KR101925783B1 - 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치 - Google Patents

Abstract

제1이동블록과 제2이동블록의 이동시 시편에 균일한 하중선이 부여되면서 전단안내부에 의해 시편의 용접부위가 길이 방향 또는 폭 방향으로 전단됨으로써, 시험결과에 대한 신뢰성을 향상시키는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에 대한 발명이 개시된다.
개시된 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치는 한 쌍의 모재가 용접된 시편의 일측을 지지하고, 시험기에 연결되어 상향으로 이동되는 제1이동블록과, 한 쌍의 모재가 용접된 시편의 타측을 지지하고, 시험기에 연결되어 하향으로 이동되는 제2이동블록 및 제1이동블록과 제2이동블록의 이동시 시편에 균일한 하중선이 부여되면서 시편의 용접부위가 길이 또는 폭 방향으로 전단되도록 안내하는 전단안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치{SPECIMEN ZIG DEVICE FOR FATIGUE DURABILITY TEST OF WELDING JOINT}

본 발명은 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1이동블록과 제2이동블록의 이동시 시편에 균일한 하중선이 부여되면서 전단안내부에 의해 시편의 용접부위가 길이 방향 또는 폭 방향으로 전단됨으로써, 시험결과에 대한 신뢰성을 향상시키는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 소재들을 용접으로 접합하여 하나의 구조체를 구현하는 경우, 그 구조체의 내구성은 접합부위의 물리적 특성 즉, 접합강도인 인장력에 따라 영향을 받는다.

이와 같이 접합 강도는 구조체의 내구성을 결정하는 것으로서, 대표적인 예로 자동차의 소재로 이용되고 로봇의 작업으로 점 용접되는 자동차용 강판들의 접합 강도가 자동차의 내구성에 영향을 미친다. 즉, 자동차에 사용되는 다양한 종류의 소재에 대한 점 용접부위의 접합강도나 파단강도의 우수한 특성이 요구되고 있다. 이를 위해, 사전에 실제 제품과 같은 조건으로 강판을 용접하고, 용접부위의 인장력을 측정하는 시험이 이루어진다.

이러한 용접부위의 인장력을 측정하는 시험은 대부분 용접된 강판을 서로 반대 방향으로 당겨 시편에 대한 용접부위의 강도 특성을 미리 시험하고 있다.

그러나, 용접부위의 인장력을 측정하는 종래의 시험 설비들은 시편에 가해지는 하중선이 균일하지 않거나 끝까지 유지되지 못해 용접부위의 강도에 대한 내구성능 평가가 정확하게 이루어지지 않고 있을 뿐만 아니라, 용접부위의 면내 전단과 면외 전단에 대한 내구성능 평가를 위해서 시험 목적에 맞는 시험 설비들을 각각 설계 및 제작함으로 인해 비용이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

관련 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제2012-0110532호(2012.10.10. 공개, 발명의 명칭: 점용접 시편의 인장시험용 지그장치)가 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 제1이동블록과 제2이동블록의 이동시 시편에 균일한 하중선이 부여되면서 전단안내부에 의해 시편의 용접부위가 길이 방향 또는 폭 방향으로 전단됨으로써, 시험결과에 대한 신뢰성을 향상시키는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치는 한 쌍의 모재가 용접된 시편의 일측을 지지하고, 시험기에 이동 가능하게 연결되는 제1이동블록과, 한 쌍의 모재가 용접된 시편의 타측을 지지하고, 시험기에 이동 가능하게 연결되는 제2이동블록 및 상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록의 이동시 상기 시편에 균일한 하중선이 부여되면서 상기 시편의 용접부위가 길이 또는 폭 방향으로 전단되도록 안내하는 전단안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록에는 상기 시편의 비용접부위가 삽입되도록 안내하는 삽입안내부가 구비되고, 상기 삽입안내부는 위치고정부에 의해 상기 시편의 비용접부위를 위치 고정시킬 수 있다.

상기 위치고정부는 상기 삽입안내부의 둘레를 따라 복수개가 형성되는 체결홀부 및 상기 체결홀부에 체결되어 상기 시편의 삽입부위를 두께 방향으로 가압하는 가압볼트를 포함한다.

상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록은 슬라이드연결부에 의해 슬라이드 이동 가능하게 연결되어 이동시 상기 시편에 하중선을 균일하게 제공할 수 있다.

상기 전단안내부는 상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록에 각각 형성되어 상기 시편의 용접부위를 수직 방향으로 배치되도록 안내하는 제1안내홈부 및 상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록에 각각 형성되어 상기 시편의 용접부위가 수평 방향으로 배치되도록 안내하는 제2안내홈부를 포함한다.

본 발명에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치는 제1이동블록과 제2이동블록의 이동시 시편에 하중선을 균일하게 부여하면서 전단안내부를 통해 시편의 용접부위를 길이 방향 또는 폭 방향으로 전단시키는 구조를 가짐에 따라 시험결과를 정확하게 도출할 수 있을 뿐만 아니라, 지그의 교체 없이 시편의 면내 전단과 면외 전단에 대한 시험을 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에서 시편의 면내 전단 작동을 도시한 작동도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에서 시편의 면외 전단 작동을 도시한 작동도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에서 시편의 면내 전단 작동을 도시한 작동도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치에서 시편의 면외 전단 작동을 도시한 작동도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치(1)는 도 1 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 제1이동블록(10), 제2이동블록(20) 및 전단안내부(30)를 포함한다.

제1이동블록(10)은 한 쌍의 모재가 용접된 시편(T)의 일측을 지지하고, 시험기에 이동 가능하게 연결된다. 즉, 제1이동블록(10)은 시험기에 의해 상향으로 이동시 전단안내부(30)를 통해 시편(T)의 용접부위가 전단되도록 시편(T)에 하중선을 부여하는 역할을 수행한다.

제2이동블록(20)은 한 쌍의 모재가 용접된 시편(T)의 타측을 지지하고, 시험기에 이동 가능하게 연결된다. 즉, 제2이동블록(20)은 시험기의 작동에 의해 하향으로 이동시 전단안내부(30)를 통해 시편(T)의 용접부위가 전단되도록 시편(T)에 하중선을 부여하는 역할을 수행한다.

이러한 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)는 상호 근접 또는 이격되도록 이동되며, 도 2에 도시된 바와 같이 연결홀부(11, 21)를 각각 구비하여 시험기에 구비된 축에 끼워진다.

또한, 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)은 각각 시편(T)의 비용접부위가 삽입되도록 안내하는 삽입안내부(12, 22)가 구비되고, 삽입안내부(12, 22)는 위치고정부(40)에 의해 시편(T)의 비용접부위를 위치 고정시킬 수 있다. 이러한 위치고정부(40)는 삽입안내부(12, 22)의 둘레를 따라 복수개가 형성되는 체결홀부(41) 및 체결홀부(41)에 체결되어 시편(T)의 비용접부위를 두께 방향으로 가압하는 가압볼트(42)를 포함한다. 이에 따라, 시편(T)은 위치고정부(40)를 통해 삽입안내부(12, 22)에 삽입 고정된 상태에서 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)이 상호 반대되는 방향으로 이동될 때 하중선으로 인한 유동이 방지되어 시편(T)의 전단에 대한 시험결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)은 시편(T)에 하중선을 균일하게 제공하도록 슬라이드연결부(50)에 의해 상호 슬라이드 이동 가능하게 연결된다. 즉, 슬라이드연결부(50)는 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)에 각각 장착되어 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)이 상호 밀착된 상태에서 슬라이드 이동되도록 안내하는 역할을 수행한다. 이때, 제1이동블록(10)에 장착되는 슬라이드연결부(50)는 제2이동블록(20)의 두께와 동일한 삽입홀부(51)를 형성하여 제1이동블록(10)의 이동시 제2이동블록(20)을 감싼 상태로 이동되고, 제2이동블록(20)에 장착되는 슬라이드연결부(50)는 제1이동블록(10)의 두께와 동일한 삽입홀부(51)를 형성하여 제2이동블록(20)의 이동시 제1이동블록(10)을 감싼 상태로 이동된다. 이로써, 시편(T)은 제1이동블록(10)이 상측으로 이동되고, 제2이동블록(20)이 하측으로 이동되는 과정에서 용접부위에 가해지는 하중선이 균일하게 제공됨으로써, 시편(T)의 전단에 대한 내구성능 시험결과를 정확하게 도출할 수 있게 된다.

한편, 전단안내부(30)는 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)의 이동시 시편(T)의 용접부위가 길이 또는 폭 방향 중 선택된 어느 한 방향으로 전단되도록 안내한다.

구체적으로, 전단안내부(30)는 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)에 각각 함몰 형성되어 시편(T)의 용접부위를 수직 방향으로 배치되도록 안내하는 제1안내홈부(31) 및 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)에 각각 형성되어 시편(T)의 용접부위를 수직 방향으로 배치되도록 안내하는 제2안내홈부(32)를 포함한다.

즉, 시편(T)의 용접부위가 제1안내홈부(31)에 배치된 상태에서 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)이 각각 상호 반대되는 방향으로 이동되면 도 3에 도시된 바와 같이 시편(T)의 용접부위에 대한 면내 전단의 시험결과를 도출할 수 있고, 시편(T)의 용접부위가 제2안내홈부(32)에 배치된 상태에서 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)이 상호 반대되는 방향으로 이동되면 도 4에 도시된 바와 같이 시편(T)의 용접부위에 대한 면외 전단의 시험결과를 도출할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치는 시험의 목적에 따라 시편(T)의 용접 부위를 제1안내홈부(31) 또는 제2안내홈부(32)에 배치시킬 수 있으므로, 지그를 교체할 필요가 없어 시험시간과 비용이 절감될 수 있게 된다.

이때, 제1이동블록(10)에 형성된 제1안내홈부(31)와 제2이동블록(20)에 형성된 제1안내홈부(31)는 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)이 슬라이드연결부(50)에 의해 상호 밀착된 상태로 배치되면 시편(T)의 용접부위를 감싸는 형태로 수용한다. 구체적으로, 제1이동블록(10)에 형성된 제1안내홈부(31)는 시편(T)의 용접부위 중 어느 하나의 모재를 수용하고, 제2이동블록(20)에 형성된 제1안내홈부(31)는 시편(T)의 용접부위 중 다른 하나의 모재를 수용한다. 이로써, 시편(T)은 제1안내홈부(31)에 수용시 용접선이 제1이동블록(10)에 형성된 제1안내홈부(31)와 제2이동블록(20)에 형성된 제1안내홈부(31)의 경계선에 일치된다.

아울러, 제1이동블록(10)에 형성된 제2안내홈부(32)와 제2이동블록(20)에 형성된 제2안내홈부(32)는 제1안내홈부(31)와 마찬가지로 제1이동블록(10)과 제2이동블록(20)이 슬라이드연결부(50)에 의해 상호 밀착된 상태로 배치되면 시편(T)의 용접부위를 감싸는 형태로 수용한다. 즉, 제1이동블록(10)에 형성된 제2안내홈부(32)는 시편(T)의 용접부위 중 어느 하나의 모재를 수용하고, 제2이동블록(20)에 형성된 제2안내홈부(32)는 시편(T)의 용접부위 중 다른 하나의 모재를 수용한다. 이로써, 시편(T)은 제2안내홈부(32)에 수용시 용접선이 제1이동블록(10)에 형성된 제2안내홈부(32)와 제2이동블록(20)에 형성된 제2안내홈부(32)의 경계선에 일치된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 제1이동블록 11: 연결홀부
12: 삽입안내부 20: 제2이동블록
21: 연결홀부 22: 삽입안내부
30: 전단안내부 31: 제1안내홈부
32: 제2안내홈부 40: 위치고정부
41: 체결홀부 42: 가압볼트
50: 슬라이드연결부

Claims (5)

1. 한 쌍의 모재가 용접된 시편의 일측을 지지하고, 시험기에 이동 가능하게 연결되는 제1이동블록;
   한 쌍의 모재가 용접된 시편의 타측을 지지하고, 시험기에 이동 가능하게 연결되는 제2이동블록; 및
   상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록의 이동시 상기 시편의 용접부위가 길이 또는 폭 방향 중 선택된 어느 한 방향으로 전단되도록 안내하는 전단안내부;를 포함하고,
   상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록은 슬라이드연결부에 의해 슬라이드 이동 가능하게 연결되어 이동시 상기 시편에 하중선을 균일하게 제공하며,
   상기 슬라이드연결부는 상기 제1이동블록과 제2이동블록에 각각 장착되고, 장착시 상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록이 상호 밀착된 상태로 슬라이드 이동되도록 안내하는 삽입홀부가 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록에는 상기 시편의 비용접부위가 삽입되도록 안내하는 삽입안내부가 구비되고,
   상기 삽입안내부는 위치고정부에 의해 상기 시편의 비용접부위를 위치 고정시키는 것을 특징으로 하는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 위치고정부는,
   상기 삽입안내부의 둘레를 따라 복수개가 형성되는 체결홀부; 및
   상기 체결홀부에 체결되어 상기 시편의 삽입부위를 두께 방향으로 가압하는 가압볼트;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 전단안내부는,
   상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록에 각각 형성되어 상기 시편의 용접부위를 수직 방향으로 배치되도록 안내하는 제1안내홈부; 및
   상기 제1이동블록과 상기 제2이동블록에 각각 형성되어 상기 시편의 용접부위가 수평 방향으로 배치되도록 안내하는 제2안내홈부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 이음부의 피로 내구성능 평가를 위한 시편 지그장치.
   

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