KR102454208B1 - 극저온 기계적 물성 시험 장치 및 이를 포함하는 재료시험기 - Google Patents

극저온 기계적 물성 시험 장치 및 이를 포함하는 재료시험기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학소재들이 극저온 환경에서 나타내는 기계적 물성을 측정하기 위한 극저온 물성 시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온 매체가 수용된 단열용기에 시험 대상이 고정된 물성 시험용 지그를 투입하여 극저온 환경의 기계적 물성을 시험하는 장치에 관한 것이다.

Description

극저온 기계적 물성 시험 장치 및 이를 포함하는 재료시험기{Cryogenic mechanical test apparatus and Material testing machine having the Same}
본 발명은 화학소재들이 극저온 환경에서 나타내는 기계적 물성을 측정하기 위한 극저온 물성 시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온 매체가 수용된 단열용기에 시험 대상이 고정된 물성 시험용 지그를 투입하여 극저온 환경의 기계적 물성을 시험하는 장치에 관한 것이다.
극저온 물성 시험 장치는, 액화천연가스(LNG), 액체질소(LN2) 및 액화 수소(LH2)와 같은 액화가스의 저장 및 이동용 탱크 등의 극저온 저장 용기, 특히 액화천연가스 운반선과 같은 대형 저장 시설 구조에 사용되는 접착제 및 단열재 등의 화학소재들이 극저온 환경에서 나타내는 기계적 물성을 측정하기 위한 장치이다.
기계적 물성 시험의 일예로 저장 용기를 위한 접착제의 접착 강도는 인장 전단 접착 강도 및 인장 접착 강도 등의 방법으로 시험되며, 이를 위해서는 인장 또는 압축 시험을 수행할 수 있는 재료시험기가 사용된다.
도 1에는 종래의 극저온 물성 시험 장치(10)의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 저온 온도 환경에서의 물성을 측정하기 위해서는 단열 환경 챔버(1)의 상측과 하측에 형성된 관통된 틈에 각각 그립(4)을 삽입하고, 한 쌍의 그립(4) 사이에 시험대상이 고정된 지그(2)를 고정시킨다. 한 쌍의 그립(4) 중 상측 그립(4)은 압축 인장 시험기(3)와 연결되며, 액체 저온 매체 저장탱크(5)에 저장된 가스를 챔버(1)로 공급하고, 챔버 내의 온도를 골고루 분산시키기 위한 팬(6)을 동작시켜 챔버의 온도를 저온 환경으로 모사하게 된다.
극저온 환경을 모사하는 방법으로는 저온 매체에 시험 대상을 침지시킨 후 냉기 분사량을 통해 추가 냉각 또는 히터를 통해 가열하여 온도를 정밀하게 조절하는 방법이 있고, 다른 방법으로는 저온 매체를 이용한 시험 대상의 침지 수위 조절 및 공조장치의 냉기 분사량을 조절하여 온도를 정밀하게 조절하는 방법이 있다.
그러나 종래에는, 시험 대상의 침지 없이 솔레노이드 밸브 및 공조장치를 이용한 냉기 분사량 조절만을 통해 온도를 제어했기 때문에 온도 하한에 한계가 있고 안정화 시간 및 냉매인 액체질소 소모량이 큰 문제가 있다. 또한, 기존의 챔버(1)의 경우 지그(2)를 고정시키기 위한 그립(4)이 챔버(1)의 상측과 하측을 각각 관통하고, 지그(2)를 챔버(1) 내부로 설치 및 제거하기 위한 도어(미도시)가 챔버(1)의 전방 측에 구비되기 때문에 냉매 리크 문제로 인해 액체질소를 챔버(1)에 수용하여 시험 대상을 침지시키지 못하고, 냉매를 가스화하여 챔버(1) 내부로 투입시켜 액체질소 가스를 통해 시험 대상을 냉각하는 방법을 사용하였다.
저온 매체인 액체 질소의 온도는 ??196ㅀC 이지만 이러한 분사 냉각형 구조로는 시험 대상의 냉각 온도를 ??165ㅀC 이하로 구현하기가 어렵고 LNG 화물창 또는 액체수소와 관련 소재에 대한 시험 시에는 분사 냉각형 구조를 이용한 저온 환경보다 더 낮은 온도 환경 조성이 요구되므로 종래 방법으로는 적용이 불가한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 액체질소가 수용되는 상측이 개방된 용기와, 용기의 상측을 통해 시험대상이 고정되는 지그를 투입하고, 지그의 상측에 압축력을 가하여 시험 대상의 인장시험을 수행하도록 한 극저온 기계적 물성 시험 장치를 제공함에 있다.
또한, 지그가 용기의 하단에서 상방으로 일정거리 이격되어 고정 및 지지되도록 용기 내부에 하중지지부를 구비하여 지그에 가해지는 압축력으로 인해 용기의 하단이 손상되는 것을 방지한 극저온 기계적 물성 시험 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치는, 상측이 개방되며, 냉매가 수용되어 극저온 환경을 모사하는 봄베와 상기 봄베의 상측을 개폐하는 봄베캡을 포함하는 냉매저장부; 및 시험 대상이 고정되며, 상기 봄베에 수용되고, 상측이 시험장치의 가압부와 연결되어 상기 가압부의 하중을 시험대상에 전달하는 지그를 포함하되, 상기 냉매저장부는, 상기 지그의 하단이 상기 봄베의 하단에서 상방으로 이격되어 지지되도록 상기 봄베에 설치되는 하중지지부를 더 포함한다.
또한, 상기 극저온 기계적 물성 시험 장치는, 상기 봄베 및 하중지지부가 고정되는 몸체부를 더 포함하고, 상기 하중지지부는, 상기 지그의 하단이 지지되도록 상기 봄베에 수용되되 상기 봄베의 하단에서 상방으로 소정거리 이격 배치되는 하단지지부; 상기 몸체부의 상측에 고정되는 상단고정부; 및 상기 하단지지부와 상기 상단고정부를 연결하는 측면지지부를 포함한다.
또한, 상기 시험 장치는, 상기 시험 대상 전체가 상기 냉매에 침지된 상태 또는 상기 시험 대상의 일부만 상기 냉매에 침지된 상태에서 시험이 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시험 장치는, 상기 봄베의 외면에 구비되어 상기 봄베 내부를 가열하기 위한 히터를 더 포함한다.
또한, 상기 시험 장치는, 상기 봄베 내부로 침지용 냉매를 분사하거나, 온도 조절용 냉매를 분사하기 위한 냉매분사수단을 더 포함하고, 상기 냉매분사수단은, 냉매가 저장된 냉매공급부와, 상기 냉매공급부의 냉매 가스를 상기 봄베 내부로 전달하기 위한 냉매라인과, 상기 냉매라인 상에 구비되어 냉매 가스의 분사량을 조절하기 위한 솔레노이드밸브를 포함한다.
또한, 상기 몸체부는, 상기 봄베의 상단 및 상기 상단고정부가 고정되는 상판; 상기 상판에서 하방으로 이격 배치되며, 상기 봄베의 하단이 고정되는 하판; 및 상기 상판과 하판을 연결하는 측판을 포함한다.
또한, 상기 지그는, 상기 시험대상의 하측이 고정되는 상부 지그와 시험대상의 상측이 고정되는 하부 지그로 구성되되, 상기 상부 지그는, 제1 상판과, 상기 제1 상판의 하방이 이격되며, 상기 시험대상의 하측이 고정되는 하부 고정부가 구비된 제1 하판과, 상기 제1 상판과 제1 하판을 연결하는 제1 연결로드를 포함하고, 상기 하부 지그는, 상기 제1 상판과 제1 하판 사이에 배치되며 상기 시험대상의 상측이 고정되는 상부 고정부가 구비되는 제2 상판과, 상기 제2 상판의 하방이 이격되되 제1 하판의 하방에 배치되는 제2 하판과, 상기 제2 상판과 제2 하판을 연결하는 제2 연결로드를 포함하고, 상기 제1 연결로드는 상기 제2 상판을 관통하여 형성됨으로써 상부 지그와 하부 지그가 서로 상하 이동 가능하도록 결합되어 상측으로 시험장치의 압축력을 전달받아 시험대상에 인장력을 가하도록 구성된다.
또한, 상기 상부 지그의 상측에는 재료시험기의 가압부와 연결되는 압축력 전달로드가 형성되고, 상기 압축력 전달 로드 상에는 압축력 측정을 위한 로드셀이 구비된다.
또한, 상기 하부 지그의 하측에는 상기 지그의 봄베 수용 시 상기 하단지지부와 맞닿는 고정로드가 하방으로 돌출 형성된다.
또한, 상기 챔버는, 상기 지그에 설치되며, 시험대상(sample)이 포함된 시편을 더 포함하고, 상기 시편은, 상기 상부 고정부에 고정되는 제1 시편과 하부 고정부에 고정되는 제2 시편으로 구성되고, 상기 시험대상(sample)은, 상기 제1 시편의 하부 접합면과 상기 제2 시편의 상부 접합면을 접합하는 접합물질인 것을 특징으로 한다.
다른 실시 예로, 상기 시편은, 상기 상부 고정부에 고정되는 제1 시편용 어답터와 하부 고정부에 고정되는 제2 시편용 어답터로 구성되고, 상기 시험대상(sample)은, 상측이 상기 제1 시편용 어답터와 결합되고, 하측이 상기 제2 시편용 어답터에 결합되는 인장시편인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시험 장치는, 상기 봄베와, 상기 몸체부 사이에 구비되되, 상기 봄베의 단열을 위한 단열부재를 더 포함한다.
또한, 상기 지그는, 상기 봄베에 삽입 시 상기 봄베의 내부 온도를 감지하기 위한 온도감지센서; 및 상기 봄베 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절센서;를 포함한다.
본 발명의 일실시 에에 따른 재료시험기는, 상술된 극저온 기계적 물성 시험 장치; 상기 시험 장치의 하단이 고정되는 하부 고정부; 상기 시험 장치의 지그의 상측에 연결되어 상기 지그에 하방으로 압축력을 가하는 가압부; 및 상기 하부 고정부 및 가압부가 고정되는 프레임을 포함한다.
또한, 상기 가압부 상에는 압축력 전달로드에 가해지는 압축력을 측정하기 위한 로드셀이 구비되며, 상기 압축력 전달 로드 상에는 상기 봄베 내부의 냉기가 상기 로드셀로 전달되는 것을 방지하기 위한 방열장치가 구비된다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 극저온 기계적 물성 시험 장치는, 액체질소에 시험대상을 완전히 침지하여 냉각하기 때문에 ??196ㅀC 의 극저온 환경 모사를 통한 물성 시험이 가능한 효과가 있다.
또한, 상기 용기 내부의 일부만을 액체질소에 침지하는, 반침지 조건 시에는 침지 수위 및 냉기 분사량 조절하여 ??196ㅀC 보다 높은 온도 환경의 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 용기의 상측만을 개방하고, 상측을 통해 지그가 투입되고 인장 하중이 전달되기 때문에 액체질소의 리크를 방지한 효과가 있다.
또한, 기본적으로 액체질소 분사 형이 아닌 침지 또는 반침지 상태를 유지하기 때문에 액체질소 소모량과 시험 전후 안정화 시간이 적은 효과가 있다.
또한, 하중지지부를 통해 압축력이 가해지는 지그의 하단을 지지하기 때문에 용기의 하단까지 압축력이 전달되지 않아 용기의 파손이나 변형을 방지하여 내구성을 향상시킨 효과가 있다.
또한, 본 발명을 적용 가능한 재료시험기의 범위 측면에서, 본 발명은 상측 개방 용기에 시편 상하단을 고정한 채 챔버에 투입 시험 가능하기 때문에 상측 개방 용기에 시편 상하단을 고정한 채 투입 시험 가능한 이른바 액추에이터 상단형 재료시험기가 아닌, 고분자 소재 시험용으로 일반적으로 널리 사용 중인 액추에이터 하단형(하단 그립 고정형) 재료시험기에 적용이 가능한 효과가 있다.
또한, 지그와 로드셀 사이에 방열 장치를 장착하여 로드셀에 대한 극저온 손상을 방지한 효과가 있다.
도 1은 종래의 극저온 기계적 물성 시험 장치의 개략도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치의 냉매저장부의 단면개략도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치의 봄베 및 냉매분사수단 단면개략도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치의 냉매저장부의 평면도
도 5는 본 발명의 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치의 지그 단면개략도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치의 단면개략도
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치를 포함하는 재료시험기의 단면개략도
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치의 지그에 설치되며, 시험대상이 포함된 시편 사시도
도 9는, 하중의 변화에 따른 시편의 변위를 나타낸 그래프
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)의 냉매저장부(100)의 단면개략도가 도시되어 있고, 도 3에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)의 봄베(110) 및 냉매분사수단(190)의 단면개략도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)의 냉매저장부(100)의 평면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 냉매저장부(100)는, 액체 질소가 수용되어 극저온 환경을 모사하며 지그(200, 도 5 참조)가 수용되는, 봄베(110)와, 지그(200)의 압축력으로 인해 봄베(110)의 하단이 파손 또는 변형되는 것을 방지하기 위해 봄베(110)에 수용되는 하중지지부(120)와, 봄베(110) 및 하중지지부(120)가 고정되는 몸체부(150)를 포함하여 구성된다.
봄베(110)는 상측이 개방된 함체 상으로 이루어진다. 봄베(110)의 상측은 지그(200)가 수용된 후 봄베캡(115)을 통해 밀폐될 수 있다. 따라서 봄베(110)에 액체 질소가 직접 수용되어도 상대적으로 리크의 가능성이 적은 상측만 개방되고 지그(200)가 수용된 상태에서 봄베캡(115)을 통해 밀폐되기 때문에 액체 질소의 기밀이 가능하여 극저온 환경의 모사가 가능해진다. 봄베(110)는 단열 성능을 극대화하기 위해 내부가 진공인 진공 봄베일 수 있다.
하중지지부(120)는 지그(200) 수용 시 지그(200)가 하단이 하중지지부(120)를 통해 지지되도록 하여 봄베(110)의 하단을 보호하도록 구성된다. 이를 위해 하중지지부(120)는 봄베(110)에 수용되되 봄베(110)의 하단에서 상방으로 소정거리 이격 배치되는 하단지지부(121)와, 몸체부(150)의 상측에 고정되되 하단지지부(121)의 일측 상단에 구비되는 제1 상단고정부(122)와, 몸체부(150)의 상측에 고정되되 하단지지부(121)의 타측 상단에 구비되는 제2 상단고정부(123)와, 하단지지부(121)의 일측과 제1 상단고정부(122)를 연결하는 제1 측면지지부(124) 및 하단지지부(121)의 타측과 제2 상단고정부(122)를 연결하는 제2 측면지지부(125)를 포함한다. 따라서 지그(200)의 하단이 하단지지부(121)를 통해 지지된 상태에서 하방으로 압축력이 가해져도 하단지지부(121)에 가해지는 압축력은 봄베(110)에 전달되지 않고, 제1 및 제2 측면지지부(124, 125)와, 제1 및 제2 상단고정부(122, 123)를 통해 몸체부(150)로 분산된다.
몸체부(150)는 봄베(110)와 하중지지부(120)를 고정시키기 위한 구성으로 봄베(110)의 상단 및 제1 및 제2 상단고정부(122, 123)가 고정되는 상판(151)과, 상판(151)에서 하방으로 이격 배치되며, 봄베(110)의 하단이 고정되는 하판(152)과, 상판(151)과 하판(152)을 연결하는 측판(153)으로 구성된다.
아울러 봄베(110)와 몸체부(150) 사이에는 봄베(110)의 단열을 위한 단열재(160)가 구비될 수 있다. 단열재(160)는 일예로 발포 우레탄일 수 있다.
상기와 같은 구성의 냉매저장부(100)를 이용한 극저온 환경 모사하는 방법은 다음과 같다. 시험 대상을 액체질소에 완전히 침지시키는 경우 시험 대상에 ??196ㅀC 의 온도 환경 모사가 가능하다. 또한, 시험 대상을 액체질소에 완전히 침지시킨 상태에서 히터(미도시)를 통해 봄베(110) 또는 봄베(110)의 내부를 가열할 경우 ??196ㅀC 미만의 온도 환경 모사가 가능하다. 또한, 시험 대상을 액체질소에 일부만 침지시키는 경우 시험 대상에 약 ??165ㅀC 의 온도 환경 모사가 가능하다. 또한, 시험 대상을 액체질소에 일부만 침지시킨 상태에서 액체질소의 수위를 조절하거나, 봄베(110) 내부로 액체질소 가스를 추가로 투입시켜 약 ??165ㅀC에서 ??196ㅀC 사이의 온도 환경 모사가 가능하다.
도 3을 참조하면, 봄베(110) 내부로 액체질소 가스를 분사하기 위한 냉매분사수단(190)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 냉매분사수단(190)은 액체질소가 저장된 액체질소공급부(191)와, 액체질소공급부(191)의 액체질소가스를 봄베(110) 내부로 전달하기 위한 냉매라인(192)과, 냉매라인(192) 상에 구비되어 액체질소가스의 분사량을 조절하기 위한 솔레노이드밸브(195) 및 냉매라인(192)의 단부에 형성되며, 봄베(110)의 상단과, 봄베캡(115) 사이를 관통하는 노즐(193)을 포함할 수 있다.
도 5에는, 본 발명의 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)의 지그(200) 단면개략도가 도시되어 있다. 지그(200)는 시험대상이 고정되며, 봄베(110)에 수용되고, 상측으로 시험장치의 압축력을 전달받아 시험대상에 인장력을 가하도록 구성된다. 이를 위해 지그(200)는 시험대상의 하측이 고정되는 상부 지그(210)와 시험대상의 상측이 고정되는 하부 지그(220)를 포함한다.
상부 지그(210)는 제1 상판(211)과 제1 상판(211)의 하방이 이격되며, 시험대상의 하측이 고정되는 하부 고정부(215)가 구비된 제1 하판(212)과 제1 상판(211)과 제1 하판(212)을 연결하는 제1 연결로드(213)로 구성된다.
하부 지그(220)는 제1 상판(211)과 제1 하판(212) 사이에 배치되며 시험대상의 상측이 고정되는 상부 고정부(225)가 구비되는 제2 상판(221)과, 제2 상판(221)의 하방이 이격되되 제1 하판(212)의 하방에 배치되는 제2 하판(222)과, 제2 상판(221)과 제2 하판(222)을 연결하는 제2 연결로드(223)로 구성된다. 이때, 제1 연결로드(213)는 제2 상판(221)을 관통하여 형성됨으로써 상부 지그(210)와 하부 지그(220)가 서로 상하 이동 가능하도록 결합될 수 있다.
또한, 상부 지그(210)의 상측에는 시험장치의 가압부와 연결되는 압축력 전달로드(230)가 형성되고, 압축력 전달 로드(230)는 압축력 전달을 위한 재료시험기가 연결될 수 있다. 이때, 압축력 전달 로드(230) 상에는 봄베(110) 내부의 냉기가 재료시험기 측에 구비되는 로드셀로 전달되는 것을 방지하기 위한 방열장치(235)가 구비될 수 있다. 방열장치(235)는 일예로 히터일 수 있다.
아울러, 하부 지그(220)의 하측에는 지그(200)의 봄베(110) 수용 시 하단지지부(121)와 맞닿는 고정로드(240)가 하방으로 돌출 형성된다. 고정로드(240)는 하부 지그(220) 전체가 하단지지부(121)에 맞닿았을 때 발생할 수 있는 하중 분산면 불균일을 방지하는 효과가 있다.
또한 지그(200) 상에는 봄베(110)에 삽입 시 봄베(110)의 내부 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(251)와, 봄베(110) 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절센서(252)가 각각 구비될 수 있다.
도 6에는 냉매저장부(100)와 지그(200)를 포함하는 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)의 단면개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 시험 장치(500)는, 냉매저장부(100)와 냉매저장부(100)의 봄베(110)에 수용되는 지그(200)를 포함한다. 지그(200)는 하단이 하중지지부(120)를 통해 지지되도록 지그(200)의 하단에 형성된 고정로드(240)가 하단지지부(121)와 맞닿도록 구성된다. 또한 지그(210)의 상측에 형성된 압축력 전달로드(230)는 시험장치의 가압부와 연결되도록 봄베(110)의 상단을 밀폐하는 봄베캡(115)을 관통하도록 구성된다. 따라서 봄베캡(115)에는 압축력 전달로드(230)가 관통되는 관통홀(116)이 형성되고, 관통홀(116)과 압축력 전달로드(230)의 사이에는 기밀을 위한 실링부재(미도시)가 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)를 포함하는 재료시험기(1000)의 단면개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 재료시험기(1000)는 시험 장치(500)와, 시험 장치(500)의 하단이 고정되는 하부 고정부(600)와, 시험 장치(500)의 압축력 전달로드(230)에 연결되어 시험 장치(500)에 하방으로 압축력을 가하는 가압부(700)와, 하부 고정부(600) 및 가압부(700)가 설치되는 프레임(800)을 포함하여 구성될 수 있다. 가압부(700) 상에는 압축력 전달로드에 가해지는 압축력을 측정하기 위한 로드셀(710)이 구비될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 일실시 예에 따른 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)의 지그(200)에 설치되며, 시험대상(sample)이 포함된 시편(900)의 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 시편(900)은 상부 고정부(225)에 고정되는 제1 시편(910)과 하부 고정부(215)에 고정되는 제2 시편(920)으로 구성되고, 시험대상(sample)은 제1 시편(910)의 하부 접합면과 제2 시편(920)의 상부 접합면을 접합하는 접합물질일 수 있다.
도 9에는, 하중의 변화에 따른 시편의 변위를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 극저온 기계적 물성 시험 장치(500)를 이용해 극저온 환경을 시험할 경우 하중 7톤까지 지그의 변형이 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 재료시험기
500 : 시험 장치
100 : 냉매저장부
110 : 봄베 115 : 봄베캡
120 : 하중지지부 121 : 하단지지부
122, 123 : 상단고정부 124, 125 : 측면지지부
150 : 몸체부 151 : 상판
152 : 하판 153 : 측판
200 : 지그
210 : 상부 지그 211 : 제1 상판
212 : 제1 하판 213 : 제1 연결로드
215 : 하부 고정부
220 : 하부 지그 221 : 제2 상판
222 : 제2 하판 223 : 제2 연결로드
225 : 상부 고정부
230 : 압축력 전달 로드 235 : 방열장치
240 : 고정로드
600 : 하부 고정부
700 ; 가압부
800 : 프레임

Claims (15)

  1. 상측이 개방되며, 냉매가 수용되어 극저온 환경을 모사하는 봄베와 상기 봄베의 상측을 개폐하는 봄베캡을 포함하는 냉매저장부; 및
    시험 대상이 고정되며, 상기 봄베에 수용되고, 상측이 시험장치의 가압부와 연결되어 상기 가압부의 하중을 시험대상에 전달하는 지그를 포함하되,
    상기 냉매저장부는,
    상기 지그의 하단이 상기 봄베의 하단에서 상방으로 이격되어 지지되도록 상기 봄베에 설치되는 하중지지부를 더 포함하고,
    상기 지그는,
    상기 시험대상의 하측이 고정되는 상부 지그와 시험대상의 상측이 고정되는 하부 지그로 구성되되,
    상기 상부 지그는,
    제1 상판과, 상기 제1 상판의 하방이 이격되며, 상기 시험대상의 하측이 고정되는 하부 고정부가 구비된 제1 하판과, 상기 제1 상판과 제1 하판을 연결하는 제1 연결로드를 포함하고,
    상기 하부 지그는,
    상기 제1 상판과 제1 하판 사이에 배치되며 상기 시험대상의 상측이 고정되는 상부 고정부가 구비되는 제2 상판과, 상기 제2 상판의 하방이 이격되되 제1 하판의 하방에 배치되는 제2 하판과, 상기 제2 상판과 제2 하판을 연결하는 제2 연결로드를 포함하고,
    상기 제1 연결로드는 상기 제2 상판을 관통하여 형성됨으로써 상부 지그와 하부 지그가 서로 상하 이동 가능하도록 결합되어 상측으로 시험장치의 압축력을 전달받아 시험대상에 인장력을 가하도록 구성되는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 극저온 기계적 물성 시험 장치는,
    상기 봄베 및 하중지지부가 고정되는 몸체부를 더 포함하고,
    상기 하중지지부는,
    상기 지그의 하단이 지지되도록 상기 봄베에 수용되되 상기 봄베의 하단에서 상방으로 소정거리 이격 배치되는 하단지지부;
    상기 몸체부의 상측에 고정되는 상단고정부;
    상기 하단지지부와 상기 상단고정부를 연결하는 측면지지부;
    를 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시험 장치는,
    상기 시험 대상 전체가 상기 냉매에 침지된 상태 또는 상기 시험 대상의 일부만 상기 냉매에 침지된 상태에서 시험이 수행되는 것을 특징으로 하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 시험 장치는,
    상기 봄베의 외면에 구비되어 상기 봄베 내부를 가열하기 위한 히터를 더 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 시험 장치는,
    상기 봄베 내부로 침지용 냉매를 분사하거나, 온도 조절용 냉매를 분사하기 위한 냉매분사수단을 더 포함하고,
    상기 냉매분사수단은,
    냉매가 저장된 냉매공급부와, 상기 냉매공급부의 냉매 가스를 상기 봄베 내부로 전달하기 위한 냉매라인과, 상기 냉매라인 상에 구비되어 냉매 가스의 분사량을 조절하기 위한 솔레노이드밸브를 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 봄베의 상단 및 상기 상단고정부가 고정되는 상판;
    상기 상판에서 하방으로 이격 배치되며, 상기 봄베의 하단이 고정되는 하판; 및
    상기 상판과 하판을 연결하는 측판;
    을 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 지그의 상측에는 재료시험기의 가압부와 연결되는 압축력 전달로드가 형성되고, 상기 압축력 전달 로드 상에는 압축력 측정을 위한 로드셀이 구비되는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 극저온 기계적 물성 시험 장치는,
    상기 봄베 및 하중지지부가 고정되는 몸체부를 더 포함하고,
    상기 하중지지부는,
    상기 지그의 하단이 지지되도록 상기 봄베에 수용되되 상기 봄베의 하단에서 상방으로 소정거리 이격 배치되는 하단지지부;
    상기 몸체부의 상측에 고정되는 상단고정부;
    상기 하단지지부와 상기 상단고정부를 연결하는 측면지지부를 포함하고,
    상기 하부 지그의 하측에는 상기 지그의 봄베 수용 시 상기 하단지지부와 맞닿는 고정로드가 하방으로 돌출 형성되는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 극저온 기계적 물성 시험 장치는,
    상기 지그에 설치되며, 시험대상(sample)이 포함된 시편을 더 포함하고,
    상기 시편은,
    상기 상부 고정부에 고정되는 제1 시편과 하부 고정부에 고정되는 제2 시편으로 구성되고,
    상기 시험대상(sample)은,
    상기 제1 시편의 하부 접합면과 상기 제2 시편의 상부 접합면을 접합하는 접합물질인 것을 특징으로 하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 극저온 기계적 물성 시험 장치는,
    상기 지그에 설치되며, 시험대상(sample)이 포함된 시편을 더 포함하고,
    상기 시편은,
    상기 상부 고정부에 고정되는 제1 시편용 어답터와 하부 고정부에 고정되는 제2 시편용 어답터로 구성되고, 상기 시험대상(sample)은, 상측이 상기 제1 시편용 어답터와 결합되고, 하측이 상기 제2 시편용 어답터에 결합되는 인장시편인 것을 특징으로 하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 시험 장치는,
    상기 봄베와, 상기 몸체부 사이에 구비되되, 상기 봄베의 단열을 위한 단열부재;
    를 더 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  13. 제 2항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 봄베에 삽입 시 상기 봄베의 내부 온도를 감지하기 위한 온도감지센서; 및
    상기 봄베 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절센서;를 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치.
  14. 제 1항의 극저온 기계적 물성 시험 장치;
    상기 시험 장치의 하단이 고정되는 하부 고정부;
    상기 시험 장치의 지그의 상측에 연결되어 상기 지그에 하방으로 압축력을 가하는 가압부; 및
    상기 하부 고정부 및 가압부가 고정되는 프레임;
    을 포함하는, 극저온 기계적 물성 시험 장치를 포함하는 재료시험기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 가압부 상에는 압축력 전달로드에 가해지는 압축력을 측정하기 위한 로드셀이 구비되며,
    상기 압축력 전달 로드 상에는 상기 봄베 내부의 냉기가 상기 로드셀로 전달되는 것을 방지하기 위한 방열장치가 구비되는, 극저온 기계적 물성 시험 장치를 포함하는 재료시험기.
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