KR20170000638A - 고온 환경용 접촉식 변형률 측정장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온 환경용 접촉식 변형률 측정장치 및 방법에 관한 것으로 측정 장치 설계 및 구성과 변형률 획득 방법 제공을 목적으로 한다. 특히, 지금까지 보고된 접촉식 변형률 측정 장치 및 방법에 대한 문제점들, 예를 들어 변형률 측정 중 발생하는 시편에서의 측정자 미끄러짐 현상과 측정 오차, 측정부(익스텐소메터)의 내열성한계에 의한 측정온도의 제약 등을 해결하였으며, 상온을 비롯한 2000℃이상의 초고온 영역에서도 단일 시스템으로 정확하고 효과적으로 시편의 변형률을 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 고온 환경 적용 가능한 접촉식 변형률 측정 방법은, 변형률 측정을 위한 재료의 시편(12)을 특별히 고안 후, 장착하여 상기 시편의 온도를 상승시키고, 응력을 가하여 시편(12)을 변형시킬 수 있도록 하는 시편장착부와, 상기 시편장착부에 장착된 시편(12)의 변형률을 측정하는 측정부(익스텐소메터)(30)와, 측정부(익스텐소메터)(30)가 받는 열을 최소화하기 위한 냉각부의 냉각사스템(40) 및 상기 측정부(익스텐소메터)(30)에 수집된 데이터를 저장 및 분석하는 계산부인 분석용 컴퓨터(50)를 포함하는 접촉식 고온 변형률 측정 장치로 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 고온 환경 적용 가능한 접촉식 변형률 측정 방법은, 변형률 측정을 위한 재료의 시편(12)을 특별히 고안 후, 장착하여 상기 시편의 온도를 상승시키고, 응력을 가하여 시편(12)을 변형시킬 수 있도록 하는 시편장착부와, 상기 시편장착부에 장착된 시편(12)의 변형률을 측정하는 측정부(익스텐소메터)(30)와, 측정부(익스텐소메터)(30)가 받는 열을 최소화하기 위한 냉각부의 냉각사스템(40) 및 상기 측정부(익스텐소메터)(30)에 수집된 데이터를 저장 및 분석하는 계산부인 분석용 컴퓨터(50)를 포함하는 접촉식 고온 변형률 측정 장치로 하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 변형률 측정 장치에 관한 것으로, 특히 높은 고온의 환경에서 시편에 외부의 힘이 가해질 때 외부의 힘에 저항하며 발생하는 시편의 변형률을 정밀히 측정하기 위하여 고안된 시편과 측정부(익스텐소메터, extensometer)를 이용한 새로운 고온 변형률 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 재료의 고유 특성 평가항목 중 기계적 인장강도는 평가하고자 하는 재료를 시험에 적합한 크기와 형상의 시편으로 만든 후, 그 시편에 힘을 가하여 재료의 변형을 발생시키며 수행됨으로써 재료가 외부에서 가해진 힘에 저항하는 특성을 보여주는 대표적인 평가항목이다.
이러한 기계적 인장강도 시험에서 시편의 변형률은 매우 중요한 인자이다. 이는 시편의 변형률은 가해지는 힘의 크기, 즉, 응력(stress)이 증가함에 따라 시편의 변형되는 정도를 나타내는 용어로서 탄성률(Young's modulus)과 파단연신율(strain at breakage) 등과 같은 중요한 물성 값들의 정보를 제공하는 기초 물성값의 역할을 함에 기인된다.
그러나, 재료의 변형률은 같은 외력 작용하에서도 재료를 둘러싼 환경에 따라 다르며, 사용 환경 중에서 온도 환경에 따라 차이를 보임으로써 재료의 개발 및 평가 분야에서는 다양한 온도 조건하의 재료가 보이는 변형률 변화에 대한 측정 장치 및 기술들이 요구되고 있다.
이러한 측정 장치 및 기술은 사용 환경 온도에 따른 기계적 물성변화를 파악하여 구조재료로서의 적합성을 확보하여야 하는 구조재료(structural material)로 개발된 재료에서 특히 중요할 수밖에 없다.
통상적으로 상기 측정 장치 및 기술들은 변형률을 획득하는 방법에 따라 직접적 획득의 접촉식 측정방법과 간접적 획득의 비접촉식 측정방법을 적용한다.
상기 비접촉식 측정방법은 고온 환경에서 활용도가 매우 높은 장점이 있지만, 고가의 레이저 또는 이미지 획득 및 분석 장비 등을 필요로 하며 미세한 변형에 대한 측정과 그 측정값 확인을 동시에 수행하기 어려운 단점을 갖는 방식이다. 특히, 레이저를 이용한 비접촉식 측정 방법은 2000℃ 이상의 고온에서는 방사광(radiation light)으로 인해 사용하기 어렵다는 한계도 있는 방식이다.
이에 반해, 상기 접촉식 측정방법은 측정이 비교적 간단하고 측정 오차가 적다는 장점을 가지고 있고, 보편적으로 많이 사용된다는 장점이 있다.
하지만, 상기 접촉식 측정방법은 보편적으로 많이 사용되면서 측정이 비교적 간단하고 측정 오차가 적다는 장점에 반해, 움직이는 그립(grip)에 대한 관성(inertia)의 영향, 측정부(익스텐소메터) 접촉면의 미끄러짐 현상, 고온에서의 손상 및 접촉면에서 발생되는 화학적 작용 등과 같은 고질적인 한계가 제기될 수밖에 없다.
또한, 상기 선행문헌은 비접촉식 측정방법의 장점을 구현한 경우이나, 상기 선행문헌1(국내공개특허 10-2013-0011611)은 상온에서만 적용 가능하며, 상기 선행문헌2(국내등록특허 10-1327018)는 온도 1000∼1500 ℃ 이하의 한계를 가지고, 상기 선행문헌3(미국등록특허06907677)은 시편의 변형률 측정을 위한 접촉식 측정부(익스텐소메터)를 이용하나 초고온 환경 적용이 어렵다는 한계를 갖고 있다.
이에, 본 발명은 움직이는 그립에 대한 관성으로 발생되는 측정부(익스텐소메터)의 접촉면 미끄러짐 현상과 고온에서의 손상 등, 접촉식 측정방법의 고질적인 문제점들을 해결하고 상온부터 2000℃ 이상의 고온영역까지 시편 온도에 관계없이 인장, 압축 강도 데이터 획득에 필요한 시편의 변형률을 측정하고, 특히 고온 환경에서 활용 가능한 시편, 시편장착부, 측정부(익스텐소메터), 냉각부 및 계산부가 포함된 단일 시스템을 접촉식 측정방법으로 구현하는 것에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 변형률 측정을 위한 독창적으로 고안되어진 시편을 장착하여 상기 시편의 온도를 상승시키고, 응력을 가하여 시편을 변형시킬 수 있도록 하는 시편장착부와, 상기 시편장착부에 장착된 시편의 변형률을 측정하는 측정부(익스텐소메터)와, 측정부(익스텐소메터)가 받는 열을 최소화하기 위한 냉각부 및 상기 측정부(익스텐소메터)에 수집된 데이터를 저장 및 분석하는 계산부를 포함하는 접촉식 고온 변형률 측정 장치가 제공된다.
상기 시편장착부는 상기 시편을 챔버의 내부에 위치시키고, 상기 측정부(익스텐소메터)를 향하는 벽면의 일측에 측정부(익스텐소메터)의 측정자를 삽입할 수 있는 창을 형성하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 상기 시편이 위치되도록 장착하고, 응력을 가하여 변형시키도록 하는 그립 및 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 시편의 온도를 상승시키는 히터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 챔버는 상기 시편이 설치된 내부 공간의 공기를 제거하여 진공을 형성하는 진공펌프가 설치되어 구성될 수 있다. 상기 챔버는 상기 시편이 설치된 내부 공간에 비활성 가스를 공급하는 가스공급장치가 설치되어 구성될 수 있다. 상기 챔버에 공급되는 비활성 가스는 헬륨, 알곤, 질소 중 어느 하나인 것으로 구성될 수 있다. 상기 챔버의 벽면은 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 챔버냉각수단이 포함되도록 구성될 수 있다. 상기 그립은 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 치구냉각수단이 포함되도록 구성될 수 있다. 상기 히터는 탄소 재질로 구성될 수 있다. 상기 히터는 전류를 이용하여 가열되도록 구성될 수 있다. 상기 히터는 상기 시편과 5cm 이내의 거리에 위치되도록 설치될 수 있다. 상기 창은 석영유리로 제조될 수 있다.
상기 측정부(익스텐소메터)는 고온 환경에서 사용가능하도록 고안된 측정부(익스텐소메터)는 측정자, 이음블록 그리고 센서로 구성될 수 있다. 상기 측정자는 탄소 재질의 복합재로 구성될 수 있다. 상기 측정자는 방열을 위하여 넓은 표면적을 갖는 형태로 고안될 수 있다. 상기 측정자는 시편에 고정시키기 위한 디자인으로 되어있으며, 볼트 고정을 위한 너트용 홈을 가질 수 있다. 상기 측정자는 측정부(익스텐소메터)의 수평적 설치를 위해 센서의 무게를 고려한 무게추 역할 부분을 가질 수 있다. 상기 측정자 고정 볼트는 탄소 재질의 복합재로 구성될 수 있다. 상기 이음블록은 단열재료로 구성될 수 있다. 상기 이음블록용 단열재료는 높은 강도의 다공성 물질로 구성, 또는 밀도가 다른 재료로 구성될 수 있다. 상기의 이음블록은 측정자와 센서에 결합되는 결합장치를 가질 수 있다.
상기의 냉각부는 냉매를 사용할 수 있다. 상기의 냉각부는 냉매의 양을 조절할 수 있는 제어스위치와 유동의 영향을 배제하기 위한 간접적 냉각로로 구성될 수 있다.
상기의 계산부는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어로 구성될 수 있다. 상기의 계산부는 측정부(익스텐소메터)와 동기화 되어 있으며 데이터 획득과 동시에 그래프를 생산할 수 있다.
또한, 상기와 같은 구성들로 이루어진 시스템을 통한 직접적 변형률 측정방법은, a) 시편 온도를 상승시킬 수 있는 인장 시험용 챔버에 시편을 설치하는 단계; b) 온도 상승 시 시편에서 방출되는 열을 최소화 시키는 단계; c) 측정부(익스텐소메터)를 설치하는 단계; d) 측정부(익스텐소메터)의 측정자와 시편을 클립하는 단계; e) 상기 챔버에 전류를 공급하여 시편 온도를 상온부터 측정하고자 하는 온도까지 증가시키는 단계; f) 측정온도에 도달한 시편에 로드를 걸어주는 단계; g) 로드가 증가하면서 시편의 변형이 측정부(익스텐소메터)에 기록되는 단계; h) 획득된 변형률 데이터를 이용하여 탄성률을 획득하는 단계;로 실시되는 특징을 갖는다.
이러한 본 발명에 의하면, 접촉식 측정부(익스텐소메터)를 이용하여 인장 및 압축시험에 따른 재료의 변형률을 상온뿐만 아니라 2000 ℃ 이상에 이르는 고온 영역에서도 측정할 수 있다. 그리고, 매우 복잡한 기계적 장치와 측정 기술을 요구하는 방식이 아니며 현재까지 소개되어진 접촉식 변형률 측정 방법의 측정 가능 온도의 한계를 넘어섰다는 것에 장점이 있다.
또한, 본 발명의 접촉식 변형률 측정 시스템은 2000 ℃ 이상의 초고온까지 활용이 가능하게 고안된 시편 디자인, 시편장착부, 측정부(익스텐소메터), 냉각부, 그리고 계산부를 포함하고, 상온부터 2000℃ 이상의 초고온영역까지 시편 온도에 관계없이 인장, 압축 강도 등의 데이터 획득에 필요한 시편의 변형률을 측정하는 단일 시스템이 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 접촉식 변형률 측정 시스템은 온도에 관계없이 측정부(익스텐소메터)를 이용하여 직접적으로 변형률이 획득됨으로써 시편의 온도상승 시 발생하는 강한 열이 접촉식 측정방법 사용의 방해요인으로 작용되는 것을 극복하고, 특히 측정부(익스텐소메터)의 측정자(gauge rod)와 시편을 고온 환경에서 미끄러짐 현상 없이 정확한 측정을 수행할 수 있는 독창적(unique)인 디자인이 적용됨과 더불어 2000 ℃ 이상에서도 열해를 입지 않는 장점이 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시편과 접촉식으로 초고온용 변형률 획득이 이루어지는 고온 환경용 접촉식 변형률 측정장치의 구성을 보여주는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 접촉식 측정부(익스텐소메터)를 이용한 변형률 획득 방법의 실행과정을 보여주는 흐름도이고, 도 3는 본 발명에 따른 접촉식 측정방법을 이용한 초고온(2000℃) 환경에서 시편이 보이는 변형률을 획득한 결과(Load-Strain 그래프)를 보여주는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 시편과 접촉식으로 초고온용 변형률 획득이 이루어지는 고온 환경용 접촉식 변형률 측정장치의 구성을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 고온 환경용 접촉식 변형률 측정장치는 챔버(10)와 그립(11) 및 시편(12)을 포함한 시편장착부; 열차폐막(20); 측정부(30)와 측정자(31), 이음블록(32), 센서(33) 및 고정 볼트(34)를 포함한 변형율측정부, 냉각시스템(40)으로 이루어진 냉각부, 분석 컴퓨터(50)로 이루어진 계산부를 포함한다.
구체적으로, 상기 챔버(10)는 측정자(31)를 삽입할 수 있는 석영유리 재질의 창을 형성하고, 제어장치와 연계된 탄소재질의 히터를 구비해 공급된 전류에 의한 발열로 내부 온도를 약 2000℃ 이상의 고온 분위기로 형성하며, 그립(11)과 시편(12)이 설치되며, 그립(11)을 이용해 시편(12)의 기계적 인장강도 시험이 이루어진다. 특히, 상기 챔버(10)에는 진공펌프가 더 설치됨으로써 내부 공간의 공기를 제거하여 진공을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 챔버(10)에는 가스공급장치가 더 설치됨으로써 내부 공간에 헬륨, 알곤, 질소 중 어느 하나의 비활성 가스를 공급할 수 있다. 또한, 상기 챔버(10)에는 벽면을 이용한 챔버냉각수단이 더 설치됨으로써 냉각수 순환으로 약 2000℃ 이상의 고온 분위기로부터 과열을 방지할 수 있다. 상기 그립(11)은 챔버(10)내부로 설치되고, 시편(12)의 양쪽 끝부위를 고정하며, 시편(12)의 기계적 인장강도 시험을 위한 장치들을 갖추거나 연계됨으로써 응력을 가하여 시편(12)을 변형시켜준다. 상기 그립(11)에는 내부로 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 치구냉각수단이 포함되도록 구성될 수 있다. 상기 시편(12)은 그립(11)과 결합되는 양쪽부위에 비해 상대적으로 가늘어진 시험부(12-1)를 형성하고, 상기 시험부(12-1)에는 간격을 두고 한쌍의 확장부(12-2)를 형성함으로써 "‡"형상의 시험부(12-1)로 형성된다. 특히, 상기 시편(12)은 챔버(10)에 설치된 히터와 5cm 이내의 거리에 위치된다.
구체적으로, 상기 열차폐막(20)은 챔버(10)를 가려줌으로써 약 2000℃ 이상으로 상승된 챔버(10)의 방사열을 차단한다. 또한, 상기 열차폐막(20)에는 측정부(30)에서 나온 측정자(31)가 빠져나오는 측정자 인출공간을 더 구비한다.
구체적으로, 상기 측정부(30)는 익스텐소메터(extensometer)이고, 측정자(31)와 이음블록(32), 센서(33) 및 볼트(34)와 연계된다. 상기 측정자(31)는 2000℃ 이상의 고온에서 활용 가능한 탄소복합재로 이루어지고, 방열을 위하여 단면적이 U자형 형태 또는 넓은 표면적을 가지면서 시편(12)과 용이한 고정이 이루어지는 형상이며, 볼트(34)를 위한 볼트홀을 형성하고, 측정부(30)의 수평적 설치를 위해 센서(33)의 무게를 고려한 무게추 역할 부분을 가질 수 있다. 일례로, 상기 측정자(31)는 "ㄴ"형상으로 이루어진 시편고정베드가 한쌍으로 구성되고, 한쌍을 이루는 시편고정베드의 각각은 한쌍의 확장부(12-2)에 각각 결합된다. 그러므로, 시편(12)과 측정부(30)의 연결부위는 한 방향으로만 이루어질 수 있다. 상기 이음블록(32)은 측정부(30)의 센서(33)와 측정자(31)를 고정하고, 높은 강도의 다공성 물질로 구성되거나 밀도가 다른 재료로 구성된 단열 재료 또는 저열전도도 재료로 이루어진다. 특히, 상기 이음블록(32)에는 측정자(31)와 센서(33)에 결합되는 결합장치가 더 포함될 수 있다. 상기 센서(33)는 측정부(30)에 구비된다. 상기 볼트(34)는 탄소 재질의 복합재로 이루어지고, 측정자(31)의 시편고정베드에 형성된 볼트홀에 체결됨으로써 시편(12)의 확장부(12-2)를 고정하여 준다.
구체적으로, 상기 냉각시스템(40)은 측정부(30)를 감싸고, 냉매를 사용할 수 있다. 또한, 상기 냉각시스템(40)는 냉매의 양을 조절할 수 있는 제어스위치와 유동의 영향을 배제하기 위한 간접적 냉각로로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 분석 컴퓨터(50)는 측정부(30)와 동기화 되어 있으며 데이터 획득과 동시에 그래프를 생산할 수 있다. 일례로, 상기 분석 컴퓨터(50)는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어로 구성될 수 있다.
한편, 도 2는 시편장착부와 열차폐막(20), 변형율측정부, 냉각부, 계산부로 구성된 고온 환경용 접촉식 변형률 측정장치에 의한 직접적 변형률 측정방법을 나타낸다.
S1은 시편 온도를 상승시킬 수 있는 인장 시험용 챔버(10)에 시편(12)을 설치하는 단계이다. 이를 위해, 인장시험용 챔버(10)의 내부에 설치된 그립(11)에 시편(12)을 장착한다. 이때, 상기 시편(12)은 양쪽 끝부가 그립(11)으로 고정된다.
S2는 온도 상승 시 시편(12)에서 방출되는 열을 최소화시키기 위한 준비 단계이다. 이를 위해, 그립(11)과 시편(12) 설치 후, 열차폐막(20)을 설치한다. 더불어 그립(11)으로 양쪽 끝부ffm 고정한 시편(12)과 측정부(30)를 연결하여 준다. 구체적으로 상기 시편(12)은 "‡"형상의 시험부(12-1)가 확장부(12-2)를 이용해 측정자(31)를 구성하는 시편고정베드와 볼트(34)로 고정된다. 이어, 이음블록(32)을 이용해 측정자(31)와 센서(33)가 결합된 측정부(30)를 연결하여 준다. 이러한 클립핑 시 시편(12)과 측정부(30)가 외부충격에 영향을 받지 않도록 주의하여 준다. 또한, 분석 컴퓨터(50)와 측정부(30)의 동기화 상태를 체크한다.
S3은 냉각시스템을 설치하는 단계이다. 이를 위해, 냉각시스템(40)은 측정부(30)를 감싸도록 설치된다. 이때, 냉각시스템(40)이 측정부(30) 데이터 획득에 영향을 주지 않기 위하여 냉각 유동(flow)의 적당한 공간 확보와 농도 및 그 양을 결정하여 준다.
S4 챔버(10)에 비활성 분위기를 조성하는 단계이다. 이를 위해, 가스공급장치를 이용해 챔버(10)의 내부공간으로 헬륨, 알곤, 질소 중 어느 하나의 비활성 가스를 충진하여 준다.
S5는 챔버를 가열하고, 그립으로 시편에 로드를 걸어주는 단계이다. 이를 위해, 히터를 이용해 챔버(10)의 내부공간을 약 2000℃ 이상의 고온으로 승온시켜준다. 승온 후 그립(11)을 작동시켜줌으로써 시편(12)을 잡아당겨준다. 이러한 과정은 히터에 전류를 공급하여 시편(12)의 온도를 상온부터 측정하고자 하는 온도까지 증가시키는 과정과, 측정온도에 도달한 시편(12)에 그립(11)으로 로드를 서서히 로드를 가하여 주는 과정으로 구분될 수 있다.
S6 시편의 변형률을 시험 및 측정하는 단계이다. 이를 위해, 그립(11)의 로드가 증가하면서 시편(12)이 변형되고, 시편(12)의 변형은 측정자(31)를 통해 측정부(30)로 전달됨으로써 센서(33)에서 시편(12)이 보이는 변형률을 획득하며 동시에 데이터 분석용 분석 컴퓨터(50)에 기록된다.
이와 같은 단계로 수행된 시편(12)에 대한 직접적 변형률 측정방법의 결과는 도3과 같이 획득된다. 도시된 바와 같이, 로드-스트레인(Load-Strain 선도는 초고온(2000℃)환경에서 시편(12)이 보이는 변형률 데이터가 확보됨을 나타낸다.
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 챔버
11 : 그립
12 : 시편 12-1 : 시험부
12-2 : 확장부 20 : 열차폐막
30 : 측정부 31 : 측정자
32 : 이음블록 33 : 센서
34 : 볼트 40 : 냉각시스템
50 : 분석 컴퓨터
12 : 시편 12-1 : 시험부
12-2 : 확장부 20 : 열차폐막
30 : 측정부 31 : 측정자
32 : 이음블록 33 : 센서
34 : 볼트 40 : 냉각시스템
50 : 분석 컴퓨터
Claims (14)
- 변형률 측정을 위한 시험부가 "‡"형상으로 이루어진 시편을 장착하고, 상기 시편의 온도를 상승시키며, 응력을 가하여 상기 시편을 변형시켜주는 시편장착부와;
한 방향으로 상기 시편과 연결부위를 이루고, 상기 시편의 변형률을 측정하는 측정부와;
상기 측정부에 전달되는 열의 세기를 약화시키는 냉각부; 및
상기 측정부와 동기화 되어 데이터 저장 및 분석하여 재료의 변형률을 계산하는 계산부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 시편장착부는 상기 시편을 내부에 위치시키고, 상기 측정부를 향하는 벽면의 일측에 측정부 삽입창을 형성하는 챔버와;
상기 챔버의 내부에 상기 시편이 위치되도록 장착하고, 응력을 가하여 상기 시편을 변형시키도록 하는 그립; 및
상기 챔버 내부에 설치되어 상기 시편의 온도를 상승시키는 히터;
로 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 챔버는 상기 시편이 설치된 상기 벽면에 내부 공간의 공기를 제거하여 진공을 형성하는 진공펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 챔버는 상기 시편이 설치된 상기 벽면의 내부 공간에 비활성 가스를 공급하는 가스공급장치가 설치된 것을 특징으로 하며, 비활성 가스는 헬륨, 알곤, 질소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 챔버의 벽면은 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 챔버냉각수단이 포함된 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 히터는 탄소 재질이고, 상기 시편과 거리를 5cm 이내로 하며, 전류를 이용하여 가열되는 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 그립의 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 치구냉각수단이 포함된 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 측정부는 측정자, 이음블록, 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 8에 있어서, 상기 측정자는 탄소 재질의 복합재이고, 표면적을 넓히도록 U자형 형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 9에 있어서, 상기 측정자에는 탄소 재질의 복합재인 볼트가 체결되는 볼트홀이 형성되고, 상기 볼트는 상기 시편을 상기 측정자에 고정하는 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 8에 있어서, 상기 이음블록은 상기 측정자와 상기 센서에 결합되고, 세라믹 재료, 고 강도의 다공성 재료, 상기 측정자 재료대비 저 밀도 재료, 상기 측정자 재료 대비 낮은 열전도도를 갖는 단열재료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 냉각부는 상기 센서를 감싸고, 냉매를 사용하며, 상기 냉매의 양과 농도를 제어할 수 있는 스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 계산부는 하드웨어와 소프트웨어로 구성되며, 상기 측정부와 동기화 되어 데이터 획득과 그래프 생성이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉식 고온 변형률 측정장치.
- a) 시편 온도를 상승시킬 수 있는 인장 시험용 챔버에 상기 시편을 설치하는 단계;
b) 온도 상승 시 상기 시편에서 방출되는 열을 최소화 시키는 단계;
c) 측정부를 설치하는 단계;
d) 상기 측정부의 측정자와 시편을 연결해 고정하는 단계;
e) 상기 챔버에 전류를 공급하여 상기 시편의 온도를 상온부터 측정하고자 하는 온도까지 증가시키는 단계;
f) 측정온도에 도달한 상기 시편에 로드를 걸어주는 단계;
g) 로드가 증가하면서 상기 시편의 변형이 측정부에 기록되는 단계;
h) 획득된 변형률 데이터를 이용하여 상기 시편의 탄성률을 획득하는 단계;
로 수행되는 것을 특징으로 하는 고온 환경용 접촉식 변형률 측정방법.
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