KR20030076795A - 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치에 관한 것으로서, 시편 가열을 위하여 열선 가열방식의 저항로 대신 다수의 광원으로부터 방사된 빛을 반사체를 통해 시편으로 집중시켜 시편만을 가열하도록 구성된 광 집중 가열방식의 반사로(reflection furnace)를 채용함으로써, 내화벽돌 및 단열체를 구비한 기존의 저항로 대비 부피 축소가 가능하고, 열선 교체 및 이에 따른 추가적인 비용 발생이 없으며, 시편만이 가열되는 방식으로 고내열성 합금 재질의 로드 및 시편 그립에 드는 비용의 절감은 물론 고온 도달시간을 크게 단축시킬 수 있는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치에 관한 것이다.

Description

반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치{Apparatus for testing tension and fatigue under high temperature condition using reflection furnace}
본 발명은 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편 가열을 위하여 열선 가열방식의 저항로 대신 다수의 광원으로부터 방사된 빛을 반사체를 통해 시편으로 집중시켜 시편만을 가열하도록 구성된 광 집중 가열방식의 반사로(reflection furnace)를 채용함으로써, 내화벽돌 및 단열체를 구비한 기존의 저항로 대비 부피 축소가 가능하고, 열선 교체 및 이에 따른 추가적인 비용 발생이 없으며, 시편만이 가열되는 방식으로 고내열성 합금 재질의 로드 및 시편 그립에 드는 비용의 절감은 물론 고온 도달시간을 크게 단축시킬 수 있는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 부품 또는 배기 매니폴드 등과 같이 차량의 고온 부품, 즉 고온에서 작동되는 부품의 제조시 사용되는 소재에 대한 물성평가는 제품의 품질 확보 및 신뢰성 측면에서 반드시 선행되어야 하는 연구과제이며, 특히 그 부품이 작동되는 온도에서의 인장 및 피로시험은 매우 중요한 시험항목 중 하나이다.
이러한 고온에서의 인장 및 피로시험은 먼저 UTM(Universal Test Machine), 즉 인장 및 피로시험장치에 미리 장착된 시험대상의 소재 시편을 감쌀 수 있도록 하여 고온로를 장착하고, 이 고온로를 통해 시편을 소정 온도까지 가열하여 안정화시킨 후, 그 시편의 인장 및 피로특성을 평가하고 있다.
특히, 기존의 인장 및 피로시험장치에서는 시편을 가열하기 위한 고온로로서 열선을 발열시켜 가열하는 열선 가열방식의 저항로(抵抗爐)를 이용하고 있는 바, 첨부한 도 5에서는 인장 및 피로시험장치에 저항로가 장착된 상태를 보여주고 있다.
이에 도시한 바와 같이, 시험대상인 시편(7)은 시험장치(1)의 상부 본체(미도시됨) 및 하부 본체(미도시됨)로부터 각각 상하로 길게 설치된 상측 및 하측의 고내열성 로드(rod)(4a,4b)와 그 선단의 시편 그립(5a,5b)에 의해 시험위치로 장착되고, 저항로(10)가 시편(7) 주변을 감싸도록 하여 시험장치(1)에 장착된다.
여기서, 상기 저항로(10)는 저항이 큰 열선을 발열시켜 로(爐) 자체의 온도를 상승시키는 방식을 취하고 있으며, 그 구성을 살펴보면, 첨부한 도 6에 도시한 바와 같이, 내부가 개폐되도록 구성된 원통형의 하우징(11)과, 다수의 열선이 설치되고 하우징(11) 내부의 중심에서 로드(4a,4b), 시편 그립(grip)(5a,5b) 및시편(7) 주변을 감쌀 수 있게 설치된 원통형의 가열부(12)와, 온도 유지를 위하여 하우징(11) 내부에서 가열부(12) 주변을 감싸도록 설치된 내화벽돌(13) 및 단열체(14) 등을 포함하여 이루어진다.
그러나, 상기와 같은 구조의 저항로를 채용한 인장 및 피로시험장치에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
1) 하우징 내부에 가열부를 감싸는 내화벽돌 및 단열체가 내장되므로 저항로 전체의 부피가 커지는 단점이 있고, 이로 인해 저항로의 탈/장착이 어렵고 불편해지는 문제점이 있다.
2) 열선 자체의 산화로 주기적인 열선 교체가 필요하고, 이에 따른 추가적인 비용 발생 및 열선 교체시마다 새롭게 온도 보정(calibration)을 실시해야 하는 번거로움이 있다.
3) 로 자체가 가열되는 방식으로 시편이 특정 온도까지 도달하는데 많은 시간이 소요되고, 가열부 내부로 삽입된 로드 및 시편 그립의 직접적인 가열이 이루어지므로 고온에서 결딜 수 있는 고가의 고내열성 합금 재질의 로드 및 시편 그립이 필요해지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 시편 가열을 위하여 열선 가열방식의 저항로 대신 다수의 광원으로부터 방사된 빛을 반사체를 통해 시편으로 집중시켜 시편만을 가열하도록 구성된 광 집중 가열방식의 반사로를 채용함으로써, 내화벽돌 및 단열체를 구비한 기존의 저항로 대비 부피 축소가 가능하고, 열선 교체가 불필요하며, 시편만이 가열되는 방식으로 고내열성 합금 재질의 로드 및 시편 그립에 드는 비용의 절감은 물론 고온 도달시간을 크게 단축시킬 수 있는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인장 및 피로시험장치를 보여주는 정면도
도 2a 및 2b는 본 발명에 적용된 반사로의 열려진 상태 및 닫혀진 상태를 보여주는 사시도
도 3a 및 3b는 본 발명에서 반사로의 광원으로부터 방사된 빛이 시편으로 집중되는 상태를 보여주는 상태도
도 4는 본 발명에서 반사로 장착을 위한 지그를 보여주는 평면도
도 5는 종래의 인장 및 피로시험장치에서 저항로가 장착된 상태를 보여주는 장착상태도
도 6은 기존 저항로의 내부구성을 보여주는 전개도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 인장 및 피로시험장치2 : 상부 본체
3 : 하부 본체4a,4b : 로드
5a,5b : 시편 그립7 : 시편
20 : 반사로210 : 본체
211 : 제1본체212,215 : 상측 판상부재
213,216 : 하측 판상부재214 : 제2본체
219,220 : 쉴드부219a,219b : 상측 쉴드부재
220a,220b : 하측 쉴드부재221 : 고정수단
230 : 할로겐 램프240 : 반사체
250 : 지그251 : 지지대
252 : 클램핑 수단255 : 힌지수단
P1 : 제1초점P2 : 제2초점
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치는 상부(2) 및 하부 본체(3)로부터 각각 상하로 길게 설치되는 상측 및 하측의 로드(4a,4b)와 그 선단의 시편 그립(5a,5b)에 의해 장착된 시편(7)을 소정의 고온 조건으로 가열하기 위한 고온로를 포함하는 고온 인장 및 피로시험장치에 있어서,
상기 고온로가 광 집중 가열방식의 반사로(20)로서, 이 반사로(20)가 중앙의 시편 삽입공간을 중심으로 제1(211) 및 제2본체(214)로 분리 구성되어 시편 삽입공간의 개폐가 가능하도록 구성되는 본체(210)와, 상기 제1본체(211)에서 시편 삽입공간을 중심으로 방사상으로 고정 배치되는 다수의 할로겐 램프(230)와, 상기 각 할로겐 램프(230)를 둘러싸도록 설치되어 해당 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛을 시편 삽입공간으로 집중 반사시키는 타원형의 반사체(240)와, 상기 본체(210)를 시험장치(1)에 장착하기 위하여 구비되는 지그(250)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)는 각각 상기 할로겐 램프(230)와 반사체(240)를 사이에 두고 그 상측 및 하측에서 서로 평행하게 횡배치되는 두 개의 판상부재(212와 213, 215와 216)와, 이 두 판상부재(212와 213, 215와 216)를 서로 연결 고정하는 고정수단(221)을 포함하여 이루어지고, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)의 조합시 서로 조합되는 두 판상부재(212와 215, 213과 216)간 일측에 형성된 두 반원형의 홈(217a와 217b)이 하나의 시편 삽입홀을 이루게 되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 상측(212,215) 및 하측 판상부재(213,216)의 각 반원형 홈(217a,217b)에는 반원통형상의 쉴드부재(219a,219b,220a,220b)가 고정 설치되어 제1(211) 및 제2본체(214)의 조합시 각 로드(4a,4b)의 선단 및 시편 그립(5a,5b)을 둘러싸게 되는 원통형 쉴드부(219,220)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 할로겐 램프(230)는 그를 둘러싼 반사체(240)의 제1초점(P1) 위치에 위치되도록 설치되고, 상기 반사체(240)들은 각각의 제2초점(P2)이 시편 삽입공간에서 겹쳐지도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사체(240)는 반사도를 높이기 위하여 내측면이 크롬(Cr) 또는 금(Au)으로 코팅처리된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지그(250)는 상기 제1본체(211)에 좌우 횡방향으로 길게 고정 설치되는 지지대(251)와, 이 지지대(251)의 양 단부에 구비되어 시험장치(1)의 상부 본체(2)와 하부 본체(3)를 상하로 연결하는 가이드 프레임(6)에 체결되는 클램핑 수단(252)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 지지대(251)는 일측의 클램핑 수단(252)을 포함하는 일단부(251a)와, 그 나머지 부분(251b)으로 분리 구성되고 이 두 부분(251a,251b)이 힌지수단(255)으로 연결되어서 상기 일단부(251a)가 후방으로 젖혀질 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 인장 및 피로시험장치를 보여주는 정면도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명에 적용된 반사로의 열려진 상태 및 닫혀진 상태를 보여주는 사시도이며, 도 3a 및 3b는 본 발명에서 반사로의 광원으로부터 방사된 빛이 시편으로 집중되는 상태를 보여주는 상태도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명은 열선 가열방식의 저항로를 배제하고, 그 대신 광원으로부터 방사된 빛을 시편에 집중시켜 로 자체의 온도 상승 없이 시편만 가열하는 광 집중 가열방식의 반사로(reflection furnace)를 채용한 인장 및 피로시험장치에 관한 것이다.
즉, 상기 반사로에서는 소정의 배치형태로 설치된 다수의 광원이 빛을 방사함과 동시에 이 방사된 빛이 반사체를 통해 광원 중앙에 위치된 시편으로 집중되도록 하고, 이 집중된 빛에 의해 시편이 가열되도록 하고 있다.
먼저, 상기 반사로(20)에는 다수의 광원(230) 및 반사체(240)가 고정 설치된 본체(210)가 구비되는 바, 이 본체(210)는 시험을 위하여 반사로(20)가 시험장치(1)에 장착되었을 때 로드(4a,4b) 및 시편 그립(5a,5b)에 의해 미리 장착된 시편(7)을 감쌀 수 있는 구조로 구성된다.
즉, 상기 본체(210)는 광원(230) 중앙의 시편 삽입공간을 중심으로 제1(211) 및 제2본체(214)로 분리 구성된 것으로서, 상기 두 본체(211,214)가 상호간 힌지 결합되어 제2본체(214)가 제1본체(211)에서 횡방향으로 회동됨으로써 두 본체(211,214)가 형성한 중앙의 시편 삽입공간이 개폐되도록 구성된 것이다.
상기 제1(211) 및 제2본체(214)는 그 예로서, 이후 설명될 할로겐 램프(230)와 반사체(240)를 사이에 두고 그 상측 및 하측에서 서로 평행하게 횡배치되는 두 개의 판상부재(212와 213, 215와 216), 이 두 판상부재(212와 213, 215와 216)간 간격을 고정하기 위하여 그 사이에 개재된 채 두 판상부재(212와 213, 215와 216)를 상하로 연결 고정하는 고정수단(221)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제1본체(211)의 상측 판상부재(212)는 그 일측이 중앙을 향하여 'V'자 형태로 오목하게 절개되어 있고, 이 절개부(212a)에 제2본체(214)의 상측 판상부재(215)가 끼워져 조합될 수 있도록, 상기 제2본체(214)의 상측 판상부재(215)는 제1본체(211)의 상측 판상부재(212)의 절개부(212a)에 대응되는 형상을 가진다.
또한, 마찬가지로 상기 제1본체(211)의 하측 판상부재(213)는 그 일측이 중앙을 향하여 'V'자 형태로 오목하게 절개되어 있고, 이 절개부(213a)에 제2본체(214)의 하측 판상부재(216)가 끼워져 조합될 수 있도록, 상기 제2본체(214)의 하측 판상부재(216)는 제1본체(211)의 하측 판상부재(213)의 절개부(213a)에 대응되는 형상을 가진다.
결국, 상기 제2본체(214)가 제1본체(211)로 닫혀지면서 제2본체(214)의 각 판상부재(215,216)는 제1본체(211)의 해당 판상부재(212,213)의 절개부(212a,213a)에 삽입되어 조합되는 바, 이와 같이 두 본체(211,214)가 닫혀진 상태, 즉 각 판상부재(212와 215, 213과 216)가 서로 조합된 상태에서는 상측 및 하측의 판상부재(212와 215, 213과 216)가 전체적으로 육각형상을 이루게 된다.
여기서, 상기 제1본체(211)의 각 판상부재(212,215)의 절개부(212a,213a) 형상이라든지 제1(211) 및 제2본체(214)의 두 판상부재(212와 215, 213과 216)가 서로 조합된 상태에서 이루게 되는 전체적인 형상은 달라질 수 있다.
단, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)의 상측 판상부재(212,215)와 하측 판상부재(213,216)가 각각 조합된 상태(제2본체가 제1본체로 닫혀진 상태)에서는 서로 조합되는 두 판상부재(212와 215, 213과 216)간(제1 및 제2본체의 상측 판상부재간 그리고 하측 판상부재간) 일측에 형성된 두 반원형의 홈(217a와 217b)이 하나의 홀(시편 삽입홀)을 이루게 된다.
또한, 상기 상측(212,215) 및 하측 판상부재(213,216)의 각 반원형 홈(217a,217b)에는 반원통형상의 쉴드부재(219a,219b,220a,220b)가 고정 설치되며, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)가 서로 조합된 상태(제2본체가 제1본체로 닫혀진 상태)에서는 서로 조합되는 두 쉴드부재(219a와 219b, 220a와 220b)가 하나의 원통형상을 이루도록 되어 있다.
즉, 제1(211) 및 제2본체(214)가 조합된 상태에서는 그 상측 판상부재(212,215)에 각각 설치된 두 쉴드부재(219a,219b)가 하나의 원통을 이루어상측 쉴드부(219)를, 그 하측 판상부재(213,216)에 각각 설치된 두 쉴드부재(220a,220b)가 하나의 원통을 이루어 하측 쉴드부(220)를 구성하게 되는 것이다.
결국, 반사로(20)가 시험장치(1)에 장착될 때, 상기와 같이 구성된 상측(219) 및 하측의 쉴드부(220)는 시편(7)의 상/하단부를 각각 고정하고 있는 시험장치(1)의 상측(4a) 및 하측 로드(4b)와, 각 로드(4a,4b)의 선단부에 연결된 시편 그립(5a,5b)을 둘러싸게 되며, 이때 시편(7)은 제1(211) 및 제2본체(214)의 상측 판상부재(212,215)와 하측 판상부재(213,216) 사이의 공간으로 노출되도록 되어 있다.
또한, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)에는 제2본체(214)를 제1본체(211)에 록킹시키는 록킹수단(222)이 구비되며, 이 록킹수단(222)은 제2본체(214)를 제1본체(211)에서 닫혀진 상태로 고정할 수 있는 것이라면 그 어떠한 것으로도 실시 가능하다.
한편, 상기 반사로(20)는 빛을 집중시켜 가열하는 광 집중 가열방식의 고온로인바, 그 열원은 본체(210)에 설치된 다수의 광원(230)이 된다.
상기 광원(230)은 본체(210)에서 시편(7)이 넣어지는 시편 삽입공간을 중심으로 방사상으로 고정 배치되며, 기 공지된 할로겐 램프로 실시되는 것이 바람직하다.
도 2a 및 2b에 도시한 실시예에서는 4개의 할로겐 램프(230)가 제1본체(211)에 설치되고 있고, 이 할로겐 램프(230)들은 제1본체(211)와 제2본체(214)가 형성하는 시편 삽입공간을 중심으로 하여 그 사방(四方)으로 배치되고 있다.
여기서, 도면부호 223은 외부의 전원공급수단(미도시됨)과 연결되는 전원공급용 케이블을 나타내며, 도면부호 224는 전원공급용 케이블(223)을 각 할로겐 램프(230)의 전극에 연결시켜주는 커넥터를 나타낸다.
상기 각 할로겐 램프(230)는 제1본체(211)의 상측 판상부재(212)와 하측 판상부재(213) 사이의 공간에 상하로 길게 고정 설치되는 것으로서, 각 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛은 두 판상부재(212,213) 사이의 공간에서 각 할로겐 램프(230) 주변으로 설치된 각각의 반사체(240)에 의해 반사되어 본체(210) 중앙에 위치된 시편(7)으로 집중되도록 되어 있다.
상기 반사체(240)는 본체(210)의 상측 판상부재(212,213)와 하측 판상부재(215,216) 사이에 개재된 채 고정 설치되는 것으로서, 각 반사체(240)의 전체적인 형상은 타원형이며, 각각 할로겐 램프(230) 주변을 둘러싸도록 설치된다.
여기서, 시편(7)의 방사상으로 위치된 각 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛이 각각의 반사체(240)에서 반사된 후 중앙의 시편(7)으로 집중될 수 있는 것은 타원(ellipse)은 두 초점(focus)(P1,P2)을 가지고 있고 이 두 초점(P1,P2) 중 한 초점, 즉 제1초점(P1)에서 방사된 빛은 다른 한 초점, 즉 제2초점(P2)으로 수렴된다는 원리를 이용한 것으로서, 타원형인 반사체(240)의 제1초점(P1)에 위치된 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛이 각 반사체(240)의 내측면에서 반사된 후 결국 제2초점(P2)으로 집중되게 된다.
즉, 도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 할로겐 램프(230)의 수에 맞추어 다수개의 반사체(240)를 설치할 경우, 제2초점(P2)이 한 지점(P)에서 겹쳐지도록 다수의 반사체(240)를 배치하게 되면, 각 반사체(240)의 제1초점(P1)에 위치된 각 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛은 해당 반사체(240)에서 반사된 후 제2초점(P2)이 겹쳐진 위치(P)로 집중되게 되고, 이 제2초점(P2)들이 겹쳐진 위치(P)에서는 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛이 집중되기 때문에 순간적으로 고온의 조건이 형성될 수 있게 되는 것이다.
물론, 상기 다수의 반사체(240)들을 본체(210)의 시편 삽입공간 주변에 배치함에 있어서, 시편(7) 가열시 각 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛이 본체(210) 중앙의 시편(7)으로 집중되도록 하기 위하여, 상기 각 반사체(240)는 그 제2초점(P2)들이 시편(7)이 위치되는 위치, 즉 본체(210)의 시편 삽입공간에서 겹쳐질 수 있도록 배치되어야 함은 당연할 것이다.
도 3a는 2개의 할로겐 램프(230)가, 도 3b는 4개의 할로겐 램프(230)가 설치됨을 가정하여, 각 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛이 해당 반사체(240)에서 반사된 후 시편(7)으로 집중되는 상태를 보여주고 있다.
여기서, 할로겐 램프(230)와 반사체(240)의 수는 도시한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 그 수가 많으면 많을수록 시편(7)의 가열온도를 빨리 상승시킬 수 있고, 고온 도달시간이 단축될 수 있다.
또한, 상기와 같이 제1초점(P1) 위치에 있는 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛을 제2초점(P2) 위치로 집중 반사시키는 반사체(240)의 내측면에는 반사도를 높이기 위하여 코팅처리를 하는 것이 바람직하며, 빛에 강하고 산화(oxidation)나 부식(corrosion)의 저항성이 큰 크롬(Cr) 또는 금(Au)을 코팅하는 것이 바람직하다.
통상, 금의 반사도는 85%로 크롬의 반사도 60%보다 1.4배 이상 우수한 것으로 알려져 있다.
한편, 상기 반사로(20)는 반사로 본체(210)를 시험장치(1)에 장착하기 위한 지그(jig)(250)를 포함한다.
첨부한 도 4는 본 발명에서 반사로 장착을 위한 지그를 보여주는 평면도로서, 상기 지그(250)는 제1본체(211)의 후부에 좌우 횡방향으로 길게 고정 설치된 지지대(251)와, 이 지지대(251)의 양 단부에 구비된 클램핑 수단(252)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 지지대(251)는 길게 형성되어 그 길이상의 중앙에 제1본체(211)가 위치되도록 설치된다.
상기 클램핑 수단(252)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 시험장치(1)의 상부 본체(2)와 하부 본체(3)를 상하로 길게 연결하는 원형 단면의 가이드 프레임(6)에 체결되는 것으로서, 두 부분으로 분할된 링형구조로 되어 조임볼트(253) 및 너트(254)를 이용해 가이드 프레임(6)을 조여주도록 되어 있다.
또한, 상기 지지대(251)에는 일측의 클램핑 수단(252)을 포함하는 일단부(251a)가 후방으로 젖혀질 수 있게 힌지수단(255)이 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 지지대(251)가 클램핑 수단(252)을 포함하는 일단부(251a)와, 그 나머지 부분(251b)으로 분리 구성되고, 이 두 부분(251a,251b)이 힌지수단(255)으로 연결되어, 반사로(20) 탈거시 상기 일단부(251a)가 클램핑 수단(252) 해제 후 후방으로 젖혀질 수 있게 되어 있는 것이다.
이하, 본 발명의 시험장치(1)를 세팅하는 과정을 설명하면, 먼저 미리 장착된 시편(7)의 높이에 맞추어 반사로(20)를 위치시키고, 지그(250)의 양쪽 클램핑 수단(252)을 가이드 프레임(6)에 체결하여 반사로(20)의 상하 위치를 고정한다.
물론, 상기 반사로(20)는 시편(7)이 제1(211) 및 제2본체(214)의 상측 판상부재(212,215)와 하측 판상부재(213,216) 사이의 공간, 즉 시편 삽입공간에서 모든 반사체(240)에 동시 노출되도록 그 높이가 조절되어야 함은 당연할 것이다.
이후, 제2본체(214)를 닫아 제1본체(211)에 록킹시키고, 각 할로겐 램프(230)에 전원을 공급하면, 각 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛이 해당 반사체(240)에서 시편(7)을 향해 집중 반사되면서 시편(7)을 가열하게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 시험장치(1)에서는 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛을 반사체(240)를 통해 시편(7)으로 집중시켜서 시편(7)만을 가열하도록 구성된 광 집중 가열방식의 반사로(20)를 채용함으로써, 로 자체의 온도 상승 없이 시편(7)의 국부적인 가열이 가능하고, 이에 따라 고온 도달시간의 단축이 가능해진다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 인장 및 피로시험장치에 의하면 시편 가열을 위하여 다수의 할로겐 램프로부터 방사된 빛을 반사체를 통해 시편으로 집중시켜 시편만을 가열하는 광 집중 가열방식의 반사로가 채용됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.
1) 내화벽돌 및 단열체가 구비되어야 하는 기존의 저항로에 대비하여 반사로의 부피가 작고, 탈/장착이 용이해지는 장점이 있다.
2) 열선 교체에 따른 추가 비용이 없고, 열선 교체시마다 새롭게 온도 보정을 실시해야 하는 번거로움도 없다.
3) 시편 특정 부위의 가열이 가능하고, 이에 따라 시편을 고정하는 로드 및 시편 그립이 고가의 고내열성 합금으로 제조되지 않아도 되므로 비용이 절감되는 효과가 있다.
4) 시편만이 가열되는 방식으로서, 기존의 저항로(500℃ 도달시간 약 1.5시간)에 대비하여 시편이 특정 온도까지 도달되는데 걸리는 시간이 크게 단축될 수 있다(500℃ 도달시간 약 5분).

Claims (7)

  1. 상부(2) 및 하부 본체(3)로부터 각각 상하로 길게 설치되는 상측 및 하측의 로드(4a,4b)와 그 선단의 시편 그립(5a,5b)에 의해 장착된 시편(7)을 소정의 고온 조건으로 가열하기 위한 고온로를 포함하는 고온 인장 및 피로시험장치에 있어서,
    상기 고온로가 광 집중 가열방식의 반사로(20)로서, 이 반사로(20)가 중앙의 시편 삽입공간을 중심으로 제1(211) 및 제2본체(214)로 분리 구성되어 시편 삽입공간의 개폐가 가능하도록 구성되는 본체(210)와, 상기 제1본체(211)에서 시편 삽입공간을 중심으로 방사상으로 고정 배치되는 다수의 할로겐 램프(230)와, 상기 각 할로겐 램프(230)를 둘러싸도록 설치되어 해당 할로겐 램프(230)로부터 방사된 빛을 시편 삽입공간으로 집중 반사시키는 타원형의 반사체(240)와, 상기 본체(210)를 시험장치(1)에 장착하기 위하여 구비되는 지그(250)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)는 각각 상기 할로겐 램프(230)와 반사체(240)를 사이에 두고 그 상측 및 하측에서 서로 평행하게 횡배치되는 두 개의 판상부재(212와 213, 215와 216)와, 이 두 판상부재(212와 213, 215와 216)를 서로 연결 고정하는 고정수단(221)을 포함하여 이루어지고, 상기 제1(211) 및 제2본체(214)의 조합시 서로 조합되는 두 판상부재(212와 215, 213과216)간 일측에 형성된 두 반원형의 홈(217a와 217b)이 하나의 시편 삽입홀을 이루게 되는 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상측(212,215) 및 하측 판상부재(213,216)의 각 반원형 홈(217a,217b)에는 반원통형상의 쉴드부재(219a,219b,220a,220b)가 고정 설치되어 제1(211) 및 제2본체(214)의 조합시 각 로드(4a,4b)의 선단 및 시편 그립(5a,5b)을 둘러싸게 되는 원통형 쉴드부(219,220)를 형성하는 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 할로겐 램프(230)는 그를 둘러싼 반사체(240)의 제1초점(P1) 위치에 위치되도록 설치되고, 상기 반사체(240)들은 각각의 제2초점(P2)이 시편 삽입공간에서 겹쳐지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사체(240)는 반사도를 높이기 위하여 내측면이 크롬(Cr) 또는 금(Au)으로 코팅처리된 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 지그(250)는 상기 제1본체(211)에 좌우 횡방향으로 길게 고정 설치되는 지지대(251)와, 이 지지대(251)의 양 단부에 구비되어 시험장치(1)의 상부 본체(2)와 하부 본체(3)를 상하로 연결하는 가이드 프레임(6)에 체결되는 클램핑 수단(252)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 지지대(251)는 일측의 클램핑 수단(252)을 포함하는 일단부(251a)와, 그 나머지 부분(251b)으로 분리 구성되고 이 두 부분(251a,251b)이 힌지수단(255)으로 연결되어서 상기 일단부(251a)가 후방으로 젖혀질 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 반사로를 이용한 고온 인장 및 피로시험장치.
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