KR20160093398A - 현장설치상태 인장물성 시험장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대상시료 표면에 부착되는 IST 브라켓과 IST 시험편 가공모듈, IST 진단모듈로 구성되며, 보다 상세하게는 설치상태 인장시험편(In-Situ Tension specimen; 이하 IST 시험편) 가공장치의 편심회전드릴 또는 엔드밀을 이용하여 대상시료 표면에 직경 2㎜, 길이 5㎜ 인 IST 시험편을 가공한 후, 변위센서와 로드셀이 장착된 In-Situ(설치상태) 진단장치를 부착하여 시험을 수행하고 기계적 물성을 측정하도록 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 대상시료 표면에 부착되는 IST 브라켓과 IST 시험편 가공모듈, IST 진단모듈로 구성되며, 보다 상세하게는 설치상태 인장시험편(In-Situ Tension specimen; 이하 IST 시험편) 가공장치의 편심회전드릴 또는 엔드밀을 이용하여 대상시료 표면에 직경 2㎜, 길이 5㎜ 인 IST 시험편을 가공한 후, 변위센서와 로드셀이 장착된 In-Situ(설치상태) 진단장치를 부착하여 시험을 수행하고 기계적 물성을 측정하도록 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치에 관한 것이다.
현재재료의 기계적 물성을 측정하기 위해서는 목적재료에서 표준시편을 가공하여 인장시험, 충격시험, 인성시험 등을 수행한다. 이러한 시험으로 기계적 물성을 확인할 수 있지만 기기 또는 시험체의 측정시편을 확보하기 위하여 대상체를 파괴해야 하는 단점이 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위하여 계장화 압입시험 등 파괴하지 않은 상태에서 시험을 수행할 수 있는 기법이 도입 적용되고 있지만 인장시험과 시험 메카니즘이 상이하여 대외적으로 인정을 받는데 어려움이 있으며 보편화되어 사용되지 못하고 있다.
이와 대비되는 국내 선행기술인 대한민국 등록특허공보 제10-0797286호에 인장 시험 장치에 관한 기술적 구성이 개시되어 있고, 등록특허공보 제10-1393430호에는 압전 박막 시편 및 그 제조 방법이 개시되어 있으나, 본 발명은 이들과 구체적으로 대비하여 볼 때 기술적 구성 및 그 작용효과에서 구성의 곤란성과 상승된 효과가 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 본 발명에 설치된 기기/부품을 분해 또는 가공하지 않고 기기표면에서 가공된 인장시험편을 이용하여 기기/부품의 재료물성(항복, 인장 연신율)을 직접 평가할 수 있는 현장설치상태 인장물성 시험장치를 제공하는데 있다.
또한, 기존의 비파괴 물성평가 기법에서 측정되지 아니한 연신율을 측정할 수 있으며, 압축하중-변위선도로부터 예측되는 σ-ε 선도를 직접 획득할 수 있다. 국내외 시험편 물성평가기술과 방법론적으로 동일하므로 규제기관 등에서 제기되는 신뢰성 확보 요구를 만족할 수 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 대상시료 표면에 부착되는 IST 브라켓와, 브라켓 상단부에 위치하는 IST 시험편 가공모듈; 및 IST 시험편을 진단하기 위한 IST 진단모듈로 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 상기 IST 브라켓은 측정 대상표면에 부착 고정하기 위하여 바닥면에 전자석이 고정 설치되며, 진단장치와의 탈부착이 용이하도록 상부 덮개와 나사 방식으로 체결되는 구조로 제작된 현장설치상태 인장물성 시험장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 IST 시험편 가공모듈은 대상시료 표면에 구멍을 뚫는 소형 드릴링 머신, 드릴링 머신 본체를 편심 회전시키는 편심회전기어, 드릴링머신의 수직이송을 위한 수직이송 회전모터로 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 IST 진단모듈은 시험편의 상부를 체결하기 위한 고정지그와, 인장 하중을 측정하기 위하여 인장하중을 가하기 위한 소형 액츄에이터와, 가해진 인장하중을 측정하는 로드 셀 및 시험변위를 측정하기 위한 변위게이지로 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 IST 시험방법에 있어서, (a) 대상시료 표면에 IST 브라켓을 자석으로 부착한 후, 브라켓에 IST 시험편 가공모듈을 장착하는 단계; (b) 드릴링 머신 편심회전으로 외경 8㎜, 내경 2㎜, 깊이 5㎜의 홈을 파내어 홈의 중심부에 IST 시험편을 가공한 후, 브라켓에서 IST 시험편 가공모듈을 탈착하는 단계; (c) IST 진단모듈을 브라켓에 장착하고 가공된 IST 시험편의 상부면과 고정지그를 체결한 후 소형 액츄에이터로 시험편에 인장하중을 가하여 인장물성 진단평가를 수행하는 단계; (d) IST 진단모듈의 로드셀과 변위게이지를 이용하여 IST 시험편의 하중 및 변위신호를 실시간으로 획득하고 응력-변형률 선도를 구하는 단계를 포함하는 IST 시험방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 설치된 기기/부품을 분해 또는 가공하지 않고 기기표면에서 가공된 인장시험편을 이용하여 기기/부품의 재료물성(항복, 인장 연신율)을 직접 평가할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한, 기존의 비파괴 물성평가 기법에서 측정되지 아니한 연신율을 측정할 수 있으며, 압축하중-변위선도로부터 예측되는 σ-ε 선도를 직접 획득할 수 있는 작용효과가 있으며, 국내외 시험편 물성평가기술과 방법론적으로 동일하므로 규제기관 등에서 제기되는 신뢰성 확보 요구를 만족할 수 있는 작용효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 설치상태 인장시험편 가공모듈을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 편심회전드릴의 작동원리를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대상재료 표면에 가공된 IST 시험편을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 설치상태 인장물성 진단장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 IST 브라켓을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 설치상태 인장물성 시험방법을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 편심회전드릴의 작동원리를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대상재료 표면에 가공된 IST 시험편을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 설치상태 인장물성 진단장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 IST 브라켓을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 설치상태 인장물성 시험방법을 나타낸 개략도이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다.
본 발명에서는 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 종래의 인장시험 메카니즘을 그대로 사용하고 피시험기기를 교체없이 계속 사용할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에서 제안된 장치 및 방법을 요약하면 설치상태 인장시험편(In-Situ Tension specimen; 이하 IST 시험편) 가공장치의 편심회전드릴 또는 엔드밀을 이용하여 대상시료 표면에 직경 2㎜, 길이 5㎜ 인 IST 시험편을 가공한 후, 변위센서와 로드셀이 장착된 In-Situ(설치상태) 진단장치를 부착하여 시험을 수행하고 기계적 물성을 측정한다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따른 설치상태 인장시험편 가공모듈을 나타낸 개략도이다. 도 2는 본 발명에 따른 편심회전드릴의 작동원리를 나타낸 개략도이다. 도 3은 본 발명에 따른 대상재료 표면에 가공된 IST 시험편을 나타낸 개략도이다.
본 발명에서 제안된 장치 및 방법을 요약하면, 설치상태 인장시험편(In-Situ Tension specimen; 이하 IST 시험편) 가공장치의 편심회전드릴 또는 엔드밀을 이용하여 대상시료 표면에 직경 2㎜, 길이 5㎜ 인 IST 시험편을 가공한 후 변위센서와 로드셀이 장착된 In-Situ(설치상태) 진단장치를 부착하여 시험을 수행하고 기계적 물성을 측정한다.
본 발명의 구성은 대상시료 표면에 부착되는 IST 브라켓과 브라켓 상단부에 설치되는 IST 시험편 가공모듈 및 IST 진단모듈로 이루어져 있다.
IST 브라켓은 측정 대상표면에 부착 고정하기 위하여 바닥면에 전자석이 고정 설치되며, 브라켓 상단부에 IST 시험편 가공모듈 및 진단 장치와의 탈부착이 용이하도록 상부 덮개와 나사 방식으로 체결되는 구조로 이루어져 있다.
IST 시험편 가공모듈은 대상시료 표면에 구멍을 뚫는 소형 드릴링 머신, 드릴링 머신 본체를 편심 회전시키는 편심회전기어, 드릴링머신의 수직이송을 위한 수직이송 회전모터로 구성되어 있다.
드릴링 머신의 본체가 편심회전하면서 대상시료 표면에 외 8㎜, 내경 2㎜, 깊이 5㎜의 홈을 파내어 홈의 중심부에 직경 2㎜, 깊이 5㎜ 인 IST 시험편을 가공한다.
IST 진단모듈은 시험편의 상부를 체결하기 위한 고정지그, 인장하중을 가하기 위한 소형 액츄에이터, 인장하중을 측정하는 로드 셀, 시험변위를 측정하기 위한 변위게이지로 구성되어 있다.
IST 시험편을 고정지그로 체결하고 소형 액츄에이터로 하중을 가하여 인장시험을 수행하며, 로드셀과 변위게이지를 이용하여 시험하중 및 변위를 측정한다.
다음은 IST 시험방법에 대하여 살펴본다.
(a) 대상시료 표면에 IST 브라켓을 자석으로 부착한 후, 브라켓에 IST 시험편 가공모듈을 장착하는 단계를 포함한다.
(b) 드릴링 머신 편심회전으로 외경 8㎜, 내경 2㎜, 깊이 5㎜의 홈을 파내어 홈의 중심부에 IST 시험편을 가공한 후, 브라켓에서 IST 시험편 가공모듈을 탈착하는 단계를 포함한다.
(c) IST 진단모듈을 브라켓에 장착하고 가공된 IST 시험편의 상부면과 고정지그를 체결한 후 소형 액츄에이터로 시험편에 인장하중을 가하여 인장물성 진단평가를 수행하는 단계를 포함한다.
(d) IST 진단모듈의 로드셀과 변위게이지를 이용하여 IST 시험편의 하중 및 변위신호를 실시간으로 획득하고 응력-변형률 선도를 구하는 단계를 포함한다.
본 발명은 대상시료 표면에 부착되는 IST 브라켓과 IST 시험편 가공모듈, IST 진단모듈로 구성되며, 보다 상세하게는 설치상태 인장시험편(In-Situ Tension specimen; 이하 IST 시험편) 가공장치의 편심회전드릴 또는 엔드밀을 이용하여 대상시료 표면에 직경 2㎜, 길이 5㎜ 인 IST 시험편을 가공한 후, 변위센서와 로드셀이 장착된 In-Situ(설치상태) 진단장치를 부착하여 시험을 수행하고 기계적 물성을 측정하도록 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치를 제공하여 기기표면에서 가공된 인장시험편을 이용하여 기기/부품의 재료물성을 직접 평가할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.
1; 면진 장치 2; 베어링 블록
3; 디스크 4; 하부 지지부
5; MER-spring 6; 가이드 바
3; 디스크 4; 하부 지지부
5; MER-spring 6; 가이드 바
Claims (6)
- 대상시료 표면에 부착되는 IST 브라켓;
브라켓 상단부에 위치하는 IST 시험편 가공모듈; 및
IST 시험편을 진단하기 위한 IST 진단모듈로 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 IST 브라켓은 측정 대상표면에 부착 고정하기 위하여 바닥면에 전자석이 고정 설치되며,
진단장치와의 탈부착이 용이하도록 상부 덮개와 나사 방식으로 체결되는 구조로 제작된 현장설치상태 인장물성 시험장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
IST 시험편 가공모듈은 대상시료 표면에 구멍을 뚫는 소형 드릴링 머신, 드릴링 머신 본체를 편심 회전시키는 편심회전기어, 드릴링머신의 수직이송을 위한 수직이송 회전모터로 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치. - 청구항 1에 있어서,
IST 진단모듈은 시험편의 상부를 체결하기 위한 고정지그;
인장 하중을 측정하기 위하여 인장하중을 가하기 위한 소형 액츄에이터;
가해진 인장하중을 측정하는 로드 셀; 및
시험변위를 측정하기 위한 변위게이지로 구성된 현장설치상태 인장물성 시험장치. - IST 시험방법에 있어서,
(a) 대상시료 표면에 IST 브라켓을 자석으로 부착한 후, 브라켓에 IST 시험편 가공모듈을 장착하는 단계;
(b) 드릴링 머신 편심회전으로 홈을 형성하고, 홈의 중심부에 IST 시험편을 가공한 후, 브라켓에서 IST 시험편 가공모듈을 탈착하는 단계;
(c) IST 진단모듈을 브라켓에 장착하고, 가공된 IST 시험편의 상부면과 고정지그를 체결한 후 소형 액츄에이터로 시험편에 인장하중을 가하여 인장물성 진단평가를 수행하는 단계; 및
(d) IST 진단모듈의 로드셀과 변위게이지를 이용하여 IST 시험편의 하중 및 변위신호를 실시간으로 획득하고 응력-변형률 선도를 구하는 단계를 포함하는 IST 시험방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 b) 단계에서, 드릴링 머신 편심회전으로 홈을 형성할 때, 외경 8㎜, 내경 2㎜, 깊이 5㎜의 홈을 형성함을 특징으로 하는 IST 시험방법.
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