KR20050098416A - 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시험편의 상부가 고정되는 상부 고정대와, 소정의 유압 실린더에 의해 승강하도록 설치되는 하부 고정대와, 상기 하부 고정대에 설치하되 일정 인장 속도 이상에서만 시험편을 그립핑하는 죠우를 포함하는 그립 장치를 갖는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법에 있어서, 상기 죠우가 일정 인장 속도 이전에는 상기 시험편과 이격된 그립 간격을 갖도록 제한하되 상기 하부 고정대의 중앙에 상기 죠우와 별도로 서로 다른 크기 및 형상을 갖는 선택형 쐐기들 중 어느 하나를 설치하고, 상기 하부 고정대 적소에 설치하여 상기 쐐기에 의해 제한 받을때까지 상기 하부 고정대를 소정의 가압 수단에 의해 상호 내측으로 오므라지도록 하며, 상기 하부 고정대가 일정 속도로 하강할 때 소정의 쐐기 이탈 수단에 의해 일정 지점에서 상기 쐐기를 상기 하부 고정대에서 순간적으로 이탈시켜 상기 죠우가 상기 시험편을 일정 인장 속도 이상에서 그립핑하도록 하여, 자동차 제작등과 같이 동적 인장 특성이 요구되는 분야에 사용되는 소재에 대한 고속에서의 인장시험을 위하여 죠우와 시험편의 간격을 정확하게 맞추어 고속에서의 시험이 이루어지므로, 소재에 대한 신뢰도가 우수한 데이터의 수집이 가능해지며, 시험편과 죠우의 슬립에 의한 마모를 방지할 수 있다.

Description

고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법{METHOD FOR ADJUSTING GRIP GAP IN HIGH SPEED TENSILE TESTER}
본 발명은 각종 산업에 적용되는 철강 소재 및 프레스 성형에서의 고속 인장 특성을 정량적이고 체계적으로 평가하기 위한 시험방법에 관한 것으로서, 특히 고속 시험편의 고속 인장 시점에서의 정확한 그립 작용을 위하여 시험편의 강성에 맞는 그립 간격을 조절하기 위한 고속 인장 시험기의 시험편 그립 간격 조절 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 금속재료의 기계적 물성평가 기법으로 사용되는 대표적인 시험법은 인장시험법으로, 이를 통하여 항복강도, 인장강도, 가공경화지수, 응력계수, 균일연신율 등의 데이터를 구할 수 있다. 상기 인장 시험법은 시험편에 인장력(tension)을 작용시켜 상술한 기계적 특성을 산출하고, 이를 바탕으로 기계적 특성에 맞는 철강의 적절한 분야로의 적용을 도모하는데 기여한다.
한편, 상기 인장 시험법은 정적 인장 시험법과 동적 인장 시험법으로 나뉠 수 있다. 상기 정적 인장 시험법은 일반적으로 사용하는 방법으로써, 시험편의 양쪽을 고정시키고, 적어도 어느 한쪽을 소정의 유압장치 또는 나삽된 스크류 장치에 의해 인장시켜 시편의 파단시의 기계적 특성을 측정하게 된다.
상기 동적 인장 시험 방법으로는 일반적으로 고속 인장 시험 장치를 사용하게 되는데, 시험편을 일정 속도 이상에부터 인장시키는 방법으로 주로 소재의 동적 물성 평가에 사용된다.
근래들어, 자동차 산업의 발달로 말미암아 고속으로 주행중인 자동차에 발생할 수 있는 외부의 충격, 충돌로 인한 자동차 철강 소재의 기계적 특성이 주로 요구되어 있기 때문에 상기 정적 인장 시험보다는 고속 인장 시험을 선호하고 있는 추세이다.
상술한 고속 인장 시험 장치는 일반적으로, 시험편의 일단을 고정하고 타단을 일정 속도 이상에서 그립 작용을 발생하게 하여 시험편의 순간 인장력을 평가하는 장치이다. 즉, 소정의 그립 장치에 의해 일정 속도 이상에서 시험편을 순간적으로 그립핑하기 때문에 그 전에는 상기 그립 장치와 시험편은 일정 간격으로 이격되어 있어야 한다.
그러나 종래에는 소재의 강도에 따라 그립 장치와 시험편간의 그립 간격이 조절되지 않아 시험편과 그립 장치의 간격이 상대적으로 좁게 셋팅되면 시험중 시험편과 그립장치가 마찰작용을 일으켜 인장 응력이 발생하여 원하는 데이터를 얻을 수 없었으며, 그립 장치와 시험편의 간격이 상대적으로 넓게 셋팅되면 시험중 슬립현상이 발생하여 그립 장치에 마모가 발생되며 이 역시 소망하는 정확한 시험 데이트를 얻을 수 없는 문제점이 발생하게 되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 시험편의 강도에 따라 적절한 그립 간격이 조절되도록 구성되는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소망하는 정확한 데이터를 얻을 수 있도록 구성되는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 시험시 시험편과 그립 장치간의 슬립현상에 따른 마모를 미연에 방지하여 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있도록 구성되는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법을 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 시험편의 상부가 고정되는 상부 고정대와, 소정의 유압 실린더에 의해 승강하도록 설치되는 하부 고정대와, 상기 하부 고정대에 설치하되 일정 인장 속도 이상에서만 시험편을 그립핑하는 죠우를 포함하는 그립 장치를 갖는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법에 있어서, 상기 죠우가 일정 인장 속도 이전에는 상기 시험편과 이격된 그립 간격을 갖도록 제한하되 상기 하부 고정대의 중앙에 상기 죠우와 별도로 서로 다른 크기 및 형상을 갖는 선택형 쐐기들 중 어느 하나를 설치하고, 상기 하부 고정대 적소에 설치하여 상기 쐐기에 의해 제한 받을때까지 상기 하부 고정대를 소정의 가압 수단에 의해 상호 내측으로 오므라지도록 하며, 상기 하부 고정대가 일정 속도로 하강할 때 소정의 쐐기 이탈 수단에 의해 일정 지점에서 상기 쐐기를 상기 하부 고정대에서 순간적으로 이탈시켜 상기 죠우가 상기 시험편을 일정 인장 속도 이상에서 그립핑하도록 함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 고속 인장 시험기의 구성도로써, 시험편(100)의 양단을 고정시키는 상, 하부 고정대(105, 201)와, 상기 상부 고정대(105)가 설치되는 이동 가이드(103)와 상기 하부 고정대(201)가 설치되는 지지부(107)를 포함한다. 상기 지지부(107)의 하측에는 유압 장치(106)가 설치되어 상기 지지부(107)의 상부에서 상기 하부 고정대(201)를 승강시키는 이동 실린더(104)를 유동시킨다. 또한, 상기 지지부(107)의 양측에는 소정의 실린더(101)를 구비하여 상기 이동 가이드(103)를 기둥(102)을 중심으로 상승 또는 하강시키도록 구성한다. 이는 상, 하부 고정대(105, 201)에 고정되는 시험편(100)의 길이에 맞게 인장 시험기의 전체 길이가 조절가능하도록 구성되는 것을 의미한다. 더욱이, 상기 상부 고정대(105)와 이동 가이드(103) 사이에는 소정의 하중 감지 센서(108)를 배치시켜 시험편(100)에서 발생하는 인장 하중을 측정한다. 상기 하중 감지 센서(108)로는 로드셀을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 그립 간격 조절 장치(도 2의 200)는 상기 하부 고정대(201)상에 설치될 수 있다. 상기 하부 고정대상에 설치되는 그립 간격 조절 장치는 사용하는 시험편의 강도에 맞도록 죠우와의 간격 조절이 가능하기 때문에 죠우와 시험편간의 과도한 마찰 및 슬립 현상을 미연에 방지하여 정확한 데이터를 산출할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 장치(200)의 구성도로써, 하부 고정대(201)상에 구성된다. 상기 하부 고정대(201)는 'U'형으로 형성되어 있으며, 상단부는 외압에 의해 오므러들 수 있는 탄성을 가지고 있다. 상기 'U'형 하부 고정대(201)의 좌우 양측에는 적어도 하나의 가압 수단(조임 수단)이 구비된다. 상기 가압 수단으로는 외주면상에 나사홈이 형성된 스프링 바(205)와 상기 스프링 바(205)에 나삽되어 체결정도에 따라 상기 하부 고정대(201)를 오므러들게 하는 볼트(204)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 상기 스프링 바(205)의 하부 고정대(201)상에 관통된 단부는 후술될 죠우(206)에 고정된다.
상기 하부 고정대(201)의 일정 기울기를 갖는 중앙에는 시험편(100)을 장착할 수 있는 소정의 기울기가 있는 경사 구조로 형성된 죠우(206)가 설치된다. 바람직하게는 상기 죠우 외면의 기울기는 상기 하부 고정대(201)의 내면의 기울기와 상응하도록 형성된다. 따라서 상기 볼트(204)에 의해 상기 하부 고정대(201)를 조이면 상기 죠우(206)는 상기 하부 고정대(201)의 내면에 밀려 시험편(100)의 외면 근처까지 접근하게 된다.
또한, 상기 하부 고정대(201)의 중앙에는 역시 외면이 테이퍼진 일정 기울기를 갖는 쐐기(203)가 상기 죠우(206)와 별도의 위치에 설치된다. 이때, 상기 쐐기(203)는 볼트(204)에 의해 하부 고정대(201)가 조여지는 과정에는 상기 죠우(206)가 상기 시험편(100)과 접촉하지 않는 일정 간격을 갖도록 지지해 줄 수 있는 기울기를 갖도록 형성되어야 한다. 따라서, 상기 죠우(206)의 중앙에 시험편(100)을 위치시키고 쐐기(203)와 함께 하부 고정대(201)의 중앙에 설치하고 볼트(204)로 조이게 되면, 상기 쐐기(203)에 의해 상기 죠우(206)와 시험편(100)은 근접한 거리까지는 위치되나 서로 접촉하지 않는 상태가 된다.(도 2의 요부 도면 참조)
그후, 상기 하부 고정대(201)의 일측 또는 양측에는 적어도 하나의 가이드 바(202)가 설치된다. 상기 가이드 바(202)는 상기 하부 고정대(201)의 일측에 길이 방향으로 설치되어, 상기 유압 장치(도 1의 106)에 의해 구동하는 이동 실린더(도 1의 104)에 의해 상기 하부 고정대(201)가 승강 운동을 할때 가이드 역할을 하게 된다. 또한, 상기 가이드 바(202)는 상기 쐐기(203)를 각각 관통하여 아이들 운동을 할 수 있도록 하고, 상기 쐐기(203)의 하면에 걸릴 수 있도록 일정 위치에 직경이 상태적으로 큰 단차부(207)를 구비한다. 이는 이동 실린더(도 1의 104)에 의해 하부 고정대(201)가 고속으로 하강할 때, 상기 쐐기(203)가 상기 가이드 바(202)의 단차부(207)에 걸려 하부 고정대(201)에서 순간적으로 이탈시키고, 결과적으로 상기 죠우(203)가 순간적으로 상기 시험편(100)을 그립핑할 수 있도록 하기 위함이다. 더욱 상세하게는, 서로 다른 크기나 기울기를 갖는 쐐기들을 상기 하부 고정대에 선택적으로 적용시키게 되면 상기 죠우(203)와 시험편(100)간의 그립 간격(이격 거리)을 소망하는 간격(도 2의 t)으로 조절할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 인장 시험기의 쐐기가 하부 고정대에서 이탈된 상태를 도시한 도면으로써, 본 발명에 따른 그립 간격 고정 장치의 동작 관계는 하기와 같다.
먼저 시험편(100)을 상부 고정대(105)에 조립된 죠우에 완전히 고정하고, 시험편(100)의 하부는 죠우(206)가 조립된 하부 고정대(201)의 죠우(206) 사이에 끼운다. 그후 일정 기울기를 갖는 쐐기(203)를 조립부(201)의 중앙 부분에 끼우고 측면에서 조임볼트(204)를 조이면 스프링 바(205)가 인장되고, 하부 고정대는(201)는 압축(상후 오므라들게 되는것)을 하게 되는데 기울기를 가진 쐐기(203)에 의하여 더 이상의 압축은 되지 않고 죠우(06)와 시험편(100)의 간격이 일정하게 유지된다.
그후, 이렇게 조립된 인장용 시험편(100)의 고정작업이 완료되면,다음 유압밸브(106)가 오픈 되면서 이동실린더(104)가 하부로 이동하여 가이드 바(202)의 단차부(207)가 쐐기(203)의 하부가 접촉되면서 쐐기(203)가 조립부(201)와 이탈되어지며, 이때 인장력을 받고 있던 조임볼트(204)가 압축되어 조립부(201)에 조립된 죠우(206)가 시험편(100)을 그립핑하면서 인장 시험이 가능하도록 한다. 이때 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을 발생하도록 하는데 간격 발생조건은 시험 결과 하기 <표 1>과 같이 설정하는 것이 가장 바람직하였다.
상기 <표 1>에 기재되어 있는 바와 같이, 소재의 인장강도가 100Mpa이하인 소재인 경우에는 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을0.1mm이하로 맞춘다. 간격이 0.1mm이상이 되면 고속에서 이동하는 조립부(201)가 안쪽으로 기울어지면서 죠우(206)가 시험편(100)을 잡는데 과다 시간이 소요되므로 죠우(206)가 시험편(100)을 잡는 순간 죠우(206)의 미끌림 현상이 발생하여 정확한 데이터를 얻기 힘들다. 상기와 같은 이유로 소재의 강도에 따라 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을 인장강도에 따라달리 하여야 하는데, 소재의 인장강도가 101~300Mpa이면 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을0.08mm로 하며, 소재의 인장강도가 301~500Mpa이면 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을0.06mm로 하며, 소재의 인장강도가 501~800Mpa이면 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을0.04mm로 하며, 소재의 인장강도가 801~1000Mpa이면 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을0.03mm로 하며, 소재의 인장강도가 1000Mpa이상이면 죠우(206)와 시험편(100)의 간격을0.01~0.02mm로 맞추어 고속인장 시험을 하는 것이 바람직하였다.
분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 고속 인장 시험기에 의한 시험편 그립 간격 조절 방법은 자동차 제작등과 같이 동적 인장 특성이 요구되는 분야에 사용되는 소재에 대한 고속에서의 인장시험을 위하여 죠우와 시험편의 간격을 정확하게 맞추어 고속에서의 시험이 이루어지므로, 소재에 대한 신뢰도가 우수한 데이터의 수집이 가능해지며, 시험편과 죠우의 슬립에 의한 마모를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고속 인장 시험기의 구성도;
도 2는 본 발명에 따른 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 장치의 구성도; 및
도 3은 본 발명에 따른 고속 인장 시험기의 쐐기가 하부 고정대에서 이탈된 상태를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 시험편 101: 실린더
102: 고정바 103: 이동 가이드
104: 이동실린더 105: 상부 고정대
106: 유압장치 107: 지지부
108: 하중감지센서 200: 그립 간격 조절 장치
201: 하부 고정대 202: 가이드 바
203: 쐐기 204: 조임볼트
205: 스프링 바 206: 죠우(jaw)
207: 단차부

Claims (5)

  1. 시험편의 상부가 고정되는 상부 고정대와, 소정의 유압 실린더에 의해 승강하도록 설치되는 하부 고정대와, 상기 하부 고정대에 설치하되 일정 인장 속도 이상에서만 시험편을 그립핑하는 죠우를 포함하는 그립 장치를 갖는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법에 있어서,
    상기 죠우가 일정 인장 속도 이전에는 상기 시험편과 이격된 그립 간격을 갖도록 제한하되, 상기 하부 고정대의 중앙에 상기 죠우와 별도로 서로 다른 크기 및 형상을 갖는 선택형 쐐기들 중 어느 하나를 설치하고;
    상기 하부 고정대 적소에 설치하여 상기 쐐기에 의해 제한 받을때까지 상기 하부 고정대를 소정의 가압 수단에 의해 상호 내측으로 오므라지도록 하며;
    상기 하부 고정대가 일정 속도로 하강할 때, 소정의 쐐기 이탈 수단에 의해 일정 지점에서 상기 쐐기를 상기 하부 고정대에서 순간적으로 이탈시켜 상기 죠우가 상기 시험편을 일정 인장 속도 이상에서 그립핑하도록 함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 고정대의 죠우 및 쐐기가 설치되는 중앙 부분은 하방으로 향할 수록 폭이 좁은 일정 기울기를 갖는 테이퍼진 경사면으로 형성하고, 상기 죠우 및 쐐기 역시 상기 경사면과 상응한 경사를 갖도록 형성하여 원활한 쐐기 이탈을 도모함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 시험편의 강도에 따라 죠우와 시험편 간의 이격되는 그립 간격을 조절하기 위하여 상기 하부 고정대에는 상기 크기가 서로 다른 쐐기들 중 특정 쐐기를 설치할 수 있음을 특징으로 하는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 수단은,
    상기 하부 고정대의 좌우 측면상에 관통 설치되어 그 단부를 상기 죠우에 고정시키되, 외면에는 나사산이 형성되는 스프링 바;
    상기 하부 고정대의 외측에서 상기 스프링 바에 나삽되는 볼트를 포함하여,
    상기 볼트의 체결 동작에 의해 상기 하부 고정대가 상호 내측으로 오므라지도록 함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 쐐기 이탈 수단으로는 상기 하부 고정대의 길이 방향으로 적어도 하나의 가이드 바를 상기 쐐기에 관통하도록 설치하여, 상기 하부 고정대가 하강할 경우 상기 가이드 바의 하측에 형성되는 단차부에 상기 쐐기가 걸려 상기 하부 고정대에서 상기 쐐기를 이탈시키도록 하여 순간적으로 상기 죠우가 상기 시험편을 그립핑하도록 함을 특징으로 하는 고속 인장 시험기의 그립 간격 조절 방법.
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