KR20150059502A - 박강판의 편석대 검출 방법 - Google Patents

박강판의 편석대 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박강판의 편석대 검출 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태는 제1인장시편 및 제2인장시편을 준비하는 단계; 상기 제2인장시편에 노치(notch)를 형성하는 단계; 및 상기 제1인장시편 및 제2인장시편을 인장시험하여 인장강도를 측정한 뒤, 상기 측정된 제1인장시편의 인장강도(TS.m) 대비 제2인장시편의 인장강도(TS.n)의 감소율((TS.m - TS.n) / TS.m × 100)이 25~40%의 범위 내에 포함되는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 박강판의 편석대 검출 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 박강판 인장시편의 간단한 가공 및 인장시험을 통해 편석대를 신속하면서도 높은 신뢰도로 검출할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 고객사에서 박강판을 성형가공하기 전에 편석대의 유무를 사전에 검출할 수 있어 품질 관리를 보다 용이하게 실현할 수 있고, 분석비용을 절감시킬 수 있다.

Description

박강판의 편석대 검출 방법{METHOD FOR DETECTING SEGREGATION IN THIN STEEL SHEET}
본 발명은 박강판의 편석대 검출 방법에 관한 것이다.
열연 및 냉연재와 같은 박판재는 표면이 미려하고, 고객의 요구에 따라 강도 및 가공성을 달리 하는 소재를 제조, 공급할 수 있으므로, 자동차, 가전, 건축재 등 다양한 산업 분야에서 사용될 수 있는 소재로 각광 받고 있다. 그러나, 통상적으로 박판재와 같이 주조 형태로 판재가 제작될 경우에 판재의 중심부 및 1/4 두께부분 등에서 개재물이나 석출물이 모이는 현상이 나타나게 된다. 이러한 현상을 편석이라고 일컫는다. 이와 같은 현상은 산화성이 강한 금속이 첨가되는 경우 더욱 심하게 발생하는 경향이 있다. 또한, 편석이 심하게 발생하면, 판재가 위 아래로 나누어지는 분리(delamilaton)현상이 나타날 수도 있고, 성형시 가공 크랙을 유발하게 되므로 이를 사전에 판별하여 편석대가 발생되는 것을 막아야 할 필요가 있으며, 이를 위해 품질 불량의 요인이 되는 가공 결함을 유발하는 여러 인자들을 엄격히 제어, 관리하는 것이 요구된다.
현재, 박판재의 편석대를 측정하는 방법으로는 도 1에 나타난 바와 같이 박강판의 단면부를 직접 관찰하는 방법이 대표적으로 이용되고 있다. 상기 방법은 제품 제조를 위하여 박판재를 가공할 때 결함이 발생한 부위를 입수하여 전자현미경 등으로 결함 부분의 단면을 관찰함으로써 1/4 두께 부분 및 중심부에 편석대가 존재함을 확인하고, 또한 성분 분석을 통하여 편석대의 구성 성분이 어떤 것인지를 확인(도 1의 경우 망간 설파이드(MnS))하는 절차에 따라 편석대와 가공 결함을 관찰하는 분석법이다. 그러나, 상기 방법의 경우 관찰하고자 하는 부위가 박판재를 가공하기 전에 채취되는 경우에는 편석대의 존재 부위를 제대로 파악할 수 없고, 이로 인해 소재의 편석대 유무 판단의 대표 자료로 활용되기에는 곤란하다는 단점이 있으며, 이를 해소하기 위해서는 수많은 시편을 제작 및 분석해야 한다는 어려움이 있다. 또한, 고객사에서 박강판을 실제로 성형가공한 뒤 결함이 발생하기 전에는 편석대의 유무를 검출하기 어렵기 때문에, 성형가공 전 편석대의 유무를 사전에 판단하여 관리하는 것에 한계가 있다.
본 발명은 인장시험을 이용하여 박강판의 편석대 존재 유무를 간단하게 판단할 수 있는 박강판의 편석대 검출 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 제1인장시편 및 제2인장시편을 준비하는 단계; 상기 제2인장시편에 노치(notch)를 형성하는 단계; 및 상기 제1인장시편 및 제2인장시편을 인장시험하여 인장강도를 측정한 뒤, 상기 측정된 제1인장시편의 인장강도(TS.m) 대비 제2인장시편의 인장강도(TS.n)의 감소율((TS.m - TS.n) / TS.m × 100)이 25~40%의 범위 내에 포함되는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 박강판의 편석대 검출 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 박강판 인장시편의 간단한 가공 및 인장시험을 통해 편석대를 신속하면서도 높은 신뢰도로 검출할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 고객사에서 박강판을 성형가공하기 전에 편석대의 유무를 사전에 검출할 수 있어 품질 관리를 보다 용이하게 실현할 수 있고, 분석비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 기존의 방법에 따라 전자현미경으로 박강판의 편석대를 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 노치가 형성된 인장시편의 모식도이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 것이다.
도 4는 인장강도 감소율에 따른 편석대 검출율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 인장시편에 형성된 노치의 깊이에 따른 편석대 검출율의 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명자들은 기존 가공 결함 발생 후 관찰 분석법에 의한 편석대 검출 방법이 갖는 문제를 해결하기 위해 연구 및 실험을 행한 결과, 인장시편에 간단한 가공을 행한 뒤 인장시험을 행함으로써 얻어지는 인장강도를 이용하여 편석대의 존재 유무를 우수한 신뢰도로 간편하게 판단할 수 있다는 사실을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명을 설명한다.
우선, 통상의 방법을 통해 제조된 박강판으로부터 제1인장시편 및 제2인장시편을 준비한다. 이 때, 상기 제1인장시편 및 제2인장시편은 인장시험 후 인장강도의 비교를 위해, 재질 및 형상이 동일해야 한다. 본 발명에서 이용하는 상기 인장시편의 크기나 두께 등의 규격은 당해 기술분야에서 널리 이용되는 조건을 만족하는 것이 바람직하며, 종류 및 재질에 대해서 특별히 한정하지 않는다.
이후, 상기 제2인장시편에 노치(notch)를 형성한다. 상기 노치의 형성 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 보다 정밀한 형상을 갖도록 하기 위하여 와이어 커팅 등과 같은 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 제1인장시편은 상기 제2인장시편과의 비교를 위하여, 노치가 형성되지 않도록 한다.
이어서, 상기 제1인장시편 및 제2인장시편을 인장시험하여 인장강도를 측정한 뒤, 제1인장시편의 인장강도(TS.m)와 제2인장시편의 인장강도(TS.n)를 비교하여 상기 측정된 제1인장시편의 인장강도(TS.m) 대비 제2인장시편의 인장강도(TS.n)의 감소율((TS.m - TS.n) / TS.m × 100)이 25~40%의 범위 내에 포함되는지 여부를 확인한다. 본 발명자들에 의하면, 인장시편 내에 편석대가 존재하지 않을 경우에는 상기 노치가 형성된 제2인장시편의 인장강도와 노치가 형성되지 않은 제1인장시편의 인장강도 차이가 심하지 않으나, 인장시편 내에 편석대가 존재할 경우에는 제2인장시편의 인장강도가 제1인장시편의 인장강도에 비하여 급격히 저하되고, 특히, 상기 감소율이 25~40%가 되는 것을 확인하였다. 즉, 상기 감소율이 25~40%가 되는 경우에는 편석대가 상당히 높은 확률로 존재하게 되는 것이며, 이를 통해 박강판 내 편석대의 존재 유무를 간단하게 확인할 수 있다. 상기 인장강도의 감소율이 25%미만인 경우에는 인장시편 내 편석대의 존재를 파악하기에 노치 가공부의 응력 집중도가 낮아 편석대 평가의 신뢰도가 낮다. 반면, 40%를 초과하는 경우에는 오차 특성에 의한 강도 감소 효과가 편석대에 의한 효과에 비하여 크게 나타나 편석대 유무를 판단하기 곤란하다. 따라서, 편석대의 유무를 판단하기 위해서는 상기 인장강도의 감소율이 25~40%인 것이 바람직하다. 한편, 상기 인장시험은 일축 인장시험인 것이 바람직하다.
나아가, 상기와 같이 인장강도의 감소율이 25~40%일 때 상당히 높은 확률로 편석대가 존재한다는 신뢰도를 확보하기 위해서는 상기 제2인장시편에 형성되는 노치의 위치와 개수를 제어하는 것이 보다 바람직하다. 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 노치가 형성된 제2인장시편의 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 노치는 상기 제2인장시편의 일면에 중심부로부터 일방향으로 일정거리(h)만큼 떨어진 곳과 상기 일면의 반대면에 상기 일방향의 반대방향으로 일정거리(h)만큼 떨어진 곳에 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 형상을 갖지 않거나, 또는 노치의 개수가 적거나 혹은 많을 때에는 노치에 응력이 집중되지 않고 분산되어 인장강도의 감소가 편석대에 의한 영향을 받았는지 아닌지 정확한 측정이 곤란하다.
또한, 인장시편 내 편석대의 검출능을 향상시키기 위하여, 상기 일정거리(h)는 상기 제2인장시편의 두께(t0)의 3.1~5.5배의 길이인 것이 바람직하다. 상기 일정거리(h)가 3.1t0미만인 경우에는 노치 가공에 의한 응력 집중도가 높아 편석대보다는 노치 가공에 의한 재질 변화폭이 증가하는 문제점이 있을 수 있으며, 5.5t0를 초과하는 경우에는 중심부로부터 노치 가공부의 간격이 너무 넓음에 따라 일축 인장 시험시 편석대에 미치는 응력 집중에 의한 강도 감소 효과를 얻을 수 없어 편석대의 검출능이 급격히 감소하는 문제가 있으므로, 상기 상기 일정거리(h)는 상기 제2인장시편의 두께(t0)의 3.1~5.5배인 것이 바람직하다.
한편, 편석대의 검출능을 향상시키기 위하여, 상기 노치의 형상, 크기 및 깊이 등의 인자들을 제어하는 것 또한 바람직하다. 도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노치는 저면이 반구의 형태를 가지고, 상기 반구의 곡률반경(R)은 0.1~0.8mm인 것이 바람직하다. 상기 곡률반경(R)이 0.1mm미만일 경우에는 끝단부 팁(tip) 효과에 기인하여 편석대에 의한 강도 감소 효과를 약화시켜 편석대 검출능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있으며, 0.8mm를 초과하는 경우에는 편석대에 대한 응력 집중 효과를 감소시키는 문제가 있으므로, 상기 곡률반경(R)은 0.1~0.8mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 노치의 깊이(D)는 상기 제2인장시편의 두께(t0)의 5~15%인 것이 바람직하다. 상기 노치의 깊이(D)가 상기 제2인장시편의 두께(t0) 대비 5%미만일 경우에는 편석대의 영향도를 관측하는 것이 곤란할 수 있으며, 15%를 초과하는 경우에는 편석대의 유무와 관계없이 인장강도 측정치가 급격히 감소하여 편석대를 검출하는 것이 곤란할 수 있다. 따라서, 상기 노치의 깊이(D)는 상기 제2인장시편의 두께(t0)의 5~15%인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 편석대 검출방법에 따르면, 박강판 내에 편석대가 존재하는지에 대해 신속하면서도 높은 신뢰도로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 고객사에서 박강판을 성형가공하기 전에 편석대의 유무를 사전에 검출할 수 있어 품질 관리를 보다 용이하게 실현할 수 있고, 분석비용을 절감시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
(실시예)
노치를 형성하지 않은 제1인장시편과 하기 표 1과 같은 조건으로 중앙부로부터 일정거리(h) 떨어진 위치와 그 반대면에 노치를 형성한 제2인장시편을 준비한 뒤, 인장강도를 측정하고, 서로의 인장강도 값을 비교하여 상기 제2인장시편의 인장강도 감소율과 편석대 검출율을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 상기 인장강도 감소율에 따른 편석대 검출율의 관계를 도 4에 도시하였으며, 제2인장시편에 형성된 노치의 깊이에 따른 편석대 검출율의 관계를 도 5에 도시하였다. 한편, 비교예 4의 경우에는 노치를 형성시키지 않았다.
구분 시편 두께
(t0)(mm)		 일정거리
(h)(mm)		 노치 깊이
(D)(mm)		 노치 저면
곡률반경(R)(mm)		 인장강도
감소율(%)		 편석대
검출율(%)
발명예1 0.8 3.12(3.9t0) 0.064(0.08t0) 0.16 32 97
발명예2 0.8 1.08(5.1t0) 0.104(0.13t0) 0.57 38 99
비교예1 0.8 2.80(3.5t0) 0.016(0.02t0) 0.25 12 25
비교예2 1.5 3.15(2.1t0) 0.36(0.240) 0.02 78 24
비교예3 1.5 10.35(6.9t0) 0.045(0.03t0) 1 6 16
발명예3 1.5 6.30(4.2t0) 0.165(0.11t0) 0.64 27 98
발명예4 1.5 5.40(3.6t0) 0.135(0.09t0) 0.71 35 99
발명예5 2.7 12.9(4.8t0) 0.162(0.06t0) 0.27 29 97
발명예6 2.7 9.45(3.5t0) 0.324(0.12t0) 0.47 36 98
비교예4 2.7 0(0t0) 0(0t0) - 0 0
비교예5 3.2 18.9(5.9t0) 0.096(0.03t0) 0.05 5 12
발명예7 3.2 14.4(4.5t0) 0.32(0.1t0) 0.35 34 99
상기 표 1과 도 4 및 5를 통해 알 수 있듯이, 제2인장시편에 본 발명이 제안하는 조건을 노치를 형성시킨 후, 인장강도를 측정 및 비교한 결과, 제1인장시편에 대한 제2인장시편의 인장강도 감소율이 25~40%의 범위 내에 있는 발명예 1 내지 7의 경우에는 편석대의 검출율이 97%이상으로서 매우 우수한 수준임을 알 수 있다.
그러나, 인장강도 감소율이 본 발명이 제안하는 범위를 벗어나고, 노치 또한 본 발명이 제안하는 조건을 만족하지 않는 비교예 1 내지 5의 경우에는 편석대 검춤율이 25%이하로서 본 발명예들에 비하여 매우 낮은 수준임을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 제1인장시편 및 제2인장시편을 준비하는 단계;
    상기 제2인장시편에 노치(notch)를 형성하는 단계; 및
    상기 제1인장시편 및 제2인장시편을 인장시험하여 인장강도를 측정한 뒤, 상기 측정된 제1인장시편의 인장강도(TS.m) 대비 제2인장시편의 인장강도(TS.n)의 감소율((TS.m - TS.n) / TS.m × 100)이 25~40%의 범위 내에 포함되는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 박강판의 편석대 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노치는 상기 제2인장시편의 일면에 중심부로부터 일방향으로 일정거리(h)만큼 떨어진 곳과 상기 일면의 반대면에 상기 일방향의 반대방향으로 일정거리(h)만큼 떨어진 곳에 형성되는 박강판의 편석대 검출 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 일정거리(h)는 상기 제2인장시편의 두께(t0)의 3.1~5.5배인 박강판의 편석대 검출 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 노치는 저면이 반구의 형태를 가지고, 상기 반구의 곡률반경(R)은 0.1~0.8mm인 박강판의 편석대 검출 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노치의 깊이(D)는 상기 제2인장시편의 두께(t0)의 5~15%인 박강판의 편석대 검출 방법.
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CN111272570A (zh) * 2020-03-19 2020-06-12 南通万达摩擦材料有限公司 一种摩擦片生产用强度检测装置

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