KR101511740B1

KR101511740B1 - 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치

Info

Publication number: KR101511740B1
Application number: KR1020130150069A
Authority: KR
Inventors: 남승훈; 남영현; 이해무; 백운봉
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-04-16

Abstract

고압의 환경에서 소성변형이 일어날 수 있는 항복강도 이상의 인장응력을 가한 금속 재료에 대해 자계를 인가하여 수반되는 바크하우젠 효과를 이용하여 금속 재료에 대한 물리적 특성을 보다 신뢰성 있게 계측할 수 있는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치를 개시한다.
전술한 금속 재료의 물성 측정장치는 케이스(10)의 내부에 고압의 환경을 조성하는 압력 조절부(12), 상기 케이스(10)의 내부 압력과 온도를 계측하기 위한 압력 측정부(14)와 온도 측정부(16), 상기 케이스(10)의 내부에서 시험편(S)에 인장응력을 가하는 지그(18), 상기 시험편에 대한 자기 특성을 검출하는 바크하우젠 노이즈 센서(22), 상기 바크하우젠 노이즈 센서로부터 검출되는 신호를 기반으로 시험편의 물성을 분석하는 바크하우젠 노이즈 측정부(28), 및 상기 압력 측정부와 상기 온도 측정부로부터 입력되는 정보를 매개로 상기 압력 조절부의 작동을 조절하여 상기 케이스(10)의 내부를 측정에 적합한 환경으로 조성하는 제어부를 구비한다.

Description

바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치{Measuring equipment of metal material property in hyperbaric environment by Barkhausen noise}

본 발명은 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 재료의 물성을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 재료에 대해 소성변형이 일어날 수 있는 항복강도 이상의 인장응력을 가한 상태에서 자계를 가함으로써 발생하는 바크하우젠 효과를 기반으로 금속 재료에 대한 물리적 특성을 보다 신뢰성 있게 측정할 수 있는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속은 다양한 산업 분야에서 널리 활용되는 재료 중에 포함되는 것으로, 특히 철과 같은 강자성의 금속 재료는 다른 재료에 비해 강도와 내열성 및 가공성 등의 여러 가지 측면에서 상대적으로 우수한 물성적 특징을 가지고 있다.

이와 같은 금속 재료는 그 운용에 앞서 다양한 검사를 통해 재료가 가진 물성을 검증받게 되는 데, 등록특허 제10-1333184호에 개시된 초음파를 이용한 고압 환경 하에서의 재료물성 측정장치도 그 일례에 해당한다.

종래 등록특허 제10-1333184호는 기밀을 이루며 고압의 환경 조건하에서 시편의 물성을 측정하기 위한 챔버가 마련된 하우징, 상기 하우징 바닥부에 마련되어 시편을 거치하는 받침대, 상기 받침대에 거치된 시편의 두께에 따라 시편에 근접 조절이 가능한 적어도 하나 이상의 지그, 상기 지그 하부에 구비되어 직경이 서로 다른 초음파 센서들을 끼움 고정하는 센서삽입구, 상기 센서삽입구에 끼움 고정되어 시편에 접촉된 채 초음파 신호를 감지하여 케이블을 통하여 외부에 위치한 초음파 측정시스템으로 송신하는 초음파 센서, 상기 하우징의 일측부에 장착되어 하우징 내부가 고압의 환경 조건이 되도록 가스를 공급하는 가스공급밸브, 상기 하우징의 타측부에 장착되어 하우징 내의 가스 압력값이 기준압력값 이상시, 가스를 자동 배출하는 자동가스배출밸브, 상기 하우징의 상단부에 장착되어 하우징 내 가스압력값이 기준압력값을 시현하는 압력게이지, 상기 하우징 내에 장착되어 하우징 내 가스압력값이 기준압력값 이상시 가스압력으로부터 얻은 감지신호를 자동 가스배출밸브로 송신하여 자동가스배출밸브의 개구를 지시하는 압력센서, 및 상기 하우징 내 가스압력값이 기준압력값 미만으로 유지될 시, 초음파 센서로부터 얻은 초음파 신호를 받아 시편의 물성 측정 결과값을 산출하는 초음파 측정시스템을 포함하는 구성으로 이루어진다.

이에 따라, 종래 재료의 물성 측정장치는 고압의 환경에 노출되는 산업설비에 적용되는 금속 재료에 대한 물성을 초음파 센서와 초음파 측정시스템 등을 이용하여 보다 정확하게 파악할 수 있게 되고, 특히 검사를 통해 계측된 각종 정보를 기반으로 향후 설비의 경제적인 운용과 함께 안정성을 확보하는 데 기여할 수 있게 된다.

그러나 상기와 같은 종래 측정장치는 초음파를 이용하여 금속 재료에 대한 물리적 특성을 검출하는 것이기 때문에 그 한계가 있었고, 무엇보다도 고온 고압의 극한 환경에 적용되는 금속 재료에서는 보다 신뢰성 있는 물성 파악이 요구되므로 그에 대한 새로운 대처 방안의 강구가 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1333184호의 초음파를 이용한 고압 환경 하에서의 재료물성 측정장치

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 고압의 환경에서 소성변형이 일어날 수 있는 항복강도 이상의 인장응력을 가한 금속 재료에 대해 자계를 인가하여 수반되는 바크하우젠 효과를 이용하여 금속 재료에 대한 물리적 특성을 보다 신뢰성 있게 계측할 수 있도록 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 케이스, 상기 케이스의 내부에 고압의 환경을 조성하는 압력 조절부, 상기 케이스의 내부 압력을 계측하기 위해 설치되는 압력 측정부, 상기 케이스의 내부 온도를 계측하기 위해 설치되는 온도 측정부, 상기 케이스의 내부에 설치되고 시험편에 대해 지속적으로 인장응력을 가하는 지그, 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 시험편에 대한 자기 특성을 검출하는 바크하우젠 노이즈 센서, 상기 케이스의 내부에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서를 설치하고, 센서의 위치를 조절하기 위한 높이 조절부를 갖춘 센서 지지대, 상기 바크하우젠 노이즈 센서로부터 검출되는 신호를 기반으로 상기 시험편에 대한 물성을 분석하는 바크하우젠 노이즈 측정부, 및 상기 압력 측정부와 상기 온도 측정부로부터 입력되는 정보를 매개로 상기 압력 조절부의 작동을 조절하여 상기 케이스의 내부를 측정에 적합한 환경으로 조성하는 제어부를 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 케이스는 상기 시험편을 포함한 상기 지그의 수납을 위해 설치되는 도어, 및 상기 케이스의 내부 공간을 외부에서 확인 가능하게 하는 투시창을 구비하고, 상기 압력 조절부는 상기 케이스의 내부로 고압의 가스를 제공하는 가스 공급관, 상기 가스 공급관의 개폐를 조절하는 전자식 공급밸브, 상기 케이스의 내부로부터 외부로 가스를 배출하는 가스 배출관, 및 상기 가스 배출관의 개폐를 조절하는 전자식 배출밸브를 구비하고, 상기 전자식 공급밸브와 상기 전자식 배출밸브는 상기 제어부에 의해 개폐된다. 이 경우, 본 발명은 상기 케이스의 내부로부터 가스를 배출하기 위한 비상 배출관을 더 포함하고, 상기 비상 배출관은 수동식 배출밸브를 설치한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 높이 조절부는 상기 제어부에 의해 동작되는 구동모터, 상기 구동모터의 회전축에 설치되는 피니언, 및 상기 센서 지지대에 형성되어 상기 피니언과 치합하는 랙기어를 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지그는 인장 시험기의 상부 그립에 고정되고 상기 시험편의 일단부를 고정하는 베이스 부재, 상기 베이스 부재의 길이방향으로 설치되는 가이드 부재, 상기 가이드 부재를 매고 상기 베이스 부재에 대해 이동 가능하게 설치되고 상기 시험편의 타단부를 고정하는 가동 부재를 구비하고, 상기 베이스 부재는 상기 가이드 부재의 설치를 위해 상호 대향하는 한 쌍의 제1격벽부와 제2격벽부를 구비하며, 상기 제1격벽부는 내측면에 상기 시험편의 일단부를 고정하기 위한 제1장착홈을 형성하고, 외측면에 인장 시험기의 상부 그립과 결합되는 상부 로드를 고정하기 위한 제1조립홈을 형성하며, 상기 제2격벽부는 인장 시험기의 하부 그립에 결합되는 하부 로드의 설치를 위한 트임부를 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 가이드 부재는 상기 제1격벽부와 상기 제2격벽부 사이에서 상기 시험편의 설치를 위한 공간을 두고 이격되어 평행하게 설치되고, 상기 가동 부재는 상하로 분할되고 상기 가이드 부재에 대해 이동 가능하게 조립되기 위해 가이드 구멍을 갖춘 상부 블록과 하부 블록으로 이루어지며, 상기 상부 블록과 상기 하부 블록은 체결부재에 의한 결합을 위해 체결구멍을 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 가이드 부재는 표면에 요철부를 형성하고, 상기 가이드 구멍은 상기 요철부에 대응하는 요철부를 표면에 형성하고, 상기 가동 부재는 상기 제1격벽부를 향한 내측면에 상기 시험편의 타단부를 고정하기 위한 제2장착홈을 형성하며, 상기 제2격벽부를 향한 외측면에 상기 하부 로드의 설치를 위한 제2조립홈을 형성한다.

본 발명에 따른 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치는 인장 시험기를 매개로 금속 재료의 시험편에 대해 소성변형이 일어날 수 있는 항복강도 이상의 인장응력을 가한 다음, 이를 고압의 환경으로 조성된 밀폐된 공간 내부에 넣은 상태에서 소정의 자계를 인가하여 발생하는 바크하우젠 효과를 매개로 금속 재료에 대한 고유의 물리적 특성을 보다 신뢰성 있게 계측할 수 있는 효과를 제공한다.

특히, 본 발명은 인장 시험기로부터 금속 재료의 시험편에 가해진 인장응력을 그대로 유지할 수 있게 하는 별도의 지그를 이용함으로써 고압의 측정 환경 내에서도 시험편에 대해 지속적인 인장응력을 제공할 수 있으므로, 바크하우젠 노이즈 센서로부터 검출되어 바크하우젠 노이즈 측정부에 의해 분석되는 금속 재료의 고유한 물성에 대한 정보는 보다 향상된 신뢰성을 담보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 바크하우젠 효과를 이용한 금속 재료의 물성 측정에 있어, 압력 측정부와 온도 측정부로부터 획득되는 정보를 매개로 이루어지는 압력 조절부에 대한 작동 제어를 통해 계측 공간의 내부 압력을 보다 정밀한 수준으로 조절할 수 있으므로, 금속 재료의 고유한 물성을 측정하고 분석하는 일련의 과정을 통해 얻어지는 정보에 대한 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 재료의 물성을 측정하기 위한 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 재료의 물성을 측정하기 위한 장치에 있어, 측정 환경의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 시험편에 대해 항복강도 이상의 인장응력을 제공하기 위한 지그를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 지그의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 5는 도 2와 도 3에 각각 도시된 가이드 부재와 가동 부재 사이의 체결부위만을 확대하여 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바크하우젠 노이즈를 이용한 재료의 물성 측정장치는 재료의 물성을 측정하기 위해 내부에 소정 용적의 밀폐된 공간을 형성하는 케이스(10), 상기 케이스(10)의 내부 공간에 고압의 측정 환경을 조성하기 위한 압력 조절부(12), 상기 케이스(10)의 상기 케이스의 내부 압력을 계측하기 위한 압력 측정부(14), 상기 케이스(10)의 내부 온도를 계측하기 위한 온도 측정부(16), 상기 케이스(10)의 내부에 설치되고 물성 측정의 대상인 시험편(S; specimen)에 항복강도 이상의 인장응력을 지속적으로 가하기 위한 지그(18), 상기 케이스(10)의 내부에 설치되어 상기 지그(18)의 저면부를 지지하기 위한 받침대(20), 상기 시험편(S)에 대한 자기 특성을 검출하기 위한 바크하우젠 노이즈 센서(22), 상기 케이스(10)의 내부에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)를 설치하기 위한 센서 지지대(24), 상기 케이스(10)의 내부에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)의 높낮이 위치를 조절하기 위해 상기 센서 지지대(24)에 설치되는 높이 조절부(26), 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)로부터 검출되는 신호를 기반으로 상기 시험편(S)의 자기적 특성에 따른 물성을 분석하기 위한 바크하우젠 노이즈 측정부(28), 및 상기 케이스(10)의 내부 공간을 설정하고자 하는 고압의 측정 환경으로 조성하기 위해 상기 압력 측정부(14)와 상기 온도 측정부(16)로부터 해당 신호를 입력받은 다음, 상기 압력 조절부(12)의 작동을 조절하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(10)는 전면에 내부 공간으로 시험편(S)을 포함한 지그(18)를 수납하거나 반대로 꺼내기 위해 개폐 가능하게 조립되는 도어(10a), 상기 케이스(10) 또는 상기 도어(10a)에 설치되어 외부에서 내부 공간을 육안으로 확인할 수 있게 하는 투시창(10b)을 구비한다.

상기 압력 조절부(12)는 상기 케이스(10)의 내부 공간, 즉 가스 체임버의 내부로 고압의 가스를 제공하기 위한 가스 공급관(12a), 상기 케이스(10)내의 가스 체임버로부터 고압의 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출관(12b), 및 유사 시 가스 체임버의 내부에 있는 고압의 가스를 외부로 배출시키기 위한 비상 배출관(12c)을 구비한다.

이 경우, 상기 가스 공급관(12a)은 전자식 공급밸브(12aa)를 설치하고, 상기 가스 배출관(12b)은 전자식 배출밸브(12bb)를 설치하며, 상기 비상 배출관(12c)은 수동식 배출밸브(12cc)를 설치한다. 이때, 상기 전자식 공급밸브(12aa)와 상기 전자식 배출밸브(12bb)는 각각 상기 제어부에 의한 원격 제어의 방식으로 개폐가 조절되는 전자밸브로 이루어지고, 상기 수동식 배출밸브(12cc)는 관리자에 의한 수동 조작에 의해 개폐가 조절되는 수동밸브로 이루어진다.

상기 압력 측정부(14)는 상기 케이스(10) 내의 가스 체임버에 대한 압력을 측정하기 위한 압력 게이지로 이루어지고, 상기 온도 측정부(16)는 상기 케이스(10) 내의 가스 체임버에 대한 온도를 측정하기 위한 온도 센서로 이루어진다.

도 3과 도 4를 참조로 하면, 상기 지그(18)는 상기 시험편(S)에 소성변형이 발생되도록 항복강도 이상의 인장응력을 가하기 위한 것으로, 인장 시험기(미도시)의 상부 그립에 고정되고 상기 시험편(S)의 일단부를 고정하는 베이스 부재(30), 상기 베이스 부재(30)의 길이방향을 따라 설치되고 샤프트의 형태의 부재로 이루어지는 가이드 부재(32), 및 상기 베이스 부재(30)에 대해 상기 가이드 부재(32)를 매개로 이동 가능하게 설치되고 상기 시험편(S)의 타단부를 고정하는 가동 부재(34)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 베이스 부재(30)는 일단부에 인장 시험기의 상부 그립과 결합되는 상부 로드(36)를 고정 설치하고, 상기 가이드 부재(32)는 인장 시험기의 하부 그립과 결합되는 하부 로드(38)를 고정 설치한다.

상기 베이스 부재(30)는 상기 가이드 부재(32)의 설치를 위해 상호 대향하는 부위에 형성되는 한 쌍의 제1격벽부(30a)와 제2격벽부(30b)를 포함한다. 이 경우, 상기 제1격벽부(30a)는 상기 시험편(S)의 일단부를 고정하기 위해 내측면에 제1장착홈(30aa)을 형성함과 더불어, 상기 상부 로드(36)의 고정을 위해 상기 제1장착홈(30aa)과 반대측에 위치하는 외측면에 제1조립홈(30ab)을 형성한다. 또한, 상기 제2격벽부(30b)는 상기 하부 로드(38)와의 간섭을 회피하기 위한 트임부(30bb)를 형성한다.

상기 가이드 부재(32)는 상기 시험편(S)의 설치를 위한 공간을 사이에 두고 상기 베이스 부재(30)에 대해 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 샤프트로서, 그 표면에 상기 가동 부재(34)의 위치를 원하는 부위에서 인위적으로 고정하기 위한 요철부(32a)를 형성한다.

상기 가동 부재(34)는 상기 가이드 부재(32)에 대해 이동 가능하게 조립되고, 상기 시험편(S)의 타단부를 고정함과 동시에 상기 하부 로드(38)의 고정하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 가동 부재(34)는 상하로 분할되어 상기 가이드 부재(32)의 외주면에 대해 이동 가능하게 조립되는 상부 블록(34a)과 하부 블록(34b)으로 이루어지고, 상기 상부 블록(34a)과 상기 하부 블록(34b)은 각각 상기 가이드 부재(32)와의 조립을 위해 오목한 형태의 가이드 구멍(34c)을 형성하며, 상기 각각의 가이드 구멍(34c)의 표면에는 상기 가이드 부재(32)의 요철부(32a)와 매칭되는 요철부(34cc)를 형성한다.

또한, 상기 가동 부재(34)는 상기 시험편(S)의 타단부를 고정하기 위해 상기 베이스 부재(30)의 제1격벽부(30a)와 마주보는 위치에 해당하는 내측면에 제2장착홈(34d)을 형성함과 더불어, 상기 하부 로드(38)의 고정을 위해 상기 제2장착홈(34d)의 반대측에 위치하는 외측면에 제2조립홈(34e)을 형성한다. 이 경우, 상기 상부 블록(34a)과 상기 하부 블록(34b) 사이의 조립은 이들 부재의 가장자리 부위에서 두께방향으로 형성된 다수의 체결구멍(34f)으로 삽입되어 체결되는 볼트와 같은 체결부재(34g)에 의해 이루어진다.

특히, 상기 체결부재(34g)에 의한 체결력은 상기 상부 블록(34a)의 가이드 구멍(34c)과 상기 하부 블록(34b)의 가이드 구멍(34c) 사이에서 상기 가이드 부재(32)와의 긴밀한 결합으로 귀결될 수 있게 된다. 즉, 상기 체결부재(34g)의 체결에 따라 상기 가이드 부재(32)에 대한 상기 가동 부재(34)의 위치는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 부재(32)의 요철부(32a)와 상기 가동 부재(34)의 가이드 구멍(34c)에 형성된 요철부(34cc) 사이의 치합에 의해 원하는 위치에서 고정될 수 있게 된다.

부연하자면, 상기 시험편(S)은 상기 베이스 부재(30)와 상기 가동 부재(34) 사이에 물린 상태에서 인장 시험기를 통해 항복강도 이상의 인장응력을 받은 다음, 상기 체결부재(34g)에 의한 체결작용이 이루어지면 상기 가이드 부재(32)에 대한 상기 가동 부재(34)의 위치는 변화하지 않게 되므로, 상기 시험편(S)은 인장 시험기로부터 받은 인장응력을 그대로 유지한 상태에서 상기 케이스(10)의 내부로 상기 지그(18)와 함께 이송되어 바크하우젠 노이즈(Barkhausen noise)를 이용한 고압 환경에서 재료의 물성을 측정 받을 수 있게 된다.

상기 받침대(20)는 상기 케이스(10)의 내부에서 상기 지그(18)와 함께 상기 시험편(S)을 정위치로 설치한다. 즉, 상기 받침대(20)는 상기 케이스(10)내의 고압의 측정 환경에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)의 하부에 상기 시험편(S)이 위치할 수 있도록 상기 지그(18)의 위치를 고정하는 역할을 수행한다.

상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)는 바크하우젠 효과(Barkhausen Effect)를 이용하여 상기 시험편(S)에 대한 고유한 물성을 검출하기 위한 것이다. 즉, 물성을 측정하고자 하는 대상물인 강자성체에 자계를 가하게 되면, 대상물의 자구(磁區; magnetic domain)를 형성하고 있는 경계면(자벽; 磁壁)이 단속적으로 이동하게 되어 자화가 발생하게 된다. 이때, 자계의 변화에 대한 자속의 변화는 미시적으로 불연속인 특성을 보이게 되는 데, 이것이 바로 바크하우젠 효과에 해당한다. 이 경우, 자구의 이동 모양은 재료에 가해진 응력 등에 의해 변화하게 되므로 잔류 응력의 검출 등에 이용될 수 있다. 또한, 바크하우젠 효과(Barkhausen Effect)는 강자성체를 자화시킬 때 자벽이 불연속적으로 이동하기 때문에 자극의 중간에 배치한 이중 코일에서 잡음으로 검지되는 현상으로, 이때 불규칙적인 진동의 진폭 및 간격을 미소 전압 펄스로서 검출한다.

상기 센서 지지대(24)는 상기 케이스(10)의 내부에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)의 위치를 상기 시험편(S)의 상부에 고정해 주는 역할을 수행한다. 이때, 상기 높이 조절부(26)는 상기 케이스(10)의 내부에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)의 높낮이 위치를 자유롭게 조절하여 상기 시험편(S)과의 사이의 거리를 조정하게 된다.

이를 위해, 상기 높이 조절부(26)는 상기 제어부에 의해 작동이 조절되는 구동모터(26a), 상기 구동모터(26a)의 회전축에 설치되어 상기 센서 지지대(24)의 랙기어(24a)에 치합되는 피니언(26b), 및 상기 구동모터(26a)를 지지하는 고정대(26c)를 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 랙기어(24a)는 상기 센서 지지대(24)의 측부에 일체로 형성될 수도 있고, 별도의 부재로서 결합될 수도 있다.

상기 바크하우젠 노이즈 측정부(28)는 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)로부터 검출되는 상기 시험편(S)에 대한 자기적 특성 정보를 매개로 재료의 물성을 분석할 수 있는 장비에 해당한다. 이 경우, 상기 제어부(미도시)는 상기 압력 측정부(14)와 상기 온도 측정부(16)를 통해 압력과 온도에 대한 정보를 입력받은 다음, 상기 압력 조절부(12)의 작동을 조절하여 상기 케이스(10)의 내부 공간을 원하는 수준의 고압의 환경으로 조성함으로써 상기 바크하우젠 노이즈 측정부(28)를 통해 분석되는 재료의 물성에 대한 정보를 보다 정확하게 파악될 수 있게 한다. 이를 위해, 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)는 신호선(22a)을 매개로 상기 바크하우젠 노이즈 측정부(28)와 연결된다.

따라서 본 발명은 상기 지그(18)에 상기 시험편(S)을 설치한 다음, 상기 지그(18)의 상/하단부를 인장 시험기의 상부 그립과 하부 그립에 각각 고정하게 된다. 이 과정에서 상기 시험편(S)의 일단부는 상기 베이스 부재(30)의 제1격벽부(30a)의 내측면에 형성된 제1장착홈(30aa)에 삽입되어 고정되고, 상기 시험편(S)의 타단부는 상기 가동 부재(34)의 내측면에 형성된 제2장착홈(34d)에 삽입되어 고정된다.

또한, 인장 시험기의 상부 그립은 상기 베이스 부재(30)의 제1격벽부(30a)의 외측면에 형성된 제1조립홈(30ab)에 삽입되어 고정되고, 인장 시험기의 하부 그립은 상기 가동 부재(34)의 외측면에 형성된 제2조립홈(34e)에 삽입되어 고정된다.

이어, 인장 시험기를 작동시켜 상기 시험편(S)에 소성변형이 일어날 수 있도록 재료의 항복강도 이상의 인장응력을 가한다. 이 과정에서 상기 가동 부재(34)는 상기 가이드 부재(32)를 따라 이동하면서 상기 시험편(S)을 길이방향으로 신장시킴으로써 상기 시험편(S)에 대해 인장응력을 가할 수 있게 된다.

이 상태에서 상기 가이드 부재(32)에 대한 상기 가동부재(34)의 위치를 고정시켜 주면, 상기 시험편(S)은 인장 시험기로부터 받은 인장응력을 그대로 유지한 상태에서 상기 지그(18)에 위치할 수 있게 된다. 즉, 상기 가동 부재(34)를 구성하는 상부 블록(34a)과 하부 블록(34b)은 각각의 가이드 구멍(34c)에 형성된 요철부(34cc)를 상기 가이드 부재(32)의 외주면에 형성된 요철부(32a)에 접촉시킴으로써 상기 가이드 부재(32)에 대한 상기 가동 부재(34)의 위치는 일정한 상태로 유지될 수 있게 된다. 이 경우, 상기 상부 블록(34a)과 상기 하부 블록(34b) 사이의 결합은 체결구멍(34f)을 통한 체결부재(34g)의 체결에 의해 이루어진다.

이어, 인장 시험기로부터 상기 지그(18)를 상기 시험편(S)과 함께 분리한 다음, 이를 물성 측정장치에 해당하는 상기 케이스(10)의 내부로 이동시킨다. 그 다음, 제어부는 상기 압력 조절부(12)에 대한 작동을 제어하여 상기 케이스(10)의 내부 공간을 상기 시험편(S)의 물성 측정에 최적으로 적합한 고압 상태의 환경으로 전환하게 된다.

이 과정에서 제어부는 상기 전자식 공급밸브(12aa)와 상기 전자식 배출밸브(12bb)의 개폐 작동을 원격적으로 조절함으로써 상기 케이스(10)의 내부 환경을 측정에 적합한 고압의 상태로 조성할 수 있게 된다. 또한, 상기와 같은 일련의 과정은 상기 압력 측정부(14)와 상기 온도 측정부(16)를 통해 입력되는 정보에 기초하여 구현될 수 있다. 특히, 측정을 준비하거나 실시하는 과정 중 이상 상황이 발생 또는 예견되면, 상기 비상 배출관(12c)에 설치된 수동식 배출밸브(12cc)에 대한 수동 조작을 통해 상기 케이스(10)의 내부 압력을 떨어뜨려 위험 상황을 대비할 수 있게 된다.

이 결과, 상기 바크하우젠 노이즈 측정부(28)는 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)를 통해 얻어지는 정보에 근거하여 상기 시험편(S)에 대한 재료의 물성을 검출할 수 있게 된다. 즉, 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)는 상기 시험편(S)의 고유한 자기적 특성을 검출하고, 상기 바크하우젠 노이즈 측정부(28)는 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)로부터 제공되는 정보에 기초하여 상기 시험편(S)에 대한 재료의 물성을 검출할 수 있게 된다.

이 과정에서 상기 지그(18)는 상기 시험편(S)에 대해 소성변형이 발생될 수 있는 수준의 인장응력을 지속적으로 제공하고 있으므로, 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)로부터 검출되는 자기적 특성 변화를 토대로 상기 바크하우젠 노이즈 측정부(28)가 검출할 수 있는 상기 시험편(S)에 대한 물성 정보는 보다 정확하고 신뢰성을 가질 수 있는 수준이 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-케이스 12-압력 조절부
12a-가스 공급관 12aa-전자식 공급밸브
12b-가스 배출관 12bb-전자식 배출밸브
12c-비상 배출관 12cc-수동식 배출밸브
14-압력 측정부 16-온도 측정부
18-지그 20-받침대
22-바크하우젠 노이즈 센서 24-센서 지지대
26-높이 조절부 28-바크하우젠 노이즈 측정부
30-베이스 부재 30a-제1격벽부
30aa-제1장착홈 30ab-제1조립홈
30b-제2격벽부 30bb-트임부
32-가이드 부재 32a-요철부
34-가동 부재 34a-상부 블록
34b-하부 블록 34c-가이드 구멍
34cc-요철부 34d-제2장착홈
34e-제2조립홈 34f-체결구멍
34g-체결부재 36-상부 로드
38-하부 로드

Claims

내부에 밀폐된 공간을 형성하는 케이스(10);
상기 케이스(10)의 내부에 고압의 환경을 조성하는 압력 조절부(12);
상기 케이스(10)의 내부 압력을 계측하기 위해 설치되는 압력 측정부(14);
상기 케이스(10)의 내부 온도를 계측하기 위해 설치되는 온도 측정부(16);
상기 케이스(10)의 내부에 설치되고 시험편(S)에 대해 지속적으로 인장응력을 가하는 지그(18);
상기 케이스(10)의 내부에 설치되어 상기 시험편(S)에 대한 자기 특성을 검출하는 바크하우젠 노이즈 센서(22);
상기 케이스(10)의 내부에서 상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)를 설치하고, 센서의 위치를 조절하기 위한 높이 조절부(26)를 갖춘 센서 지지대(24);
상기 바크하우젠 노이즈 센서(22)로부터 검출되는 신호를 기반으로 상기 시험편(S)에 대한 물성을 분석하는 바크하우젠 노이즈 측정부(28); 및
상기 압력 측정부(14)와 상기 온도 측정부(16)로부터 입력되는 정보를 매개로 상기 압력 조절부(12)의 작동을 조절하여 상기 케이스(10)의 내부를 측정 환경으로 조성하는 제어부를 구비하고,
상기 압력 조절부(12)는,
상기 케이스(10)의 내부로 고압의 가스를 제공하는 가스 공급관(12a);
상기 가스 공급관(12a)의 개폐를 조절하는 전자식 공급밸브(12aa);
상기 케이스(10)의 내부로부터 외부로 가스를 배출하는 가스 배출관(12b); 및
상기 가스 배출관(12b)의 개폐를 조절하는 전자식 배출밸브(12bb)를 구비하고, 상기 전자식 공급밸브(12aa)와 상기 전자식 배출밸브(12bb)는 상기 제어부에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스(10)는 상기 시험편(S)을 포함한 상기 지그(18)의 수납을 위해 설치되는 도어(10a), 및 상기 케이스(10)의 내부 공간을 외부에서 확인 가능하게 하는 투시창(10b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 케이스(10)의 내부로부터 가스를 배출하기 위한 비상 배출관(12c)을 더 포함하고, 상기 비상 배출관(12c)은 수동식 배출밸브(12cc)를 설치하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 높이 조절부(26)는,
상기 제어부에 의해 동작되는 구동모터(26a);
상기 구동모터(26a)의 회전축에 설치되는 피니언(26b); 및
상기 센서 지지대(24)에 형성되어 상기 피니언(26b)과 치합하는 랙기어(24a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지그(18)는,
인장 시험기의 상부 그립에 고정되고 상기 시험편(S)의 일단부를 고정하는 베이스 부재(30);
상기 베이스 부재(30)의 길이방향으로 설치되는 가이드 부재(32); 및
상기 가이드 부재(32)를 매고 상기 베이스 부재(30)에 대해 이동 가능하게 설치되고, 상기 시험편(S)의 타단부를 고정하는 가동 부재(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 6에 있어서,
상기 베이스 부재(30)는 상기 가이드 부재(32)의 설치를 위해 상호 대향하는 한 쌍의 제1격벽부(30a)와 제2격벽부(30b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1격벽부(30a)는 내측면에 상기 시험편(S)의 일단부를 고정하기 위한 제1장착홈(30aa)을 형성하고, 외측면에 인장 시험기의 상부 그립과 결합되는 상부 로드(36)를 고정하기 위한 제1조립홈(30ab)을 형성하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제2격벽부(30b)는 인장 시험기의 하부 그립에 결합되는 하부 로드(38)의 설치를 위한 트임부(30bb)를 형성하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 7에 있어서,
상기 가이드 부재(32)는 상기 제1격벽부(30a)와 상기 제2격벽부(30b) 사이에서 상기 시험편(S)의 설치를 위한 공간을 두고 이격되어 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 6에 있어서,
상기 가동 부재(34)는 상하로 분할되고 상기 가이드 부재(32)에 대해 이동 가능하게 조립되기 위해 가이드 구멍(34c)을 갖춘 상부 블록(34a)과 하부 블록(34b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 11에 있어서,
상기 상부 블록(34a)과 상기 하부 블록(34b)은 체결부재(34g)에 의한 결합을 위해 체결구멍(34f)을 형성하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 11에 있어서,
상기 가이드 부재(32)는 표면에 요철부(32a)를 형성하고, 상기 가이드 구멍(34c)은 상기 요철부(32a)에 대응하는 요철부(34cc)를 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.
청구항 9에 있어서,
상기 가동 부재(34)는 상기 제1격벽부(30a)를 향한 내측면에 상기 시험편(S)의 타단부를 고정하기 위한 제2장착홈(34d)을 형성하고, 상기 제2격벽부(30b)를 향한 외측면에 상기 하부 로드(38)의 설치를 위한 제2조립홈(34e)을 형성하는 것을 특징으로 하는 바크하우젠 노이즈를 이용한 고압 환경에서 금속 재료의 물성 측정장치.