KR20120102285A - Material long life that use electronic vibration tester high speed fatigue test chamber and system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A chamber and a system for testing a material long-lived high speed fatigue using an electronic vibration tester are provided to install a chamber on a table of the electronic vibration tester, thereby reducing costs for a fatigue tester for a long-lived evaluation test of a material. CONSTITUTION: A chamber for testing a material long-lived high speed fatigue using an electronic vibration tester comprises a fixture(4) and an acceleration sensor. A fixing member(2) for fixing a table is installed in the lower part of the fixture and a specimen fixing chuck(3) and a gap sensor are installed in the inside of the fixture. The gap sensor transmits signals by sensing an end tip of the specimen. The acceleration sensor measures vibration of a chamber(1), thereby transmitting signals to a computer.

Description

전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템{Material long life that use electronic vibration tester high speed fatigue test chamber and system}Material long life that use electronic vibration tester high speed fatigue test chamber and system

본 발명은 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 전자식 진동시험기의 테이블에 시험편들을 동시에 고정시킬 수 있도록 구성된 챔버를 설치하여 재료의 장수명 피로수명 평가를 신속하고 간편하게 수행할 수 있도록 구성된 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a chamber and a system for long-term high-speed fatigue test using an electronic vibration tester, and more particularly, to evaluate the long-life fatigue life of the material by installing a chamber configured to simultaneously fix the specimens on the table of the electronic vibration tester. The present invention relates to a chamber and a system for material long life rapid fatigue test configured to be performed quickly and simply.

주지하는 바와 같이 각종 정밀기계 부품, 항공 부품, 자동차 부품, 중장비 부품 등 각종 산업기계의 부품으로 사용되는 재료는 피로수명 평가를 통해서 적합한 재료를 선택하여 부품의 재료로 사용한다.As is well known, materials used for various industrial machinery parts, such as various precision machine parts, aviation parts, automobile parts, heavy equipment parts, etc. are selected and used as materials of parts through fatigue life evaluation.

상기와 같은 부품 재료의 피로수명 평가시험은 일반적으로 107 Cycles에서 판단기준으로 하는 피로수명 평가시험을 수행하고 있었으나, 최근에 부품의 내구성능 향상을 요구하고 있는 실정에 있기 때문에 장수명(무한수명, 109Cycles)에서 판단기준으로 하는 피로수명 평가시험을 필요로 하고 있다.Fatigue life evaluation test of the component material as described above was carried out fatigue life evaluation test as a criterion in 10 7 Cycles in general, but the long life (infinite life, 10 9 Cycles) is required for fatigue life evaluation test as a criterion.

상기와 같은 피로수명 평가시험을 통해서 적합한 재료를 선택하여 부품의 재료로 사용하기 위해서는 응력-수명(Stress-Nf)선도 작성을 해야 하고 이를 위해서는 10개 정도의 시험편을 시험하여 평가를 하고 있다.In order to select a suitable material through the fatigue life evaluation test as described above and to use it as a material for the part, a stress-life (Stress-N f ) diagram must be prepared and for this, about 10 test pieces are tested and evaluated.

종래 상기와 같이 하기 위한 재료의 피로수명 평가시험을 위한 시험기는 대부분 30㎐ 이하의 속도에서 운용되는 기계식 및 유압식 시험기가 많이 사용되는데, 상기한 시험기는 107 Cycles에서 판단기준으로 하는 피로수명 평가시험을 수행할 수 있으나, 장수명(무한수명, 109Cycles)에서 판단기준으로 하는 피로수명 평가시험을 현실적으로 실시할 수 없는 단점이 있고, 또 10개 정도의 시험편을 개별적으로 시험하여 평가를 하고 있기 때문에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.Conventionally, a tester for fatigue life evaluation test of a material to be used as described above is used a lot of mechanical and hydraulic testers that are operated at a speed of less than 30㎐ mostly, the tester is a fatigue life evaluation test as a criterion at 10 7 Cycles Although it is possible to carry out the fatigue life evaluation test as a criterion for long life (infinite life, 10 9 cycles), there is a disadvantage in that it can not be realistically carried out. The disadvantage is that it takes a lot of time.

더 구체적으로는, 상기와 같은 기계식 및 유압식 시험기로 장수명(무한수명, 109Cycles)을 피로수명 평가시험을 수행하게 되면, 약 385일이 소요되므로 시험이 불가능한 단점이 있다.More specifically, when performing the fatigue life evaluation test for a long life (infinite life, 10 9 cycles) with the mechanical and hydraulic test as described above, it takes about 385 days, there is a disadvantage that the test is impossible.

최근 국내연구기관에 자동차/기계 부품 및 모듈 진동 내구성 시험용 전자식 진동시험기(3000㎐급)다수 보급되고 있다.Recently, a number of electronic vibration testers (3000㎐ class) for testing vibration durability of automobile / mechanical parts and modules have been widely distributed to domestic research institutes.

그러나, 소재의 피로수명 평가시험을 할 수 있는 적합한 시스템이 구축되지 않아 장수명(무한수명, 109Cycles) 피로시험을 못하고 있는 실정에 있다.However, there is no suitable system for the fatigue life evaluation test of the material, so the long life (infinite life, 10 9 cycles) fatigue test is not available.

본 발명은 상기한 문제점들을 적극적으로 해결하기 위한 것으로서, 최근 국내연구기관에 보급되어 있는 자동차/기계 부품 및 모듈 진동 내구성 시험용 전자식 진동시험기(3000㎐급)에 적용할 수 있는 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템을 제공하며.The present invention is to actively solve the above problems, the material long life high-speed fatigue test chamber that can be applied to electronic vibration tester (3000 자동차 class) for the vibration durability test of automobiles / mechanical parts and modules that have recently been widely distributed in domestic research institutes. And providing a system.

장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템에서 10개 정도의 재료 시험편을 동시에 장수명(무한수명,109Cycles)에 대한 피로시험을 가능할 수 있게 하여 재료 피로수명 평가시험의 능률을 극대화시킬 수 있는 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템을 제공하는데 소기의 목적하는 바가 있다.Electronic vibration tester that can maximize the efficiency of material fatigue life evaluation test by enabling fatigue test for long life (infinite life, 10 9 cycles) at the same time in the chamber and system for long life high speed fatigue test. It is an object of the present invention to provide a chamber and a system for the long life rapid fatigue test used.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버는, 테이블에 고정하기 위한 고정수단과 내부에 시험편을 고정하기 위한 시험편 고정척들과 갭 센서가 설치된 고정구와, 스트레인 게이지와 챔버의 진동을 측정하기 위한 가속도 센서로 구성되며,Material long life high-speed fatigue test chamber using the electronic vibration tester of the present invention for achieving the above object, the fixing means for fixing to the table and the test fixture fixing chucks and the gap sensor is installed for fixing the test piece therein, strain It consists of an acceleration sensor to measure the vibration of the gauge and chamber,

고정수단으로 전자식 진동시험기의 테이블에 챔버가 고정되고, 고정구에는 시험편의 변형량 진폭을 검출하기 위한 갭 센서와 시험 중, 시험편에서 발생하는 응력 및 변형량 검출을 위한 스트레인 게이지와 가속도 센서를 컴퓨터의 보드에 연결하여 구성된 것이 본 발명에 특징이다.The fixing means secures the chamber to the table of the electronic vibration tester, and the fixture has a gap sensor for detecting the strain amplitude of the test piece and a strain gauge and an acceleration sensor for detecting the stress and strain occurring in the test piece during the test. It is a feature of the present invention that is configured in connection.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템에 의하면, 챔버를 전자식 진동시험기의 테이블에 설치하는 간단한 구성으로 되어 있기 때문에 재료의 장수명 평가시험을 위한 피로시험기의 원가를 크게 절감하는 경제적인 효과가 있으며,According to the chamber and the system for long-life high-speed fatigue test using the electronic vibration tester of the present invention as described above, the chamber has a simple configuration in which the chamber is installed on the table of the electronic vibration tester. Has a significant economic impact

특히, 단시간에 10개 정도 시험편의 장수명(109Cycles) 피로수명 평가시험이 가능하고, 시험편을 장착, 동일 주파수 및 진동조건 하에서 파단 1회 시험으로 응력-수명(Stress-Nf)선도 작성이 가능하여 시험시간과 비용을 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있으며,In particular, the 10 long-lived enough specimen (10 9 Cycles) fatigue in a short time life evaluation test is possible, and the mounting the test piece, the same frequency and the fracture once the test under the vibrating conditions, stress-life (Stress-N f) the leading right It is economical to save test time and cost.

또, 소재의 장수명 피로수명 평가시험 뿐만 아니라 장수명 피로균열 진전시험 등 다양한 시험 가능하고, 챔버의 내부에 다양한 환경을 설정하여 내환경 장수명 피로수명 평가시험이 가능하므로 재료 산업에 경쟁력을 높여주는 효과가 기대되는 발명이다.In addition, it is possible to test not only the long life fatigue life evaluation of the material but also the long life fatigue crack propagation test, and it is possible to set up various environments inside the chamber to evaluate the long life fatigue life of the environment, thereby enhancing the competitiveness of the material industry. It is an expected invention.

도 1은 본 발명에 의한 챔버의 구성을 보인 사시도
도 2는 본 발명에 의한 고속피로시험용 시스템의 사시도
도 3은 본 발명에 의한 고속피로시험용 시스템의 정면도
도 4는 본 발명에 의한 챔버의 사용상태를 보인 예시도
도 5,6은 시험편 고정척과 시험편의 실시 예를 보인 사시도1 is a perspective view showing the configuration of a chamber according to the present invention
Figure 2 is a perspective view of a system for high-speed fatigue test according to the present invention
Figure 3 is a front view of the system for high-speed fatigue test according to the present invention
Figure 4 is an exemplary view showing a state of use of the chamber according to the present invention
5 and 6 is a perspective view showing an embodiment of the test piece fixed chuck and the test piece

이하, 본 발명에 의한 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버 및 시스템에 관한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a detailed embodiment of a material and a long life fast fatigue test chamber and system using an electronic vibration tester according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버의 구성은, 챔버(1)의 하부에 전자식 진동시험기의 테이블에 고정하기 위한 고정수단(2)이 구비되고, 상기 챔버(1)의 내부에 시험편을 고정하기 위한 시험편 고정척(3)들이 설치되고, 그 직하방에 고정구(4)를 구비하고 내부에 시험편 진폭을 감지하여 컴퓨터(10)에 신호를 보낼 수 있게 갭 센서(5)가 설치되며,In the configuration of the material long life rapid fatigue test chamber using the electronic vibration tester of the present invention, the fixing means (2) for fixing to the table of the electronic vibration tester is provided in the lower part of the chamber (1), the interior of the chamber (1) Test piece holding chucks (3) are installed on the test piece to hold the test piece. Installed,

상기 챔버(1)의 내부에 구성된 시험편 고정척(3)들과 같은 갯수에 스트레인 게이지(6)가 구비되어 컴퓨터(10)와 연결할 수 있게 구성되고, 상부에는 챔버(1)의 진동을 측정하기 위한 가속도 센서(7)를 설치하여 컴퓨터(10)와 진동조절시스템(11)에 연결할 수 있게 구성되고, 챔버의 내부와 연통된 연결관(8)을 형성하여 챔버 환경조절 시스템(12)과 연결할 수 있게 구성되어 있다.A strain gauge 6 is provided in the same number as the test piece fixing chucks 3 configured in the chamber 1 so as to be connected to the computer 10, and to measure vibration of the chamber 1 at the top. It is configured to be connected to the computer 10 and the vibration control system 11 by installing the acceleration sensor (7), and to form a connecting tube (8) in communication with the interior of the chamber to connect with the chamber environmental control system (12) It is configured to be.

전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 시스템의 구성은, 챔버(1)의 하부에 구비된 고정수단(2)으로 전자식 진동시험기의 테이블(20)에 고정되며,The structure of the long life fatigue test system for materials using the electronic vibration tester is fixed to the table 20 of the electronic vibration tester by the fixing means 2 provided in the lower part of the chamber 1,

상기 챔버(1)의 내부에 시험편을 고정하기 위한 시험편 고정척(3)들의 직하방에 구비된 고정구(4)에는 시험편 변형량 감지를 위하여 설치된 갭 센서(5)가 컴퓨터의 보드(13)에 연결되며,A gap sensor 5 installed for detecting the specimen deformation amount is connected to the board 13 of the computer in the fixture 4 provided directly below the specimen holding chucks 3 for fixing the specimen in the chamber 1. ,

상기 챔버(1)의 내부에 구성된 시험편 고정척(3)들과 같은 갯수에 구비되어 있는 스트레인 게이지(6)와 상부에 챔버(1)의 진동을 측정하기 위하여 설치된 가속도 센서(7)를 컴퓨터의 보드(13)와 진동조절시스템(11)에 연결시키며,The strain gauge 6 provided in the same number as the test piece fixing chucks 3 configured inside the chamber 1 and the acceleration sensor 7 installed to measure the vibration of the chamber 1 in the upper part of the computer 1 To the board 13 and the vibration control system 11,

챔버의 내부와 연통된 연결관(8)을 챔버 환경조절시스템(12)과 연결하여 구성된다.It is configured by connecting the connection tube (8) in communication with the interior of the chamber and the chamber environmental control system (12).

도면의 미설명부호 50은 시험편, 51은 목단면부, 52는 전자식 진동시험기를 표시한 것이다.In the drawings, reference numeral 50 denotes a test piece, 51 denotes a neck cross section, and 52 denotes an electronic vibration tester.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above in detail.

먼저, 시험편(50)을 환봉형 또는 판형으로 제작하여 선택적으로 시험을 할 수 있는데, 상기 시험편(50)의 크기는 진동이론 및 시험조건을 고려하여 결정되며, 시험편(50)의 길이는 각각 다르게 제작한다.First, the test piece 50 can be selectively tested by making a round bar or a plate. The size of the test piece 50 is determined in consideration of vibration theory and test conditions, and the length of the test piece 50 is different from each other. To make.

이렇게 제작된 길이가 다른 시험편(50)들은 챔버(1)의 내부에 시험편을 고정하기 위한 시험편 고정척(3)들을 이용해서 고정 설치한다.The test pieces 50 having different lengths are fixedly installed using the test piece fixing chucks 3 for fixing the test pieces in the chamber 1.

상기와 같이 시험편(50)들을 시험편 고정척(3)들을 사용해 고정한 후, 컴퓨터(10)와 연결된 스트레인 게이지(6)들을 시험편(50)들의 목단면부(51)에 접지시킨 다음, 전자식 진동시험기(52)를 작동시켜 재료의 피로수명 평가시험을 실시한다.After fixing the specimens 50 using the specimen fixing chucks 3 as described above, the strain gauges 6 connected to the computer 10 are grounded to the neck end portions 51 of the specimens 50, and then the electronic vibration tester ( 52), the fatigue life test of the material is carried out.

그러면, 전자식 진동시험기(52)가 작동하여 테이블(20)에 고정설치된 챔버 및 그 내부 고정척에 고정되어 있는 시험편들이 진동하게 되고, 가속도 센서(7)는 진동시험기 구동에 따른 발생 가속도를 검출하여 컴퓨터(10)에 전송되며, 각 시험편 끝 단부의 변형량 진폭은 갭 센서(5)에서 검출하여 컴퓨터(10)에 저장한다.Then, the electronic vibration tester 52 operates to vibrate the chamber fixed to the table 20 and the test pieces fixed to the internal fixed chuck, and the acceleration sensor 7 detects the generated acceleration according to the vibration tester driving. It is transmitted to the computer 10, the strain amplitude at each end of the specimen is detected by the gap sensor 5 and stored in the computer 10.

상기와 같이 피로수명 평가시험을 하는 시간이 경과 됨에 따라서, 진동 발생에 따른 시험편 작용하중 검출용 스트레인 게이지(6)가 이를 감지하여 컴퓨터에 신호를 보내며, 이어서 시험편(50)들을 구성하는 목단면부(51)가 파손되고, 동시에 목단면부(51)에서 초기균열이 발생하면, 증폭된 스트레인 게이지(6)의 신호가 점증하여 컴퓨터에 전송되고 저장되며, 최종 파단이 발생하면 신호입력이 정지되고, 이 때 시간(Cycles수)이 기록된다. As time for the fatigue life evaluation test is elapsed as described above, the strain gauge 6 for detecting the load of the test piece caused by the vibration is detected and sends a signal to the computer, and then the cross-section portion constituting the test pieces 50 ( When 51 is broken and at the same time an initial crack occurs at the neck end portion 51, the signal of the amplified strain gauge 6 is gradually transmitted to the computer and stored, and when a final break occurs, the signal input is stopped. The time (number of cycles) is recorded.

상기와 같은 작용으로 시험편(50)들이 크기(길이 중량)가 큰 것부터 순차적으로 떨어지게 되고, 이렇게 얻어진 시험편들의 전체적인 데이터를 활용해서 응력(S)과 파단사이클(N) 곡선을 도출할 수 있게 된다.As described above, the test pieces 50 are sequentially dropped from the larger size (length and weight), and thus the stress (S) and breaking cycle (N) curves can be derived by using the overall data of the test pieces thus obtained.

상기와 같이 재료의 피로수명 평가시험을 실시하는 과정에서 챔버 내부에 고정된 시험편의 환경(온도,습도 등)조건을 제공하면서 시험을 실시코자할 때에는 챔버 환경(온도,습도)공조시스템(12)을 작동시켜 챔버의 내부조건을 변화시켜주고 상기와 같은 시험을 실시하면 된다. When performing the test while providing the environment (temperature, humidity, etc.) condition of the test piece fixed inside the chamber during the fatigue life evaluation test of the material as described above, the chamber environment (temperature, humidity) air conditioning system 12 To change the internal conditions of the chamber and perform the same test.

1: 챔버 2: 고정수단
3: 시험편 고정척 4: 고정구
5: 갭 센서 6: 스트레인 게이지
7: 가속도 센서 10: 컴퓨터
11: 진동조절시스템 12: 챔버 환경 공조시스템 1: chamber 2: fastening means
3: Test piece fixing chuck 4: Fixture
5: gap sensor 6: strain gauge
7: acceleration sensor 10: computer
11: Vibration control system 12: Chamber environmental air conditioning system

Claims (3)

챔버를 구성시, 테이블에 고정하기 위한 고정수단(2)이 하부에 구비되고, 내부에 시험편을 고정하기 위한 시험편 고정척(3)들과 그 직하방에 시험편의 끝 단을 감지하여 컴퓨터(10)에 신호를 보낼 수 있게 갭 센서(5)가 설치된 고정구(4)와,
상기 시험편 고정척(3)들과 같은 갯수에 스트레인 게이지(6)와 상부에는 챔버(1)의 진동을 측정하여 컴퓨터(10)에 신호를 보낼 수 있게 가속도 센서(7)가 설치된 것을 특징으로 하는 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버.When the chamber is configured, a fixing means (2) for fixing to the table is provided at the bottom, and the test piece fixing chucks (3) for fixing the test piece therein and the end of the test piece directly under the computer (10). A fixture (4) provided with a gap sensor (5) to send a signal to
It is characterized in that the acceleration gauge (7) is installed in the same number as the test piece fixing chuck (3) and the strain gauge (6) and the upper part to measure the vibration of the chamber (1) and send a signal to the computer (10) Chamber for material long life high speed fatigue test using electronic vibration tester. 챔버(1)의 하부에 구비된 고정수단(2)으로 전자식 진동시험기의 테이블(20)에 고정되고, 시험편 고정척(3)들의 직하방, 고정구(4)에는 시험편 끝 단의 변형량 진폭을 감지하기 위한 갭 센서(5)가 컴퓨터의 보드(13)에 연결되며,
상기 챔버(1)의 내부에 구성된 시험편 고정척(3)들과 같은 갯수의 스트레인 게이지(6)가 컴퓨터의 보드(13)에 연결되고, 챔버(1)의 상부에 설치되어 진동을 측정하기 위한 가속도 센서(7)가 컴퓨터의 보드(13) 및 진동조절시스템(11)에 연결되며,
챔버의 내부와 연통된 연결관(8)이 챔버 환경 공조시스템(11)에 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 시스템.It is fixed to the table 20 of the electronic vibration tester by the fixing means 2 provided in the lower part of the chamber 1, and directly below the test piece fixing chucks 3, the fixture 4 detects the amplitude of the deformation amount of the end of the test piece. A gap sensor 5 is connected to the board 13 of the computer,
The same number of strain gauges 6 as the test piece fixing chucks 3 configured inside the chamber 1 are connected to the board 13 of the computer, and are installed on the top of the chamber 1 to measure vibration. The acceleration sensor 7 is connected to the board 13 and the vibration control system 11 of the computer,
System for long-life high-speed fatigue test using an electronic vibration tester, characterized in that the connection pipe (8) in communication with the interior of the chamber is configured to be connected to the chamber environmental air conditioning system (11). 제 1항에 있어서, 챔버(1)의 내부에 시험편 고정척(3)들이 가로방향과 세로방향으로 구성되고, 환경 공조시스템(12)과 연결하기 위한 연결관(8)이 챔버에 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 진동시험기를 이용한 재료 장수명 고속피로시험용 챔버.The method of claim 1, characterized in that the test piece fixing chucks (3) are configured in the horizontal direction and the longitudinal direction inside the chamber (1), and the connecting pipe (8) for connecting with the environmental air conditioning system (12) is configured in the chamber. Chamber for material long life high speed fatigue test using electronic vibration tester.
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