KR19990004884U - 피로시험기의 시편고정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 피로시험기의 시편고정장치에 관한 것으로, 특히 피로시험기의 시편고정장치에 있어서, 액츄에이터(5)의 상부에 클램프(8)가 설치되고, 상기 클램프(8)내에 우드합금(9)이 충전되며, 상기 클램프(8)의 외측면에 냉각수파이프(10)가 설치되는 것을 특징으로 하는 피로시험기의 시편고정장치에 관한 것이다.

Description

피로시험기의 시편고정장치

본 고안은 피로시험기의 시편고정장치에 관한 것으로, 특히 시편의 하단부를 고정하는 종래의 하부지그대신에 우드금속이 충전되어 있는 클램프(8)를 설치하여 어떤상태의 시편도 그 하단부를 고정시킬 수 있는 피로시험기의 시편고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 피로시험기는 도1에 도시한 바와같이 상부지그(2)에 시편(3)의 상단부를 삽입 고정시킨 다음, 크로스헤드(1)를 하강시키거나, 액츄에이터(Actuator)(5)를 상향이동시켜 시편의 하단부를 하부지그(4)에 삽입 고정시키게 된다.

이때 상하부지그(2,4)간의 중심선조정은 스트레인게이지가 부착된 예비시편으로 압축검사를 행하여 조정하게 되는데, 중심선이 불일치할 경우 예비시편에 압축하중을 가하게 되면 굽힘하중이 작용된다.

여기서 예비시편의 굽힘정도는 다음과 같은 식에 의해 산출되고, 그 최대굽힘값이 5% 이내가 되어야 상하부지그(2,4)의 중심선이 일치된 것으로 판단하게 된다.

그리고 도2에 도시한 바와같이 시편(3)과 상하부지그(2,4) 간에 중심축이 일치할 경우 이상적인 시편고정이 이루어지지만, 도3에 도시한 바와같이 시편치수의 불균일, 열처리에 의한 시편의 뒤틀림, 상부지그의 비대칭제작 등의 요인으로 시편과 상하부지그 간에 중심축이 불일치될 경우 시편고정이 어렵게 된다.

상기와 같이 상부지그(2)에 삽입 고정되는 시편(3)이 하부지그(4)의 중심축에서 벗어나는 비대칭이 발생될 경우 시편에 물리적 힘을 가하여 시편의 하단부를 하부지그에 삽입시키게 된다.

이때 시편(3)에 국부적인 벤딩 및 소성변형이 발생되고, 이 때문에 피로시험시 시편에 하중편심이 발생되면서 피로데이터에 크게 영향을 미치게 되어 정확한 시험데이터를 얻을 수 없게 된다.

본 고안은 시편의 하단부를 고정하는 종래의 하부지그대신에 우드금속이 충전되어 있는 클램프(8)를 설치하여 어떤상태의 시편도 그 하단부를 고정시킬 수 있는 피로시험기의 시편고정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 시편고정장치가 장착된 피로시험기를 나타내는 개략도,

도2는 종래의 시편고정장치에 의해 중심선이 일치된 상태에서 시편 고정을 나타내는 상태도,

도3은 종래의 시편고정장치에 의해 중심선이 불일치된 상태에서 시편 고정을 나타내는 상태도,

도4는 본 고안에 따른 시편고정장치에 의해 시편이 고정되는 상태를 나타내는 상태도,

도5는 본 고안에 따른 피로시험기의 시편고정장치에 의해 고정된 시편에 대한 편심량과 최대압축하중과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

1: 크로스헤드 2: 상부지그 3: 시편 4: 하부지그 5: 액츄에이터 6: 서보밸브 7: 로드셀 8: 클램프 9: 우드합금 10: 냉각파이프

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 피로시험기의 시편고정장치에 있어서, 액츄에이터의 상부에 클램프가 설치되고, 상기 클램프내에 우드합금이 충전되며, 상기 클램프의 외측면에 냉각수파이프가 설치되는 것을 특징으로 하는 피로시험기의 시편고정장치를 제공한다.

도면을 참조하여 본 고안의 구성을 설명한다.

도4는 본 고안에 따른 시편고정장치에 의해 시편이 고정되는 상태를 나타내는 상태도이다.

본 고안에서는 하부지그(4)대신에 액츄에이터(5)의 상부에 클램프(8)가 설치되어 있고, 내경이 시편(3)의 하단부 외경보다 현저히 크게 형성되는 클램프(8)에는 우드합금(Wood’s Alloy)(9)이 충전되어 있다.

이때 우드합금(Wood’s Alloy)(9)은 Bi 50%, Pb 26.7%, Sn 13.3%, Cd 10%로 이루어진 합금으로서, 그 융점이 66∼70℃인 저융합금이다.

그리고 클램프(8)의 외측면에는 냉각파이프(10)가 감겨져 있고, 이 냉각파이프(10)에는 냉각수가 순환되면서 우드금속(9)을 냉각시키게 된다.

이하 본 고안의 작용을 설명한다.

먼저 시편(3)의 상단부를 상부지그(2)에 고정시킨 후, 클램프(8)에 충전되어 있는 우드금속(9)을 적당한 열원으로 용융시킨 다음, 크로스헤드(1)를 하강시키거나, 액츄에이터(5)를 상승시키어 상부지그(2)에 고정되는 시편의 하단부를 용융상태의 우드금속(9)에 잠기도록 한다.

이때 클램프(8)는 그 내경이 충분히 크게 형성되어 있어 비대칭의 시편 장착이 가능하게 되어 있다.

그리고 냉각파이프(10)에 냉각수를 순환시키면 우드금속(9)이 응고되면서 시편(3)의 하단부를 고정하게 된다.

한편 도5는 본 고안에 따른 피로시험기의 시편고정장치에 의해 고정된 시편에 대한 편심량과 최대압축하중과의 관계를 나타내는 그래프이다.

시편(3)의 편심량이 0에 가까운 경우에는 최대압축하중이 630kgf를 나타내고 있으나, 편심량이 6%까지 증가할 경우에는 최대압축하중의 변화율이 약 10%정도로 저하됨을 보여주고 있다.

그러나 시편(3)의 편심량이 6% 이상인 경우에는 최대압축하중의 변화율이 18∼20% 정도의 감소를 보이고 있음을 알 수 있다.

이러한 결과는 편심에 의한 것으로, 압축하중부가시 시편(3)의 전체에 균일한 압축하중이 걸리지 않고, 일부 굽힘하중이 시편에 걸리기 때문이다.

본 고안은 시편의 장착시 발생되는 비대칭의 원인을 제거함으로써 압축하중시 시편에 균일한 하중이 전달되도록하고, 인장시험용으로 부적합하지만 비교적 소성변형이 1%이하의 범위내에서 행해지는 변형제어 저주기피로시험용으로 사용될 경우 데이터의 신뢰도를 높일 수 있다.

Claims (1)

1. 피로시험기의 시편고정장치에 있어서,

   액츄에이터(5)의 상부에 클램프(8)가 설치되고, 상기 클램프(8)내에 우드합금(9)이 충전되며, 상기 클램프(8)의 외측면에 냉각수파이프(10)가 설치되는 것을 특징으로 하는 피로시험기의 시편고정장치.