KR20160077326A - 곡면시편의 인장시험장치 및 인장시험방법 - Google Patents

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Abstract

곡면시편의 인장시험장치 및 인장시험방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치는 곡면시편의 양단에 각각 결합되며 곡면시편에 인장력을 부여하는 시편고정부; 곡면시편의 시험영역을 포위하여 덮는 냉각챔버부; 및 냉각챔버부 내부를 냉각시켜 곡면시편의 시험영역을 설정온도로 유지시키는 냉각장치를 포함한다.

Description

곡면시편의 인장시험장치 및 인장시험방법{DEVICE AND METHOD FOR TESTING TENSILE STRENGTH OF CURVED WIDE PLATE SPECIMEN}
본 발명은 곡면시편의 인장시험장치 및 인장시험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡면시편의 시험영역을 균등한 냉각온도로 유지하면서 시험을 수행할 수 있는 곡면시편의 인장시험장치 및 인장시험방법에 관한 것이다.
배관 용접부분 인장시험을 할 때는 배관으로부터 용접부분을 포함하여 곡면판 형태의 시편을 채취한다. 이는 곡면을 가진 부분으로부터 넓게 채취된 시편이므로 CWP(Curved Wide Plate)시편(이하 '곡면시편'이라 함)이라고도 한다.
도 1은 용접부분을 가진 배관으로부터 곡면시편을 채취하는 예를 나타내고, 도 2a는 채취된 곡면시편의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A - A 선에 따른 단면도이다. 도시한 바와 같이, 곡면시편(10)은 배관(1)의 곡률을 그대로 유지한 상태에서, 배관(1)으로 둘레방향으로 마련되는 용접부분(2)이 시험영역(11)의 대략 중간부분에 위치하도록 채취한다. 또 곡면시편(10)은 인장시험장치에 연결하기 위해 양단 쪽에 상대적으로 넓은 폭의 연결부(12)를 마련하고, 도 2b에 도시한 예처럼 용접부분 내면 쪽에 노치부(13)를 형성한다.
이러한 곡면시편(10)은 도 3에 도시한 바와 같이, 인장시험장치에 연결한 후 인장시험장치로 당겨 파단시킴으로써 노치부(13) 파괴거동, 연신율 등의 기계적물성치를 측정한다. 또 이러한 시험은 배관(1)이 실제로 사용되는 환경과 대등한 조건을 유지하면서 시험하기 위해 곡면시편의 시험영역을 -10 ~ -140도로 냉각시킨 상태에서 수행하기도 한다.
그런데 이러한 곡면시편(10)은 곡면을 포함하는 관계로 인장시험에서 시험영역(11) 온도를 시험조건(설정한 냉각온도)으로 균등하게 유지하기 어려웠다. 즉 시험영역(11)으로 냉각 흄(fume)을 공급할 때 곡면에 의해 반사되는 현상 등으로 인해 냉각온도를 균등하게 유지하기 어려웠고, 이로 인해 정확한 시험결과를 도출하기 힘들었다.
본 발명의 실시 예는 곡면시편의 시험영역을 균등한 냉각온도로 유지시키면서 시험을 수행할 수 있도록 하는 곡면시편의 인장시험장치 및 인장시험방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 곡면시편의 양단에 각각 결합되며 곡면시편에 인장력을 부여하는 시편고정부; 상기 곡면시편의 시험영역을 포위하여 덮는 냉각챔버부; 및 상기 냉각챔버부 내부를 냉각시켜 상기 곡면시편의 시험영역을 설정온도로 유지시키는 냉각장치를 포함하는 곡면시편의 인장시험장치가 제공될 수 있다.
상기 냉각챔버부는 상기 곡면시편의 외곡면 쪽을 덮는 제1챔버와, 상기 곡면시편의 내곡면 쪽을 덮으며 상기 제1챔버와 함께 냉각실을 한정하는 제2챔버를 포함할 수 있다.
상기 냉각챔버부는 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 슬라이딩 가능하게 지지하는 안내레일을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각장치는 상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내측으로 각각 액체질소를 공급하는 냉각라인과, 상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내에 각각 마련되고 상기 냉각라인으로부터 배출되는 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키면서 순환기류를 형성하는 팬(fan)을 포함할 수 있다.
상기 냉각라인은 상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내부의 초기 급속냉각을 위해 액체질소를 공급하는 급속냉각라인과, 상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내부를 설정한 냉각온도로 유지시키기 위해 액체질소의 공급을 제어하는 제어냉각라인을 포함할 수 있다.
상기 제어냉각라인은 액체질소를 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐의 출구 외측에 설치되어 분사되는 액체질소를 확산시키는 원추형 확산부재를 포함할 수 있다.
상기 냉각장치는 상기 냉각챔버부 내측으로 액체질소를 공급하는 냉각라인과, 상기 냉각챔버부 내에 마련되며 상기 냉각라인으로부터 배출되는 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키면서 순환기류를 형성하는 팬(fan)을 포함할 수 있다.
상기 냉각라인은 상기 냉각챔버부 내부의 초기 급속냉각을 위해 액체질소를 공급하는 급속냉각라인과, 상기 냉각챔버부 내부를 설정한 냉각온도로 유지시키기 위해 액체질소의 공급을 제어하는 제어냉각라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 곡면시편의 양단을 인장시험장치의 시편고정부에 각각 연결시키고, 냉각챔버를 이용해 상기 곡면시편의 시험영역을 포위하도록 덮어 외부와 구획되는 냉각실을 형성하고, 상기 냉각챔버의 냉각실을 설정온도로 냉각시키고, 상기 곡면시편의 시험영역이 상기 설정온도로 냉각된 상태에서 상기 인장시험장치를 동작시켜 상기 곡면시편에 인장력을 부여하는 곡면시편의 인장시험방법이 제공될 수 있다.
상기 냉각실을 냉각시키는 단계는 상기 냉각실로 상대적으로 많은양의 액체질소를 공급하여 1차 냉각온도까지 급속냉각하는 급속냉각단계와, 상기 급속냉각단계 후 상기 냉각실로 공급되는 액체질소의 공급량을 조절해 상기 냉각실을 상기 설정온도로 유지시키는 가운데 상기 곡면시편의 시험영역의 냉각을 위해 설정시간을 그대로 유지하는 제어냉각단계를 포함할 수 있다.
상기 냉각실로 액체질소를 공급할 때는 회전하는 팬(fan)으로 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키고 상기 냉각실을 순환하는 기류를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치는 냉각챔버부와 냉각장치를 이용해 곡면시편의 시험영역을 설정한 냉각온도로 정확히 유지할 수 있고, 곡면시편 시험영역 전체에 대하여 균등한 냉각온도를 유지하는 가운데 인장시험을 수행할 수 있기 때문에 정확한 시험결과를 도출할 수 있다.
본 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치는 곡면시편의 시험영역을 냉각챔버부로 포위한 상태에서 냉각을 수행하기 때문에 곡면시편의 시험영역의 냉각효과를 높일 수 있고, 전체적으로 균등한 냉각을 구현할 수 있다.
본 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치는 냉각챔버부 내에서 팬이 동작하기 때문에 냉각흄의 발생이 용이하고, 팬에 의해 순환기류가 형성되기 때문에 시편이 곡면형태임에도 불구하고 냉각챔버부 내부를 전체적으로 균일한 냉각온도로 유지할 수 있다.
도 1은 일반적인 배관으로부터 인장시험을 위한 곡면시편을 채취하는 예를 나타낸다.
도 2a는 도 1과 같은 방식으로 채취한 곡면시편의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A - A 선에 따른 단면도이다.
도 3은 곡면시편을 일반적인 인장시험장치에 연결한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치 사시도로, 냉각챔버부를 개방한 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치 사시도로, 냉각챔버부로 곡면시편의 시험영역을 포위하여 덮을 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치의 냉각챔버부 구성을 상세히 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶ - Ⅶ 선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ 부분 상세도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치의 냉각챔버 내에 설치되는 팬의 구성 및 급속냉각라인과 제어냉각라인의 출구 배치를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치의 제어냉각라인 출구에 마련된 분사노즐 및 확산부재를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치에서 인장시험을 위해 곡면시편에 센서들과 게이지를 설치한 상태를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치에서 곡면시편에 연신게이지를 설치한 상태를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 인장시험장치에서 냉각을 수행할 때 냉각실의 온도변화 추이를 나타낸 그래프다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치를 나타낸다. 인장시험장치(100)는 배관으로부터 채취된 곡면시편(10)의 양단과 각각 결합되는 두 시편고정부(110), 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 포위하여 덮는 냉각챔버부(120), 그리고 냉각챔버부(120) 내부를 냉각시키는 냉각장치(140)를 포함한다.
시편고정부(110)는 인장시험장치(100)의 견인수단(미도시)에 연결되는 견인부재(111)와, 견인부재(111)의 단부에 장착되며 곡면시편(10)의 단부가 고정되는 시편고정블록(112)을 포함할 수 있다. 그리고 곡면시편(10)은 도 1, 도 2a, 도 2b에 도시한 예처럼, 곡률을 유지한 상태에서 배관(1)으로부터 채취되며, 그 양단 쪽 연결부(12)가 양측 시편고정부(110)의 시편고정블록(112)에 용접방식으로 고정된다.
또 곡면시편(10)은 시험영역(11)이 균등한 힘으로 당겨질 수 있도록 수평을 유지하도록 배치된 상태에서 양단의 연결부(12)가 시편고정블록(112)에 용접된다.
냉각챔버부(120)는 도 4, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 시편고정부(110)에 고정된 곡면시편(10)의 시험영역(11) 외측을 덮는 제1챔버(121)와 제2챔버(122), 제1챔버(121)와 제2챔버(122)를 진퇴 가능하게 지지하는 안내레일(123)을 구비한다.
제1챔버(121)는 곡면시편(10)의 외곡면 쪽을 덮을 수 있도록 곡면시편(10)의 외곡면 쪽에 진퇴 가능하게 설치되고, 제2챔버(122)는 곡면시편(10)의 내곡면 쪽을 덮을 수 있도록 곡면시편(10)의 내곡면 쪽에 진퇴 가능하게 설치된다. 제1챔버(121)와 제2챔버(122)는 상호 마주하는 쪽이 개방된 사각의 상자형태로 마련될 수 있고, 이러한 챔버들(121,122)이 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 사이에 두고 양측으로부터 곡면시편(10) 쪽으로 접근하여 상호 결합됨으로써 곡면시편(10)의 시험영역(11) 외면을 포위하여 덮는 냉각실(125)을 형성한다.
제1챔버(121)의 개구부는 곡면시편(10)의 외곡면에 대응하는 형상으로 마련될 수 있고, 제2챔버(122)의 개구부는 곡면시편(10)의 내곡면에 대응하는 형상으로 마련될 수 있다. 따라서 제1챔버(121)와 제2챔버(122)가 상호 결합되면 도 5와 도 7에 도시한 바와 같이, 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 수용하는 냉각실(125)이 외부와 구획될 수 있다. 제1챔버(121)와 제2챔버(122)는 자체가 단열소재에 의해 마련되거나, 단열처리된 상자형태일 수 있다.
제1챔버(121)와 제2챔버(122)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 안내레일(123)은 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 테이블 형태로 된 지지장치(126) 위에 마련될 수 있다. 지지장치(126)에는 후술할 냉각장치(140)의 동작제어를 위한 제어패널(128) 등이 설치될 수 있다.
본 실시 예는 곡면시편(10)의 시험영역(11) 양측으로부터 각각 접근하여 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 덮는 제1챔버(121)와 제2챔버(122)를 포함하는 냉각챔버부(120)를 제시하였으나, 냉각챔버부의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에 나타내지는 않았지만, 냉각챔버부는 곡면시편의 시험영역(11)을 포위하여 덮을 수 있으면 될 것이므로, 곡면시편(10)의 상부로부터 하강하여 시험영역의 외측을 덮는 일체형의 챔버 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
냉각장치(140)는 제1챔버(121)와 제2챔버(122)에 의해 형성되는 냉각실(125)을 냉각시켜 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 설정온도로 유지시키는 기능을 한다. 도 4와 도 7을 참조하면, 냉각장치(140)는 제1챔버(121)와 제2챔버(120)의 내측으로 각각 액체질소를 공급하는 냉각라인과, 냉각라인을 통해 공급되는 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시킴과 동시에 냉각실(125) 내부에 순환기류를 형성할 수 있도록 제1챔버(121)와 제2챔버(122) 내에 각각 설치된 팬(145, fan), 이 팬(145)을 구동하는 모터(146)를 포함한다.
냉각라인은 제1챔버(121)와 제2챔버(122) 내부의 초기 급속냉각을 위해 단시간에 상대적으로 많은량의 액체질소를 공급할 수 있는 급속냉각라인(141)과, 급속냉각을 수행한 후 제1챔버(121)와 제2챔버(122) 내부를 설정한 냉각온도로 유지시키기 위해 액체질소의 공급을 제어하는 제어냉각라인(142)을 포함할 수 있다.
급속냉각라인(141)은 냉각실(125)이 설정온도의 약 80%에 해당하는 1차 냉각온도까지 신속하게 냉각시키는데 이용할 수 있다. 그리고 제어냉각라인(142)은 냉각실(125)의 온도가 1차 냉각온도에 도달한 이후 냉각실(125) 내부 및 곡면시편(10) 시험영역(11)의 온도를 체크하면서 액체질소의 공급량을 조절해 가며 냉각실(125)이 설정온도를 유지하도록 제어하는데 이용할 수 있다. 급속냉각라인(141)과 제어냉각라인(142)은 도면에 나타내지는 않았지만, 액체질소공급장치와 연결되고, 액체질소의 공급을 제어하는 제어밸브들(141a, 142a)을 각각 포함할 수 있다.
도 8과 도 9를 참조하면, 팬(145)은 다익형 원심팬의 형태로 구성될 수 있다. 그리고 급속냉각라인(141)과 제어냉각라인(142)은 팬(145)의 내측공간으로 액체질소를 공급할 수 있도록 각각의 출구가 팬(145)의 내측으로 연장된다. 이러한 구성은 팬(145)을 동작시키는 가운데 팬(145)의 내측으로 액체질소를 공급함으로써 액체질소가 팬(145)의 회전동작에 의해 냉각실(125) 내부에 고르게 비산되면서 냉각흄이 형성될 수 있도록 한 것이다. 또 팬(145)의 동작에 의해 냉각실(125) 내에 순환기류가 형성되도록 함으로써 냉각실(125) 내부가 고르게 냉각될 수 있도록 한 것이다.
제어냉각라인(142)은 도 8과 도 10에 도시한 바와 같이, 액체질소를 분사하도록 출구에 설치된 분사노즐(142b)과, 분사노즐(142b)의 출구 외측에 설치되어 분사되는 액체질소를 확산시키는 원추형태의 확산부재(142c)를 포함할 수 있다. 이는 온도제어를 위해 분사되는 액체질소의 용이한 분산을 유도해 냉각흄의 발생이 용이하도록 한 것이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 제1챔버(121)와 제2챔버(122)에는 냉각실(125) 내부의 온도를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 온도계(148) 및 냉각실(125)의 냉각온도 제어를 위한 온도센서들이 설치될 수 있다.
다음은 이러한 인장시험장치를 이용하여 곡면시편(10)의 인장시험을 수행하는 방법에 대해 설명한다.
곡면시편(10)의 인장시험을 할 때는 도 4에 도시한 예처럼 채취한 곡면시편(10)의 양단을 인장시험장치(100)의 시편고정부(110)에 각각 연결시킨다. 이때 제1챔버(121)와 제2챔버(122)는 상호 이격된 상태를 유지한다.
곡면시편(10)을 시편고정부(110)에 연결한 후에는 도 11에 도시한 바와 같이, 곡면시편(10)의 시험영역(11)에 각종 시험정보 취득을 위한 센서들과 게이지들을 장착한다.
즉 곡면시편(10)의 표면에는 상호 이격된 위치에 다수의 온도센서(151)를 설치한다. 온도센서들(151)은 통상 5개소 이상 설치하여 곡면시편(10) 시험영역(11)이 부위별로 고르게 냉각되는지 여부를 알 수 있도록 한다.
곡면시편(10) 상부에는 전체 연신량을 측정하기 위한 연신게이지(152)를 설치한다. 연신게이지(152)는 곡면시편(10) 시험영역(11) 양측에 각각 지주(152a,152b)를 세우고, 이 지주들(152a,152b)을 연결하는 실패형 측정와이어(152c)를 설치하는 형태다. 이러한 연신게이지(152)는 냉각챔버부(120) 내에 위치시키기가 어려울 수 있으므로, 도 12에 도시한 바와 같이, 지주(152a,152b)를 제1챔버(121)와 제2챔버(122)의 외측으로 연장한 상태에서 설치할 수 있다.
곡면시편(10)의 표면에는 접착형 스트레인게이지(153)를 부착시켜 곡면시편(10)이 인장될 때 발생하는 스트레인 정보를 취득한다. 또 곡면시편(10) 중앙의 노치부(13) 쪽에는 노치부(13)의 미세 파괴거동정보를 수집할 수 있는 미세 스트레인 게이지(미도시)를 설치할 수 있다.
곡면시편(10)의 시험영역(10)에 센서들(151)과 게이지들(152,153)을 장착한 후에는 도 5에 도시한 바와 같이, 제1챔버(121)와 제2챔버(122)를 이동시켜 곡면시편의 시험영역(11) 외측이 제1챔버(121)와 제2챔버(122)에 의해 덮히도록 한다. 즉 도 7에 도시한 바와 같이, 곡면시편(10)의 시험영역(11)이 제1챔버(121)와 제2챔버(122)에 의해 형성되는 냉각실(125)에 수용되도록 한다. 이렇게 하면, 냉각실(125)이 외부와 구획된다.
제1 및 제2냉각챔버(121,122)로 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 덮은 후에는 냉각실(125)을 시험을 위한 설정온도까지 냉각시킨다. 이때는 먼저 급속냉각라인(141)을 이용해 단시간에 상대적으로 많은양의 액체질소를 냉각실(125)로 공급하여 설정온도의 80%에 해당하는 1차 냉각온도까지 급속냉각을 수행한다. 물론 이때는 제1챔버(121)와 제2챔버(122) 내부의 팬(145)을 동작시키는 가운데 팬(145) 내측으로 액체질소를 공급함으로써 회전하는 팬(145)이 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키고 냉각실(125)을 순환하는 기류를 형성시켜, 냉각실(125) 전체가 균일한 냉각온도를 유지할 수 있도록 한다.
위와 같은 급속냉각단계 후에는 급속냉각라인(141)을 통한 액체질소의 공급을 중단하고 제어냉각라인(142)을 이용해 냉각실(125)이 설정온도에 도달하기까지 액체질소를 공급하고, 냉각실(125)이 설정온도를 유지할 수 있도록 액체질소의 공급량을 조절하는 제어냉각단계를 수행한다. 이러한 제어냉각단계는 곡면시편(10)의 시험영역(11)의 내부까지 설정온도로 냉각될 수 있도록 설정시간 동안 계속 유지한다.
제어냉각단계에서도 급속냉각단계와 마찬가지로 제1챔버(121)와 제2챔버(122) 내부의 팬(145)을 동작시키는 가운데 팬(145) 내측으로 액체질소를 공급함으로써 회전하는 팬(145)이 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키고 냉각실(125)을 순환하는 기류를 형성시켜, 냉각실(125) 전체가 균일한 온도를 유지할 수 있도록 한다. 특히 제어냉각단계에서는 팬(145) 내측으로 공급되는 액체질소가 분사노즐(142b)에 의해 분사되고 원추형태의 확산부재(142c)에 의해 확산되기 때문에 냉각흄의 발생이 용이하도록 할 수 있다.
도 13은 이러한 방식으로 냉각을 수행할 때 냉각실(125)의 온도변화 추이를 나타낸 그래프다. 도 13에서 구간 B는 목표한 설정온도(-30도)의 약 80%에 해당하는 온도까지 급속냉각을 수행하여 냉각실(125)을 냉각하는 상태를 나타내고, 구간 C는 급속냉각 후 제어냉각을 수행하여 냉각실(125)을 설정온도로 유지하는 상태를 나타낸다. 일 예로 구간 B는 대략 20분정도 냉각을 수행하고, 구간 C는 대략 40분정 냉각을 수행할 수 있다. 즉 설정온도에 도달한 후 상대적으로 긴 시간동안 냉각실(125)을 설정온도로 유지함으로써 곡면시편(10)의 시험영역(11)이 내부까지 고르게 냉각될 수 있도록 한다.
도 13에서 구간 D는 제어냉각단계 후 인장시험을 수행하는 과정에서 곡면시편(10) 노치부(13)의 연성가공발열로 인하여 냉각실(125) 온도가 급속히 상승하는 모습을 나타낸다.
곡면시편(10)의 시험영역(11)을 설정온도로 냉각한 후에는 냉각실(125)을 설정온도로 유지하는 가운데 인장시험장치(100)로 곡면시편(10)에 인장력이 부여하여, 곡면시편(10)을 파단시키는 시험을 진행한다. 그리고 시험을 수행하여 발생하는 곡면시편(10) 부위별 냉각정보, 전체 연신량, 노치부의 파괴거동 등에 대한 정보를 획득한다.
이처럼 본 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치는 냉각챔버부(120)와 냉각장치(140)를 이용해 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 설정한 냉각온도로 유지할 수 있고, 곡면시편 시험영역(11) 전체에 대하여 균등한 냉각온도를 유지하는 가운데 인장시험을 수행할 수 있기 때문에 정확한 시험결과를 도출할 수 있다.
또 본 실시 예에 따른 곡면시편의 인장시험장치는 곡면시편(10)의 시험영역(11)을 냉각챔버부(120)로 포위한 상태에서 냉각을 수행하기 때문에 곡면시편의 시험영역(11)의 냉각효과를 높일 수 있고, 전체적으로 균등한 냉각을 구현할 수 있다. 또 냉각실(125) 내에서 팬(145)이 동작하기 때문에 냉각흄의 발생이 용이하고, 팬(145)에 의해 냉각실(125)에서 순환기류가 형성되기 때문에 시편이 곡면형태임에도 불구하고 냉각실(125)이 전체적으로 균일한 냉각온도를 유지하도록 할 수 있다.
10: 곡면시편, 11: 곡면시편의 시험영역,
100: 인장시험장치, 110: 시편고정부,
120: 냉각챔버부, 121: 제1챔버,
122: 제2챔버, 123: 안내레일,
125: 냉각실, 126: 지지장치,
140: 냉각장치, 141: 급속냉각라인,
142: 제어냉각라인, 142b: 분사노즐,
142c: 확산부재, 145: 팬(fan),
146: 모터, 151: 온도센서,
152: 연신게이지, 153: 스트레인게이지.

Claims (12)

  1. 곡면시편의 양단에 각각 결합되며 곡면시편에 인장력을 부여하는 시편고정부;
    상기 곡면시편의 시험영역을 포위하여 덮는 냉각챔버부; 및
    상기 냉각챔버부 내부를 냉각시켜 상기 곡면시편의 시험영역을 설정온도로 유지시키는 냉각장치를 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각챔버부는
    상기 곡면시편의 외곡면 쪽을 덮는 제1챔버와,
    상기 곡면시편의 내곡면 쪽을 덮으며 상기 제1챔버와 함께 냉각실을 한정하는 제2챔버를 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각챔버부는 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 슬라이딩 가능하게 지지하는 안내레일을 더 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 냉각장치는
    상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내측으로 각각 액체질소를 공급하는 냉각라인과,
    상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내에 각각 마련되고 상기 냉각라인으로부터 배출되는 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키면서 순환기류를 형성하는 팬(fan)을 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각라인은
    상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내부의 초기 급속냉각을 위해 액체질소를 공급하는 급속냉각라인과,
    상기 제1챔버와 상기 제2챔버 내부를 설정한 냉각온도로 유지시키기 위해 액체질소의 공급을 제어하는 제어냉각라인을 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어냉각라인은 액체질소를 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐의 출구 외측에 설치되어 분사되는 액체질소를 확산시키는 원추형 확산부재를 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각장치는
    상기 냉각챔버부 내측으로 액체질소를 공급하는 냉각라인과,
    상기 냉각챔버부 내에 마련되며 상기 냉각라인으로부터 배출되는 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키면서 순환기류를 형성하는 팬(fan)을 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각라인은
    상기 냉각챔버부 내부의 초기 급속냉각을 위해 액체질소를 공급하는 급속냉각라인과,
    상기 냉각챔버부 내부를 설정한 냉각온도로 유지시키기 위해 액체질소의 공급을 제어하는 제어냉각라인을 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어냉각라인은 액체질소를 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐의 출구 외측에 설치되어 분사되는 액체질소를 확산시키는 원추형 확산부재를 포함하는 곡면시편의 인장시험장치.
  10. 곡면시편의 양단을 인장시험장치의 시편고정부에 각각 연결시키고,
    냉각챔버를 이용해 상기 곡면시편의 시험영역을 포위하도록 덮어 외부와 구획되는 냉각실을 형성하고,
    상기 냉각챔버의 냉각실을 설정온도로 냉각시키고,
    상기 곡면시편의 시험영역이 상기 설정온도로 냉각된 상태에서 상기 인장시험장치를 동작시켜 상기 곡면시편에 인장력을 부여하는 곡면시편의 인장시험방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각실을 냉각시키는 단계는
    상기 냉각실로 상대적으로 많은양의 액체질소를 공급하여 1차 냉각온도까지 급속냉각하는 급속냉각단계와,
    상기 급속냉각단계 후 상기 냉각실로 공급되는 액체질소의 공급량을 조절해 상기 냉각실을 상기 설정온도로 유지시키는 가운데 상기 곡면시편의 시험영역의 냉각을 위해 설정시간을 그대로 유지하는 제어냉각단계를 포함하는 곡면시편의 인장시험방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각실로 액체질소를 공급할 때는 회전하는 팬(fan)으로 액체질소를 비산시켜 냉각흄을 발생시키고 상기 냉각실을 순환하는 기류를 발생시키는 곡면시편의 인장시험방법.
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