KR20120004461U - 인장 시험편용 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 일정한 곡률로 휘어진 소형 인장 시험편의 곡률에 따른 분포 하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴 저항에 따른 데이타 값을 정확하게 측정하는 것이 가능한 인장 시험편용 고정장치에 관한 것으로, 상부 인장부(100a)와 하부 인장부(100b) 및 이에 고정되는 고정봉(102)을 갖는 인장시험기에, 인장 시험편(20)을 장착하는 인장 시험편용 고정장치에 있어서, 상기 인장 시험편(20)의 일 측부에는 절취부(24) 및 두께 방향으로 천공된 고정홀(22a),(22b)이 형성되고, 상기 인장 시험편(20)의 고정홀(22a),(22b)에는 고정봉(102)이 억지끼움 되어 위치조절되므로써, 인장 시험편(20)이 이론 중심 가상선에서 위치고정된 상태에 균일한 분포하중을 가하여 시험을 원활하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Description

인장 시험편용 고정장치{APPARATUS FOR FIXING SPECIMEN FOR TENSILE TEST}

본 고안은 인장 시험편용 고장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 곡률로 휘어진 소형 인장 시험편의 곡률에 따른 분포 하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴 저항에 따른 데이타 값을 정확하게 측정하는 것이 가능한 인장 시험편용 고정장치에 관한 것이다.

예컨대, 원자력 발전소 등과 같은 곳에서는 취급물질이 누출되는 위험성에 노출될 수 있는 배관 계통의 구조물에 파단전 누설 설계 개념을 적용하기 위해서는 배관 계통 구조물에 대한 파괴 특성치를 정확히 구할 필요가 있다.

그러나 현재는 파괴 특성치를 좀처럼 쉽게 구하지 못하고 있는 실정이다.

배관 계통 구조물을 대상으로 파괴 특성치를 얻기 위해서는 많은 양의 배관의 확보와 시험 장치 등의 설비 구축에 많은 비용 및 시간이 소요되기 때문에 실(實)배관의 실증 시험을 수행하는 것이 매우 어려운 실정이다.

따라서, 표준 인장 시험편을 대상으로 한 시험을 통하여 재료의 파괴 특성치를 구하고, 배관 계통 구조물의 구조 해석을 수행하여 파괴 특성을 평가하게 된다. 하지만 표준 시험편의 경우, 기하학적 형상에서 배관의 곡률을 고려하지 하지 않고 있으며, 치수 등에 따른 구속 효과(constraint effect)에 의해서 시험을 통해 얻은 파괴 특성이 실제와는 다르게 나타나고 있다.

도 1 및 도 2는 ASTM에서 제시하는 표준 인장 시험편인 CT 시험편(11)과 SENB(single edge notched bending) 시험편(12)을 나타내고 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 표준 인장 시험편에 의하면, 인장 시험편 형상 및 인장 시험 방법이 표준화되어 있다는 장점이 있지만, 배관의 곡률 및 두께로 인한 시험편 제작에 많은 제약이 따르고 있을 뿐만 아니라, 크기 및 형상의 변화로 인해 발생되는 구속 효과의 영향에 대한 보정이 필요한 문제점이 상존하고 있다.

또한, 도 3 및 도 4 는 실배관 파괴 인장 시험편을 나타내는 것으로, 배관의 크기 및 형상이 실제 사용되고 있는 것과 동일한 것을 사용하기 때문에, 구속 효과의 영향에 대한 보정이 필요 없는 장점이 있으나, 3점 굽힘 시험이나 4점 굽힘 시험에 필요한 지그(14),(15)의 가공으로 배관의 곡률에 따른 고려가 어렵고, 파괴인성 시험을 수행하기 위한 시험편(18)의 길이가 보통 3?6m정도로 길다는 단점이 있다.

따라서, 상기와 같은 인장 시험편 및 방법으로는, 배관의 곡률을 고려하여 배관 재료의 파괴저항을 평가할 수 있는 시험편으로 제시된 휘어진 CT(curved CT) 시험편을 사용하고 있다.

그러나, 표준 인장 시험편의 경우 두께방향으로 휘어져 있지 않아서 균열의 직진성이 확보되고, 인장 시험편 두께 방향에 하중이 일정하게 작용하는 반면에, 휘어진 CT 인장 시험편의 경우 두께방향으로 휘어진 형상을 가짐에 따라 수직 하중 이외의 두께 방향의 위치에 따라 달라지는 추가적인 모멘트가 발생 되고, 이러한 모멘트 발생에 의해 좌우측의 균열 진전 정도가 달라지기 때문에 평가되는 파괴 특성치의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.

또한, 도 5 은, 기존의 인장 시험편에 있어, 절취 선단부(25)를 나타내는 도면으로, 이론상 중심 가상선(A)과, 실제 중심 가상선(B)이 서로 일치하지 않기 때문에 일정한 곡률로 휘어진 CT 인장 시험편의 내경이 외경보다 균열이 많이 진전되기 때문에 균열의 선단부 양쪽의 균열의 직진성을 확보하기 어려운 문제점을 안고 있다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이 휘어진 CT 인장 시험편(20)을 기존의 지그에 장착해서 사용할 시에는 인장 시험편(20) 자체가 휘어진 형상을 가지고 있기 때문에, 절취부(24)의 절취 선단부(25)에 작용하는 분포하중의 중심이 인장 시험편(20) 중앙에 위치하지 않은 문제점으로 인해 측정치를 정확하게 측정할 수 없는 실정이다.

따라서, 본 고안은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일정한 곡률로 휘어진 소형 인장 시험편의 곡률에 따른 분포 하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴저항에 따른 데이타 값을 정확하게 측정하는 것이 가능한 인장 시험편용 고정장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상부 인장부와 하부 인장부 및 이에 고정되는 고정봉을 갖는 인장시험기에, 인장 시험편을 장착하는 인장 시험편용 고정장치에 있어서, 상기 인장 시험편의 일 측부에는 절취부 및 두께 방향으로 천공된 고정홀이 형성되고, 상기 인장 시험편의 고정홀에는 고정봉이 억지끼움 되어 위치조절되도록 구성된다.

상기 고정홀의 내측부에는 암나사산이 형성되고, 상기 고정봉의 외주의 일부에는 길이방향으로 수나사산이 형성된다.

또한, 상기 고정봉의 양단에는 핀홀이 형성되고, 이 핀홀에 고정핀이 끼워져 고정된다.

또한, 상기 고정봉에 형성된 수나사산에는 인장 시험편을 고정시키는 고정 너트가 끼워져 고정된다.

본 고안의 청구항 1 기재의 구성에 의하면, 일정한 곡률로 휘어진 소형 인장 시험편의 곡률에 따른 분포 하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴 저항에 따른 데이타 값을 정확하고 신속하게 측정하는 것이 가능한 효과가 있다. 또한, 고정홀의 내측부에 암나사산을 형성시키고, 상기 고정봉의 외주 일부에는 길이방향으로 수나사산을 형성시켜 인장 시험편을 고정시키므로써, 인장 시험편이 어느 한쪽에 편중되지 않고 두께방향에 고른 분포하중을 가할 수 있어 측정 오차를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 청구항 2 기재의 구성에 의하면, 고정봉에 핀홀을 형성하고, 이 핀홀에 고정핀을 끼워 고정하므로써, 고정봉이 길이방향으로 이동되는 것을 방지하기 때문에 측정 오차범위를 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 청구항 3 기재의 구성에 의하면, 상기 고정봉에 고정 너트를 끼워 인장 시험편이 고정봉의 길이방향으로 이동되지 않도록 확실히 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 표준 인장편을 나타내는 도면.
도 2 는 종래의 표준 SENB 인장편을 나타내는 도면.
도 3 은 종래의 실배관 파괴인성 인장편을 나타내는 도면.
도 4 는 종래의 또다른 실배관 파괴인성 시험의 인장편을 나타내는 도면.
도 5 는 종래의 인장편의 이론 중심 가상선 및 실제 중심 가상선을 나타낸 도면.
도 7 은 본 고안의 인장 시험편용 고정장치를 나타내는 도면.
도 8 은 본 고안의 인장 시험편용 고정장장치의 사용상태를 나타내는 도면.

이하, 본 고안의 인장 시험편용 고정장치의 구성을 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명키로 한다.

도 7 은 본 고안의 배관 인장 시험편용 고정장치를 나타내는 도면이고, 도 8 은 본 고안의 인장 시험편용 고정장치의 사용상태를 나타내는 도면이다.

본 고안의 일정 곡률로 휘어진 인장 시험편을 고정하기 위한 장치에 있어, 상세한 설명에서 설명한 바 있는 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 병기하므로써, 상세한 설명을 생략키로 한다.

본 고안의 인장 시험편용 고정장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 시험용으로 곡면상의 배관으로 부터 채취한 인장 시험편(20)의 일측에 절취 선단부(25)를 갖는 절취부(24)를 형성시킨다.

상기 인장 시험편(20)에 형성된 절취부(24)의 양측부에는 고정홀(22a),(22b)이 각각 형성된다.

이렇게 마련한 인장 시험편(20)을, 양측부로 이동되는 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)와 이에 고정시키는 고정봉(102)을 갖는 인장 시험기에 장착하기 위해 곡면을 갖는 인장 시험편(20)에 형성된 고정홀(22a),(22b)에 고정봉(102)을 억지끼움하여 고정시킨다.

상기와 같이 고정봉(102)을 인장 시험편(20)에 형성된 고정홀(22a),(22b)에 억지끼움으로 고정함에 있어, 인장시험기의 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)에 인장편(20)의 두께방향으로 고른 분포하중을 가할 수 있도록 억지끼움된 위치를 조절하여 인장시킬 수 있다.

따라서, 상기와 같이 고정봉(102)을 인장 시험편(20)의 고정홀(22a),(22b)에 억지끼움으로 빠르게 끼워 고정시킬 수 있어 측정 작업에 걸리는 시간을 현저하게 줄일 수 있다.

본 고안에 있어서는, 고정력을 좀 더 높인 상태에서 인장시험을 실시할 수 있도록, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 인장 시험편(20)의 고정홀(22a),(22b)의 내측부에 암나사산이 형성되어 있다.

상기와 같이 고정홀(22a),(22b)에 암나사산(23)을 형성시키고, 이와 맞물려 고정될수 있도록 고정봉(102)에 길이방향으로 수나사산(101)을 형성시킨 후, 상기 수나사산(101)을 인장 시험편(20)의 암나사산(23)을 나사 결합하여 체결하면서 인장 시험편(20)을 고정봉(102)의 수나사산(101)을 따라 이동시켜 도 5 에 도시된 이론 중심 가상선(A)의 위치상으로 쉽게 고정시킬 수 있다.

이와 같이 인장 시험편(20)을 고정봉(102)에 의해 고정시킴과 동시에 이론 중심 가상선(A)의 위치까지 동시에 맞출 수 있기 때문에 고정 작업 및 측정작업시간을 줄일 수 있다. 특히 본 고안에 있어서는, 고정봉(102)상에 수나사산(101)을 형성시키므로 이를 통해 고정되는 인장 시험편(20)의 암나사산(23)이 이동되면서 세밀한 고정작업을 행할 수 있다.

또한, 본 고안 중, 상기 고정봉(102)의 양단부에는 핀홀(103)이 형성되어 있어, 상기 고정봉(102)이 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)에 끼워진 후 핀홀(103)에 고정핀(105)을 끼워 고정시키므로 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)의 인장 시험시에 길이방향으로 빠지는 일이 없을 뿐만 아니라, 고정핀(105)에 의해 그 길이가 일정하게 고정된 상태를 유지하므로써 인장시험시 발생되는 인장력의 분포하중을 균일하게 가할 수 있다.

본 고안은 특히, 상기 고정봉(102)의 일부에 길이방향을 따라 형성된 수나사산(101)에 끼워진 인장 시험편(20)은 쉽게 고정봉(102)의 길이방향으로 이동되지 않으면, 고정력을 높이기 위해 고정봉(102)의 길이방향에 끼워져 고정되어 있는 인장 시험편(20)이 어느쪽으로도 밀리지 않도록 고정 너트(109)가 추가로 끼워져 고정된다.

상기 고정봉(102)에 끼워져 고정되는 고정너트(109)는, 고정봉(102)에 형성된 수나사산(101)에 의해 회전되면서 고정되기 때문에 일단 고정된 상태에서는 고정봉(102)의 길이방향으로는 인장 시험편(20)이 이동할 수 없을 정도의 고정력을 가지고 있다.

이와 같이 구성된 본 고안에 있어, 고정봉(102)의 수나사산(101) 및 인장 시험편(20)에 형성된 암나사산(23)과, 고정봉(102)에 추가로 끼워져 고정되는 고정 너트(109)에 의해 도 8에 도시된 바와 같이 인장 시험편(20)의 두께의 정중앙에 고른 분포하중이 가해지도록 중심선을 맞추어 인장 작업을 실시할 수 있다.

20: 인장편
22a,22b: 고정홀
23: 암나사산
24: 절취부
25: 절취 선단부
100a:상부 인장부
100b: 하부 인장부
101: 수나사산
102: 고정봉
103: 핀홀
105: 고정핀
109: 고정 너트

Claims (3)

1. 상부 인장부(100a)와 하부 인장부(100b) 및, 상기 상부 인장부(100a)와 하부 인장부(100b)에 인장 시험편(20)을 각각 고정시켜주는 고정봉(102)을 포함하는 인장 시험편용 고정장치에 있어서,
   상기 인장 시험편(20)의 일 측부에는 절취부(24) 및 두께 방향으로 천공된 고정홀(22a),(22b)이 형성되고,
   상기 인장 시험편(20)의 고정홀(22a),(22b)의 내측부에는 암나사산(23)이 형성되고,
   상기 고정봉(102)의 외주의 일부에는 길이방향으로 수나사산(101)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인장 시험편용 고정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정봉(102)의 양단에는 핀홀(103)이 형성되고, 이 핀홀(103)에 고정핀(105)이 끼워져 고정됨을 특징으로 하는 인장 시험편용 고정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 추가로, 인장 시험편(20)을 고정시키는 고정 너트(109)가 상기 고정봉(102)에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 인장 시험편용 고정장치.

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