 금속재료의 고온 파괴인성 측정을 보다 신뢰성 있고 편리하게 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 측정방법.
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