KR20120012058A - Apparatus and method for fatigue testing machine at low temperatures combined with cycle refrigerant spray - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 극저온 환경에 사용되는 부품의 회전굽힘 피로를 시험하도록 저온 환경을 제공하기 위해 피로 시험 장치에 순환형 냉매 분사장치를 부착시키도록 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a low temperature fatigue test apparatus equipped with a circulating refrigerant injector, and more particularly, to a low temperature environment for testing a rotation bending fatigue of a component used in a cryogenic environment. It relates to a low-temperature fatigue test apparatus and method equipped with a cyclic refrigerant sprayer to attach.
최근 천연가스 등의 자원개발을 목적으로 극지방으로의 진출이 활발해지면서 라인파이프 강, 극지방 구조물 등과 같은 극지용 설비들과 더불어 로켓 엔진 노즐부와 같이 극저온 환경에서 사용되는 부품 및 장치들의 사용이 증가하고 있다.With the recent expansion into the polar regions for the purpose of resource development such as natural gas, the use of polar facilities such as linepipe steel and polar structures, along with the use of parts and devices used in cryogenic environments such as rocket engine nozzles, have.
저온환경에서 사용되는 이러한 재료들은 사용도중 반복적인 하중이 부과되는 경우가 대부분이므로 이러한 반복적인 하중이나 변형에 의해 갑작스럽게 파단되는 피로파괴에 노출되게 된다.These materials used in low temperature environments are often subjected to repeated loads during use, so they are exposed to fatigue failures that are suddenly broken by such repeated loads or deformations.
이러한 갑작스런 피로파단으로 인한 비용적 손실과 인명사고를 예방하기 위해 저온 신뢰성을 좌우하는 저온 피로 특성 평가 기술이 절실히 요구되어 있다.In order to prevent cost loss and casualties due to such sudden fatigue failure, there is an urgent need for a technique for evaluating low temperature fatigue characteristics that determines low temperature reliability.
종래의 저온 고주기 피로 시험기는 시편 주위를 둘러싸고 있는 폐쇄된 챔버에 액체 헬륨 또는 액체 질소를 넣고 일축 인장과 압축을 반복시험을 하는 형태로 이루어져 있는데, 시험 속도가 최대 50Hz/sec로 제한되어 있어 107 사이클까지 실험하는 고주기 피로 시험의 경우 미파단 시편 하나당 56시간 가량의 장시간의 실험 시간이 요구된다. Conventional low temperature high cycle fatigue tester is a type that repeats the uniaxial tension and compression test with liquid helium or liquid nitrogen in a closed chamber surrounding the specimen.The test speed is limited to 50Hz / sec. High cycle fatigue tests of up to seven cycles require approximately 56 hours of test time per unsuccessful specimen.
이러한 문제를 해결하기 위해 초음파 발생기를 이용한 피로시험기에 저온 챔버를 장착하여 초당 20,000Hz로 시험하는 장비가 개발되었으나 이 경우 시편의 형상이 매우 제한적인 문제를 가지고 있다.In order to solve this problem, a device for testing at 20,000 Hz per second by using a low temperature chamber in a fatigue tester using an ultrasonic generator has been developed, but in this case, the shape of the specimen has a very limited problem.
앞서 설명한 바와 같은 종래의 유압식 일축 피로 시험을 수행하는 대다수의 기기와 달리, 임의의 무게를 가하여 시편을 휘도록 만들고 이를 회전시켜 피로 성능을 측정하는 기기를 회전굽힘 피로시험이라 한다.Unlike most devices that perform the conventional hydraulic uniaxial fatigue test as described above, a device that bends the specimen by applying arbitrary weight and rotates it to measure the fatigue performance is called a rotation bending fatigue test.
상기 회전굽힘 피로시험장치는 휜 시편의 바깥쪽과 안쪽에는 각각 인장력 및 압축력이 인가되며, 회전을 통해 휘는 지점이 변화하면서 시편 전체에 인장-압축의 반복응력이 가해지게 되는 것이다.The rotation bending fatigue test apparatus is applied to the outer and inner sides of the test specimen, the tensile force and the compressive force, respectively, the bending point is changed through the rotation is to be subjected to the tensile-compression repeated stress throughout the specimen.
이와 관련하여 회전 굽힘 피로시험 장치 기술에 대해 살펴보면, 특허공개번호 2000-0031968호인 '압축공기 냉각 방식을 이용한 고무의 진동피로 시험방법'에 제시된 바와 같이 압축공기를 분사하는 방식을 갖고 있다.In this regard, the rotation bending fatigue test device technology has a method of spraying compressed air as shown in Patent Publication No. 2000-0031968, 'Vibration fatigue test method of rubber using compressed air cooling method'.
이는 프레임의 상/하측에 대향 설치되어 고무시편을 압착 지지하는 상하부 압착판 및 이 압착판을 진동시키기 위한 구동수단을 구비하는 진동피로시험장치의 상/하부 압착판 사이에 시험용 고무시편을 장착하는 단계와, 상기 구동수단을 가동하여 상기 압착판 사이에 놓여진 고무시편에 진동을 가하는 단계와, 진동에 따른 상기 고무시편의 온도상승을 방지할 수 있도록 상기 고무시편의 일측면으로 냉각 압축된 공기를 분사하는 단계로 이루어진다. It is installed on the upper / lower side of the frame so as to mount the test rubber specimen between the upper and lower pressing plates of the vibration fatigue test apparatus having upper and lower pressing plates for crimping and supporting the rubber specimens and driving means for vibrating the pressing plates. And operating the driving means to apply vibration to the rubber specimen placed between the pressing plates, and to cool the air compressed to one side of the rubber specimen so as to prevent the temperature increase of the rubber specimen due to the vibration. Spraying step.
그러나 상기 특허의 경우, 온도상승을 방지하기 위해 압축된 공기를 분사하는 방식이므로 시편의 온도를 극저온으로 냉각하는 것이 불가능하다.However, in the case of the patent, it is impossible to cool the temperature of the specimen to cryogenic temperature because the compressed air is injected to prevent the temperature rise.
또한 회전 굽힘 피로시험 장치와 관련된 또 다른 기술로는 특허공개번호 1999-0043796호인 '비금속재료의 저온 충격 시험장치'이다.In addition, another technology related to the rotational bending fatigue test apparatus is a 'cold impact test apparatus for non-metallic materials' Patent Publication No. 1999-0043796.
상기 기술은 일정한 온도를 유지할 수 있도록 온도제어수단이 구비되며 내부에 공간부를 형성하고 있는 몸체와, 몸체의 공간부에 위치하고 다수대의 시편을 고정할 수 있도록 하는 고정수단과, 상기 몸체의 상부에 마련되며 시편에 충격을 가할 수 있도록 하는 타격수단과, 상기 타격수단을 조절하여 시편에 주는 타격강도를 제어하는 타격조절수단과, 시편의 타격시에 상기 고정수단의 회동을 방지할 수 있도록 하는 회동방지수단과, 시편의 온도환경이 외부에 영향을 받지 않도록 온도환경을 외부와 격리시킬 수 있도록 하고 있다. The technology is provided with a body having a temperature control means to maintain a constant temperature and forming a space therein, a fixing means for fixing a plurality of specimens located in the space of the body, and provided on the upper portion of the body And a striking means for impacting the specimen, a striking means for controlling the striking force applied to the specimen by adjusting the striking means, and an anti-rotation preventing the rotation of the fixing means in the event of the striking of the specimen. The means and the specimen allow the temperature environment to be isolated from the outside so that the temperature environment of the specimen is not affected by the outside.
그러나 이 역시 시편과 외부와의 격리를 위한 별도의 공간이 필요하며 장시간 사용시 지속적인 온도유지를 위해 비용적, 에너지적 손실이 크다는 단점이 있다. However, this also requires a separate space for the separation between the specimen and the outside, and has a disadvantage in that the cost and energy losses are large for continuous temperature maintenance over a long period of use.
즉, 상기의 종래 저온 피로시험기는 사용하는 냉매의 온도에 따라 특정 온도 하에서만 시험이 가능하므로 넓은 온도 범위에서의 피로특성 분석을 위해서는 상온에서 극저온까지의 온도조절이 가능한 저온 피로시험기가 요구되는 실정이다.
That is, since the conventional low temperature fatigue tester can be tested only at a specific temperature according to the temperature of the refrigerant used, a low temperature fatigue tester capable of controlling the temperature from room temperature to cryogenic temperature is required for the fatigue characteristic analysis in a wide temperature range. to be.
따라서 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 빠른 속도로 피로시험이 가능한 회전굽힘 피로시험 장치를 이용하여 피로시험 시간을 단축하도록 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치를 제공하기 위함이다.Therefore, an object of the present invention for solving the above problems, to provide a low-temperature fatigue test apparatus with a cyclic refrigerant sprayer to reduce the fatigue test time by using a rotational bending fatigue test apparatus capable of rapid fatigue test. For sake.
또한 본 발명의 목적은, 상기 회전굽힘 피로시험 장치에 두가지 냉매의 양적 조절을 통해 0~-196℃까지 온도 조절이 가능한 혼합냉매를 피로시험동안에 자체적으로 순환/공급하는 분사장치를 부착하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법을 제공하기 위함이다.
In addition, an object of the present invention, the cyclic type is attached to the rotational bending fatigue test apparatus attached to the injection device for circulating / supplying the mixed refrigerant capable of temperature control up to 0 ~ -196 ℃ through the quantitative control of the two refrigerants during the fatigue test To provide a low temperature fatigue test method with a refrigerant injector.
상기한 본 발명의 목적은 저온 피로 시험 장치에 있어서, 시편의 양 단을 각각 한 쌍의 회전체가 고정되게 잡고 있으며, 양 회전체의 일 측을 무게추와 연결시켜 시편 방향으로 기울어지도록 함으로써 시편에 회전굽힘이 발생하도록 하는 회전굽힘 시험부와; 상기 시편의 회전굽힘 전에 등온상태가 될 때까지 냉매가 계속적으로 순환되면서 시편 상에 부어지도록 하는 냉매순환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치에 의해 달성된다.In the low temperature fatigue test apparatus, the object of the present invention is to hold a pair of rotating bodies fixed to both ends of the specimen, respectively, and to connect the one side of both rotating bodies with the weight to tilt the specimen A rotary bending test part for causing a rotary bending to occur; It is achieved by a low temperature fatigue test apparatus equipped with a circulating coolant injector, characterized in that it comprises a refrigerant circulating unit which is continuously circulated until the isothermal state before rotational bending of the test piece is poured on the test piece. .
또한 본 발명은, 상기 냉매는 이소펜탄과 액체질소의 혼합액으로 구성되며, 액체질소를 투입하여 원하는 온도까지 이소펜탄을 냉각시킨 후 이를 시편에 분사시키는 것이 바람직하다.In addition, the present invention, the refrigerant is composed of a mixture of isopentane and liquid nitrogen, it is preferable to cool the isopentane to a desired temperature by injecting liquid nitrogen and then sprayed on the specimen.
또한 본 발명은 상기 냉매순환부는, 시편 상부에 위치하며 냉매를 수용하고 있는 냉매공급탱크와; 상기 냉매공급탱크의 냉매를 시편에 분사시키는 분사노즐과; 상기 분사노즐을 통해 분사된 냉매가 시편에 닿았다가 아래로 흘러 집수되도록 하는 냉매 수거탱크와; 상기 냉매수거탱크에 집수된 냉매가 냉매관을 거쳐 유입되며, 유입된 냉매를 냉매관을 통해 다시 상기 상부의 냉매공급탱크로 전달하는 펌프로 구성되는 것이 바람직하다.In another aspect, the present invention, the refrigerant circulation portion, and the refrigerant supply tank which is located on the specimen and accommodates the refrigerant; An injection nozzle for injecting a refrigerant from the refrigerant supply tank onto a specimen; A refrigerant collection tank for allowing the refrigerant injected through the injection nozzle to contact the specimen and flow down; The refrigerant collected in the refrigerant collection tank is introduced through the refrigerant pipe, it is preferable that the pump is configured to deliver the introduced refrigerant to the upper refrigerant supply tank through the refrigerant pipe.
또한 상기한 본 발명의 목적은 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법에 있어서, 시편의 양 단이 한 쌍의 회전체 각각에 장착되는 시편 장착 단계와; 상기 냉매공급탱크에 수용되어 있는 냉매를 냉각시키는 냉매 냉각 단계와; 냉각 온도까지 내려간 냉매를 분사노즐을 통해 시편에 분사시키는 냉매 공급 단계와; 상기 시편이 냉매에 의해 등온상태가 되면, 시편의 회전체를 가동시키고 회전체 일 측에 무게추를 달아 시편에 회전굽힘력을 발생시키는 시편의 회전 굽힘 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법에 의해서도 달성된다.In addition, the object of the present invention is a low temperature fatigue test method equipped with a circulating refrigerant injector, comprising: a specimen mounting step in which both ends of the specimen are mounted on each of a pair of rotating bodies; A refrigerant cooling step of cooling the refrigerant contained in the refrigerant supply tank; A refrigerant supplying step of injecting the refrigerant lowered to the cooling temperature into the specimen through the injection nozzle; When the specimen is isothermal by the refrigerant, the circulating refrigerant comprising a rotating bending step of the specimen to move the rotating body of the specimen and to generate a rotating bending force on the specimen by weighing on one side of the rotating body It is also achieved by a low temperature fatigue test method with an injector.
또한 본 발명은 상기 냉매 냉각 단계는 냉매공급탱크에 수용되어 있는 이소펜탄에 액체질소를 투입하면서 원하는 냉매온도까지 냉각시키는 것이 바람직하다.In the present invention, the refrigerant cooling step is preferably cooled to a desired refrigerant temperature while injecting liquid nitrogen into isopentane accommodated in the refrigerant supply tank.
또한 본 발명은 상기 냉매 공급 단계는 냉매공급탱크에 수용되어 있는 냉매가 분사노즐을 통해 시편에 분사되고, 시편으로부터 흘러내린 냉매가 냉매 수거 탱크에 수거되어 냉매관을 통해 펌프로 유입된 후 다시 냉매 공급탱크로 수용되는 것이 바람직하다.
In the present invention, the refrigerant supply step is the refrigerant contained in the refrigerant supply tank is injected into the specimen through the injection nozzle, the refrigerant flowing from the specimen is collected in the refrigerant collection tank is introduced into the pump through the refrigerant pipe and then the refrigerant again It is preferably accommodated in a supply tank.
따라서 상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치는 높은 시험 속도를 가지는 회전굽힘 피로시험 장치를 통해 극저온에서의 고주기 피로시험이 빠른 시간에 가능해질 뿐만 아니라, 이를 통해 저온 피로 거동의 매커니즘 파악 및 성능 향상을 이끌어낼 수 있으며 결과적으로 고부가가치 제품 개발 및 경쟁력 강화에 매우 큰 기여를 할 수 있다.
Therefore, the low temperature fatigue test apparatus equipped with the circulating refrigerant injector of the present invention by the above-mentioned problem solving means not only enables high cycle fatigue test at cryogenic temperatures at a fast time through the rotation bending fatigue test apparatus having a high test speed. As a result, it is possible to understand the mechanism of low temperature fatigue behavior and to improve the performance, and as a result, it can contribute to the development of high value-added products and strengthen the competitiveness.
도 1은 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 회전굽힘 피로 시험부의 예시도,
도 3은 도 2의 회전굽힘 피로 시험부의 동작 상태도,
도 4는 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법의 순서도.1 is an overall configuration diagram of a low temperature fatigue test apparatus equipped with a circulating refrigerant injector of the present invention,
Figure 2 is an illustration of the rotation bending fatigue test of Figure 1,
Figure 3 is an operating state diagram of the rotation bending fatigue test of Figure 2,
Figure 4 is a flow chart of the low temperature fatigue test method with a circulation type refrigerant injector of the present invention.
이하 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치 및 방법은 예시되는 도면들을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a low temperature fatigue test apparatus and a method equipped with a circulating refrigerant injector will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치는 회전굽힘 피로 시험부(10)와 냉매순환부(20)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the low temperature fatigue test apparatus with the circulating refrigerant injector of the present invention includes a rotation bending fatigue test unit 10 and a refrigerant circulation unit 20.
상기 회전굽힘 피로 시험부(10)는 시편(11)의 양 단을 각각 한 쌍의 회전체(12)가 고정되게 잡고 있으며, 양 회전체(12)의 일 측을 무게추와 연결시켜 시편 방향으로 기울어지도록 함으로써 시편(11)에 회전굽힘이 발생하도록 한다.The rotary bending fatigue test unit 10 is holding both ends of the specimen (11) fixed to the pair of the
이를 위해 상기 회전굽힘 피로 시험부(10)는 상기 시편(11)의 양 단을 잡고 있는 길이 방향을 가진 회전체(12)가 거치되도록 거치대(13)가 구성되어 있다.To this end, the rotation bending fatigue test unit 10 is a
이때, 상기 회전체(12)가 바닥으로부터 일정 높이에 위치하면서 무게추에 의해 상기 회전체(12)가 일 측으로 기울어질 수 있도록 상기 회전체(12)와 거치대(13)는 회전축에 의해 연결되어 있다. At this time, the rotating
상기 거치대(13)의 회전축은 회전체(12) 길이방향의 중앙에 위치하도록 결합되어 있어 상기 회전체(12)가 평면 바닥과 평행 혹은 기울기 상태를 가지도록 한다.The axis of rotation of the
상기 무게추(15)와 상기 회전체(12)를 연결하도록 헹거(14)가 설치되되, 상기 헹거(14)의 상단은 시편(11)의 잡고 있는 양 회전체(12)의 일측과 연결되어 있으며, 하단은 무게추(15)와 연결되어 있다.Rinse 14 is installed to connect the
도 2는 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치에 있어서 회전굽힘 시험부(10)의 작동 상태를 나타내는 예시도이다.Figure 2 is an exemplary view showing the operating state of the rotary bending test unit 10 in the low temperature fatigue test apparatus with a circulating refrigerant injector of the present invention.
상기 회전굽힘 시험부(10)는 시편별로 인가되는 무게추의 하중 크기를 바꿔가며 파단 횟수(Nf)를 구한 후 이로부터 S-N curve를 도시하게 된다. The rotational bending test unit 10 shows the S-N curve after determining the number of breaks (Nf) by changing the load size of the weight applied to each specimen.
실험 수행자는 회전체(12)의 회전속도(RPM)를 제어할 수 있으며, 서로 다른 무게 추를 적재함으로써 시편(11)에 인가되는 하중을 조절할 수 있다. The experimenter can control the rotational speed (RPM) of the
하중의 크기는 다음의 식을 이용하여 계산한다.The magnitude of the load is calculated using the following equation.
δ=16WL/πd3 [kg/mm2]δ = 16WL / πd 3 [kg / mm 2 ]
이때 W는 추의 무게, L은 그립부의 길이, d는 시편의 단면적을 의미한다. Where W is the weight of the weight, L is the length of the grip, and d is the cross-sectional area of the specimen.
회전굽힘 피로시험은 최대 12,000RPM으로 시험이 가능하여 초당 200Hz의 시험 속도로 인해 고주기 피로 시험 시 실험 시간을 크게 단축할 수 있다는 이점이 있으며, 실제로 이 방법을 이용하여 선재의 고주기 피로 특성 평가가 많이 이루어지고 있다.The rotational bending fatigue test can be tested up to 12,000 RPM, and the test speed of 200 Hz per second has the advantage that the test time can be greatly reduced in the high cycle fatigue test. In fact, this method is used to evaluate the high cycle fatigue characteristics of the wire rod. A lot is done.
상기 냉매순환부(20)는 냉매공급탱크(21), 분사노즐(22), 냉매관(23), 펌프(24), 냉매 수거탱크(25)로 구성된다.The refrigerant circulation unit 20 is composed of a
상기 냉매순환부(20)는 이소펜탄(isopentane)과 액체질소의 혼합액을 냉매로 사용하며, 액체질소를 투입하여 원하는 온도까지 이소펜탄을 냉각시킨 후 이를 시편(11)에 분사한다. The refrigerant circulation unit 20 uses a mixed liquid of isopentane and liquid nitrogen as a refrigerant, cools the isopentane to a desired temperature by injecting liquid nitrogen, and then sprays it onto the
전자식 온도계를 이용하여 측정해 본 결과 두 냉매의 혼합비를 조절함에 따라 0~-196℃까지 강온이 가능하다.As a result of measuring using an electronic thermometer, the temperature can be reduced to 0 ~ -196 ℃ by adjusting the mixing ratio of two refrigerants.
상온에서 액체상인 이소펜탄을 사용함으로써 냉매 사용량을 획기적으로 감소시킬 수 있고, 용기의 밀폐성이 중요하지 않기 때문에 펌프를 통한 냉매의 재활용 및 재투입이 가능해진다. 결과적으로 본 발명은 실험 수행시간에 제한이 전혀 없게 된다. By using isopentane, which is a liquid at room temperature, the amount of refrigerant used can be significantly reduced, and since the sealing of the container is not important, the refrigerant can be recycled and re-injected through a pump. As a result, the present invention is not limited to the experiment run time.
상기 냉매공급탱크(21)는 상기의 이소펜탄과 액체질소의 혼합액을 수용하고 있는 탱크이며 분사노즐(22)은 회전굽힘 시험부(10)이 작동에 의해 시편이 회전굽힘 되기 전에 상기 냉매공급탱크(21)로부터 냉매를 시편에 분사하도록 하여 시편이 등온상태가 되도록 하는 노즐이다.The
따라서 상기 냉매공급탱크(21)는 받침대(26) 등을 통해 상기 회전굽힘 시험부(10)의 상부에 위치하여 유압에 의해 본사노즐로부터 냉매가 분사되도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, the
상기 분사노즐(22)을 통해 분사된 냉매는 시편에 닿았다가 아래로 흘러내리면서 냉매 수거탱크(25)에 수거되도록 한다.The coolant injected through the
이를 위해 상기 냉매수거탱크(25)는 회전체(12)와 무게추의 바로 아래에 위치하는 것이 바람직하다.To this end, the
상기 냉매수거탱크(25)에 집수된 냉매는 냉매관(23)을 거쳐 펌프(24)로 유입된다.The refrigerant collected in the
이를 위해 상기 냉매수거탱크(25)는 펌프(24)와 동일 높이 혹은 보다 높은 위치에 위치하는 것이 바람직하다.To this end, the
상기 펌프(24)는 상기 냉매수거탱크(24)로부터 유입된 냉매를 상부로 펌핑하여 냉매관(23)을 거쳐 회전체(12) 상부에 위치하는 냉매공급탱크(21)로 전달하는 역할을 한다.The
냉매의 온도를 유지하기 위해 냉매공급탱크(21)와 냉매수거탱크(25)는 스테인리스 재질의 단열 용기로 구성되는 것이 바람직하다.In order to maintain the temperature of the coolant, the
냉매공급탱크에 이소펜탄을 충전 후 액체질소를 투입하여 실험 온도조건까지 냉각시킨 후, 냉매는 시편의 바로 위에서 분사되어 시편을 냉각시키게 된다.After filling the refrigerant supply tank with isopentane and adding liquid nitrogen to cool to the experimental temperature conditions, the refrigerant is injected directly above the specimen to cool the specimen.
또한 분사된 냉매는 하단부의 냉매 수거탱크로 들어가 펌프를 통해 재공급된다. In addition, the injected refrigerant enters the refrigerant collection tank at the lower end and is supplied again through the pump.
실험 수행자는 냉매공급탱크의 상태를 주시하며 필요할 경우 이소펜탄 및 액체질소를 추가 투입할 수 있다.The experimenter observes the condition of the refrigerant supply tank and may add additional isopentane and liquid nitrogen if necessary.
시편이 등온 상태가 되면 회전굽힘 시험부(10)를 가동시킨 후 파단까지의 횟수(Nf)를 측정한다.When the specimen is in an isothermal state, the number of times until breakage is measured after the rotary bending test unit 10 is operated.
상기 회전굽힘 시험부(10)를 이용하여 RPM 8,000에서 알루미늄 합금 및 쾌삭강의 피로시험을 수행한 경우, 다양한 하중 하에서의 피로시험 수행결과, 동일 조건에서의 파단 횟수 오차는 50% 이내에서 나타남을 확인할 수 있다.When the fatigue test of the aluminum alloy and the free-cutting steel was performed at RPM 8,000 using the rotary bending test unit 10, as a result of the fatigue test under various loads, it can be seen that the error in the number of breaks under the same conditions is within 50%. have.
이는 일반적인 일축 피로시험에서 허용되는 오차범위로, 회전굽힘 시험부(10)를 이용한 피로시험으로도 종래 수준의 실험 신뢰성을 보여주는 것을 나타낸다.This is an allowable error range in a general uniaxial fatigue test, and shows a conventional level of test reliability even in a fatigue test using the rotary bending test unit 10.
도 4는 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법의 전체 순서도를 도시하고 있다. Figure 4 shows the overall flow chart of the low temperature fatigue test method with a circulating refrigerant injector of the present invention.
도면에서 보는 바와 같이 우선, 시편을 회전체(12)에 장착하게 되는 시편 장착 단계(S10)를 수행하게 된다.As shown in the drawing, first, the specimen mounting step (S10) for mounting the specimen on the
상기 단계에서는 시편(11)의 양 단이 한 쌍의 회전체(12)에 고정되게 된다.In this step, both ends of the
이러한 상태에서 상기 냉매공급탱크(21)에 수용되어 있는 냉매를 냉각시키는 냉매 냉각 단계(S20)를 수행하게 된다.In this state, the refrigerant cooling step S20 for cooling the refrigerant contained in the
상기 단계에서는 냉매공급탱크에 수용되어 있는 이소펜탄에 액체질소를 투입하면서 원하는 냉매온도까지 냉각시키게 되는 바, 시험에 적합한 냉매 온도가 아닐 경우(S21), 액체질소를 투입하는 액체 질소 투입 단계(S30)를 수행하여 냉매온도를 맞추도록 한다.In this step, the liquid nitrogen is added to the isopentane contained in the refrigerant supply tank and cooled to a desired refrigerant temperature. If the refrigerant temperature is not suitable for the test (S21), the liquid nitrogen input step of introducing liquid nitrogen (S30). ) To adjust the refrigerant temperature.
적합한 냉매온도가 된 상태에서(S30), 시편(11)에 냉매를 분사시키는 냉매 공급 단계(S40)를 수행하게 된다.At a suitable coolant temperature (S30), a coolant supply step (S40) for injecting a coolant to the
상기 단계에서는 냉매공급탱크(21)에 수용되어 있던 냉매를 분사노즐(22)을 통해 시편(11)에 분사시키게 되며, 분사되어 시편으로부터 흘러내리는 냉매는 냉매 수거 탱크(25)에 수거되도록 한다.In this step, the refrigerant contained in the
상기 냉매수거탱크(25)에 수거된 냉매는 냉매관을 통해 펌프로 유입되고 펌프에 의해 상부의 냉매 공급탱크(21)로 다시 수용되도록 하여 분사노즐을 통해 분사될 수 있도록 한다. The refrigerant collected in the
즉, 분사된 냉매는 하단부의 냉매 수거탱크로 들어가 펌프를 통해 재공급되어지도록 한다. That is, the injected coolant enters the coolant collection tank at the lower end to be supplied again through the pump.
이때, 실험 수행자는 냉매공급탱크의 상태를 주시하며 필요할 경우 이소펜탄 및 액체질소를 추가 투입할 수 있다.At this time, the experimenter observes the state of the coolant supply tank and may add additional isopentane and liquid nitrogen if necessary.
이를 통해 상기 시편(11)이 등온상태가 되면(S41), 시편의 회전체(12)를 가동시키고 회전체(12) 일 측에 무게추를 달아 하중을 늘이도록 하는 시편의 회전 굽힘 단계(S50)를 수행함으로써 본 발명의 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법의 전 과정을 수행하게 된다.
Through this, when the
10 : 회전굽힘 시험부 11 :시편
12 : 회전체 13 : 거치대
14 : 헹거 15 : 무게추
20 : 냉매순환부 21 : 냉매공급탱크
22 : 분사노즐 23 : 냉매관
24 : 펌프 25 : 냉매수거탱크10: rotational bending test section 11: specimen
12: rotating body 13: holder
14: rinse 15: weight
20: refrigerant circulation unit 21: refrigerant supply tank
22: injection nozzle 23: refrigerant pipe
24
Claims (6)
시편의 양 단을 각각 한 쌍의 회전체가 고정되게 잡고 있으며, 양 회전체의 일 측을 무게추와 연결시켜 시편 방향으로 기울어지도록 함으로써 시편에 회전굽힘이 발생하도록 하는 회전굽힘 시험부와;
상기 시편의 회전굽힘 전에 등온상태가 될 때까지 냉매가 계속적으로 순환되면서 시편 상에 부어지도록 하는 냉매순환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치.
In the low temperature fatigue test apparatus,
A rotation bending test unit for holding a pair of rotating bodies fixed at both ends of the specimen and connecting one side of both rotating bodies with a weight to tilt the specimen so that rotation bending occurs on the specimen;
Low temperature fatigue test apparatus equipped with a circulating refrigerant injector, characterized in that it comprises a refrigerant circulation portion to be poured on the specimen while the refrigerant is continuously circulated until the isothermal state before the rotation bending of the specimen.
상기 냉매는 이소펜탄과 액체질소의 혼합액으로 구성되며, 액체질소를 투입하여 원하는 온도까지 이소펜탄을 냉각시킨 후 이를 시편에 분사시키는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치.
The method of claim 1,
The refrigerant is composed of a mixture of isopentane and liquid nitrogen, low temperature fatigue test apparatus equipped with a circulating refrigerant injector, characterized in that the liquid nitrogen is added to cool the isopentane to a desired temperature and then spray it onto the specimen.
상기 냉매순환부는,
시편 상부에 위치하며 냉매를 수용하고 있는 냉매공급탱크와;
상기 냉매공급탱크의 냉매를 시편에 분사시키는 분사노즐과;
상기 분사노즐을 통해 분사된 냉매가 시편에 닿았다가 아래로 흘러 집수되도록 하는 냉매 수거탱크와;
상기 냉매수거탱크에 집수된 냉매가 냉매관을 거쳐 유입되며, 유입된 냉매를 냉매관을 통해 다시 상기 상부의 냉매공급탱크로 전달하는 펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 장치.
The method of claim 2,
The refrigerant circulation unit,
A refrigerant supply tank positioned above the specimen and containing a refrigerant;
An injection nozzle for injecting a refrigerant from the refrigerant supply tank onto a specimen;
A refrigerant collection tank for allowing the refrigerant injected through the injection nozzle to contact the specimen and flow down;
The coolant collected in the coolant collection tank is introduced through a coolant pipe, and a low temperature with a circulating coolant injector comprises a pump for transferring the introduced coolant back to the upper coolant supply tank through the coolant pipe. Fatigue testing device.
시편의 양 단이 한 쌍의 회전체 각각에 장착되는 시편 장착 단계(S10)와;
상기 냉매공급탱크에 수용되어 있는 냉매를 냉각시키는 냉매 냉각 단계(S20)와;
냉각 온도까지 내려간 냉매를 분사노즐을 통해 시편에 분사시키는 냉매 공급 단계(S40)와;
상기 시편이 냉매에 의해 등온상태가 되면, 시편의 회전체를 가동시키고 회전체 일 측에 무게추를 달아 시편에 회전굽힘력을 발생시키는 시편의 회전 굽힘 단계(S50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법.
In the low temperature fatigue test method with a circulating refrigerant injector,
A specimen mounting step (S10) in which both ends of the specimen are mounted to each of the pair of rotating bodies;
Refrigerant cooling step (S20) for cooling the refrigerant contained in the refrigerant supply tank;
Refrigerant supply step (S40) for injecting the refrigerant down to the cooling temperature to the specimen through the injection nozzle;
When the specimen is isothermal by the refrigerant, it is characterized in that the rotating bending step (S50) of the test piece to generate a rotating bending force on the specimen by moving the rotating body of the specimen and weighing on one side of the rotating body Low temperature fatigue test method with circulating refrigerant injector.
상기 냉매 냉각 단계(S20)는 냉매공급탱크에 수용되어 있는 이소펜탄에 액체질소를 투입하면서 원하는 냉매온도까지 냉각시키는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법.
The method of claim 4, wherein
The coolant cooling step (S20) is a low-temperature fatigue test method equipped with a circulating refrigerant injector, characterized in that to cool to a desired refrigerant temperature while injecting liquid nitrogen to isopentane accommodated in the refrigerant supply tank.
상기 냉매 공급 단계(S40)는 냉매공급탱크에 수용되어 있는 냉매가 분사노즐을 통해 시편에 분사되고, 시편으로부터 흘러내린 냉매가 냉매 수거 탱크에 수거되어 냉매관을 통해 펌프로 유입된 후 다시 냉매 공급탱크로 수용되는 것을 특징으로 하는 순환형 냉매분사기가 부착된 저온 피로 시험 방법.
The method of claim 4, wherein
In the refrigerant supplying step (S40), the refrigerant contained in the refrigerant supply tank is injected into the specimen through the injection nozzle, and the refrigerant flowing from the specimen is collected in the refrigerant collection tank, flows into the pump through the refrigerant pipe, and then supplies the refrigerant again. Low temperature fatigue test method with a circulation type refrigerant injector characterized in that it is accommodated in a tank.
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