KR20200033512A - Thermal fatigue test apparatus and test method - Google Patents
Thermal fatigue test apparatus and test method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200033512A KR20200033512A KR1020180112867A KR20180112867A KR20200033512A KR 20200033512 A KR20200033512 A KR 20200033512A KR 1020180112867 A KR1020180112867 A KR 1020180112867A KR 20180112867 A KR20180112867 A KR 20180112867A KR 20200033512 A KR20200033512 A KR 20200033512A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- test piece
- thermal fatigue
- test
- energizing
- thermal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/12—Thermometers specially adapted for specific purposes combined with sampling devices for measuring temperatures of samples of materials
- G01K13/125—Thermometers specially adapted for specific purposes combined with sampling devices for measuring temperatures of samples of materials for siderurgical purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/003—Generation of the force
- G01N2203/0032—Generation of the force using mechanical means
- G01N2203/0033—Weight
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
- G01N2203/0073—Fatigue
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/0222—Temperature
- G01N2203/0226—High temperature; Heating means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 열피로 시험장치 및 시험방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굽힘부를 구비하는 판상형 금속 시편을 통전 방식으로 가열하여 판상형 금속의 열피로 특성을 용이하게 평가할 수 있는 열피로 시험장치 및 시험방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal fatigue test apparatus and test method, and more specifically, a thermal fatigue test apparatus and test method capable of easily evaluating the thermal fatigue properties of a plate-shaped metal by heating a plate-shaped metal specimen having a bent portion in an energized manner. It is about.
자동차 배기계 부품은 엔진으로부터 나오는 고온(약 750℃ ~ 1100℃)의 배기가스를 모아서 대기중으로 배출하는 부품이다. 특히, 엔진과 연결되는 배기 매니폴드, 촉매 변환기 등의 부품은 배기가스 온도가 높아 고온에서 견딜 수 있는 소재의 특성이 요구된다. 고온 배기계에 요구되는 성능으로는 고온 내산화성, 고온 및 중고온 온도변화 시 발생되는 내열피로특성 등이 중요하다.Automotive exhaust system parts are parts that collect exhaust gas from the engine at a high temperature (about 750 ° C to 1100 ° C) and discharge it into the atmosphere. Particularly, components such as an exhaust manifold and a catalytic converter connected to an engine have high exhaust gas temperatures, and thus require characteristics of materials that can withstand high temperatures. As the performance required for a high temperature exhaust system, high temperature oxidation resistance, heat fatigue characteristics generated during high and medium temperature changes are important.
이러한 내구성 능력 등을 확인하기 위해서는 실제 부품을 이용하여 내구성 시험을 수행할 필요가 있지만, 내구성 시험에는 고액의 비용이 소요되므로 열응력 해석 등의 계산에 의해 내구성 시험을 수행하기 전에 열피로 능력을 시험해볼 필요가 있다.In order to check such durability capability, it is necessary to perform a durability test using real parts, but since the durability test requires a high cost, the thermal fatigue capability is tested before performing the durability test by calculation such as thermal stress analysis. You need to try.
따라서, 열피로 능력을 시험하기 위해서는 금속의 가열 및 냉각이 반복되는 환경 하에서 금속 소재의 각도, 길이 등의 변화에 따른 열피로 특성을 평가할 필요가 있다. Therefore, in order to test the thermal fatigue capability, it is necessary to evaluate the thermal fatigue properties according to changes in the angle, length, etc. of the metal material in an environment where heating and cooling of the metal are repeated.
통상적으로 고온에서 금속의 열피로 특성을 평가하기 위해서는 원기둥형 시편을 이용하여 열피로 시험을 수행한다. 하지만 자동차 배기계 부품은 대부분 판상형 재료를 이용하여 구성되기 때문에, 열피로 시험은 판상형 시험편을 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.In general, in order to evaluate the thermal fatigue properties of a metal at a high temperature, a thermal fatigue test is performed using a cylindrical specimen. However, since automotive exhaust system parts are mostly composed of plate-like materials, it is preferable to perform a thermal fatigue test using a plate-shaped test piece.
판상형 금속을 이용해 열피로 시험을 수행할 경우 시험편의 인장 및 수축 시 버클링이 발생할 가능성이 있으므로 시험편의 피로 평가가 용이하지 않다. 따라서, 시험편의 버클링을 발생시키지 않으면서 시험편을 가열 및 냉각하는 판상형 금속의 열피로 시험장치 및 열피로 시험방법에 대한 연구가 진행되고 있다.When performing a thermal fatigue test using a plate-shaped metal, it is not easy to evaluate the fatigue of the test piece because there is a possibility of buckling during tensile and contraction of the test piece. Accordingly, research into a thermal fatigue testing apparatus and a thermal fatigue testing method of a plate-shaped metal that heats and cools the specimen without causing buckling of the specimen is being conducted.
본 실시 예는 버클링을 발생시키지 않는 판상형 금속 시편으로 용이하게 열피로 특성을 평가할 수 있는 열피로 시험장치 및 시험방법을 제공하고자 한다.This embodiment is to provide a thermal fatigue test apparatus and test method that can easily evaluate the thermal fatigue properties with a plate-shaped metal specimen that does not generate buckling.
본 실시 예는 판상형 시험편을 통전방식으로 가열하여 열피로 특성을 평가할 수 있는 열피로 시험장치 및 시험방법을 제공하고자 한다.This embodiment is intended to provide a thermal fatigue test apparatus and test method capable of evaluating the characteristics of thermal fatigue by heating a plate-shaped test piece in an energized manner.
본 실시 예는 판상형 시험편의 각도 및 길이 변화에 따른 열피로 수명을 측정하여 판상형 부품의 최적의 열피로 특성을 미리 예측할 수 있는 열피로 시험장치 및 시험방법을 제공하고자 한다.This embodiment is to provide a thermal fatigue testing apparatus and test method that can predict the optimum thermal fatigue characteristics of a plate-shaped part in advance by measuring the thermal fatigue life according to the change in angle and length of the plate-shaped test piece.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 중앙에 굽힘부를 구비하는 판상형 시험편의 열피로 시험장치에 있어서, 상기 시험편의 일단부 및 타단부에 각각 마련되어 통전방식으로 가열하는 제1통전부 및 제2통전부; 상기 시험편의 일단부를 고정시키는 고정프레임; 상기 시험편의 타단부에 마련되어, 상기 시험편의 열변형에 따른 하중을 측정하는 측정부; 상기 제1통전부 및 제2통전부에 전류를 공급하는 파워서플라이; 상기 시험편에 용접되어 온도를 측정하는 열전대; 상기 파워서플라이에 의해 공급되는 전류를 조절하는 제어부;를 포함하는 열피로 시험장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present embodiment, in the thermal fatigue testing apparatus of a plate-shaped test piece having a bent portion in the center, the first and second energizing parts are respectively provided at one end and the other end of the test piece and heated by an energizing method; A fixing frame fixing one end of the test piece; A measurement unit provided at the other end of the test piece and measuring a load due to thermal deformation of the test piece; A power supply for supplying current to the first and second energization units; A thermocouple welded to the test piece to measure temperature; A thermal fatigue testing device comprising a; a control unit for adjusting the current supplied by the power supply may be provided.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 상기 측정부는 상기 시험편의 타단부와 결속되는 이동프레임과, 상기 이동프레임을 상기 시험편의 길이방향으로 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩부와, 상기 시험편의 열변형에 따른 하중을 측정하는 센서를 포함하는 열피로 시험장치가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present embodiment, the measuring unit is a moving frame coupled to the other end of the test piece, a sliding part movably supporting the moving frame in the longitudinal direction of the test piece, and a load due to thermal deformation of the test piece A thermal fatigue testing device including a sensor for measuring a can be provided.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 상기 제1통전부와 상기 고정프레임은 각각 홀을 마련하며, 결속부재에 의해 결속되고, 상기 제2통전부와 상기 이동프레임은 각각 홀을 마련하며, 결속부재에 의해 결속되는 열피로 시험장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present embodiment, the first energizing part and the fixed frame are each provided with a hole, and are bound by a binding member, and the second energizing part and the moving frame are each provided with a hole, and the binding member is A thermal fatigue testing device that is bound by the device can be provided.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 상기 시험편을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 열피로 시험장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of this embodiment, a thermal fatigue test apparatus may be further provided that further includes a cooling unit for cooling the test piece.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 상기 제1통전부 및 제2통전부에 마련된 홀을 관통하는 결속부재를 더 포함하는 열피로 시험장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present embodiment, a thermal fatigue test apparatus may be further provided, further comprising a binding member penetrating a hole provided in the first and second energizing parts.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 중앙에 굽힘부를 구비하는 판상형 시험편을 마련하는 단계; 상기 시험편의 일단부를 고정프레임에 고정시키는 단계; 상기 시험편의 타단부를 이동프레임에 결속시키는 단계; 통전방식으로 가열하는 제1통전부 및 제2통전부를 각각 상기 시험편의 일단부 및 타단부에 마련하는 단계; 파워서플라이에서 상기 제1통전부 및 제2통전부에 전류를 공급하는 단계; 상기 파워서플라이에 의해 공급되는 전류를 제어부에서 조절하여 상기 시험편을 가열하는 단계; 상기 시험편의 열변형에 따른 하중을 이동프레임에 마련된 센서로 측정하는 단계;를 포함하는 열피로 시험방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present embodiment, the step of providing a plate-shaped test piece having a bent portion in the center; Fixing one end of the test piece to a fixed frame; Binding the other end of the test piece to a moving frame; Providing a first energizing part and a second energizing part to be heated in a current-carrying manner, respectively, at one end and the other end of the test piece; Supplying current from the power supply to the first and second energizers; Heating the test piece by adjusting a current supplied by the power supply by a control unit; Measuring the load due to the thermal deformation of the test piece with a sensor provided in the moving frame; a thermal fatigue test method comprising a can be provided.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 상기 시험편을 냉각부에서 냉각하는 단계;를 더 포함하는 열피로 시험방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present embodiment, the method of cooling the test piece in a cooling unit; further comprising a thermal fatigue test method may be provided.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 상기 시험편의 가열 및 냉각을 반복하여 냉각 시 발생되는 최대 하중이 일정 하중 이하로 감소되면 열피로 수명을 측정하는 단계;를 더 포함하는 열피로 시험방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present embodiment, when the maximum load generated during cooling by repeatedly heating and cooling the test piece is reduced to a predetermined load or less, measuring the thermal fatigue life; a thermal fatigue test method further comprising have.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 판상형 시험편을 마련하는 단계에 있어서, 상기 시험편은 굽힘부의 각도를 변화시킨 복수 개의 시험편을 마련하는 열피로 시험방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present embodiment, in the step of preparing a plate-shaped test piece, the test piece may be provided with a thermal fatigue test method of providing a plurality of test pieces with varying angles of a bent portion.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 판상형 시험편을 마련하는 단계에 있어서, 상기 시험편은 길이를 변화시킨 복수 개의 시험편을 마련하는 열피로 시험방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present embodiment, in the step of preparing a plate-shaped test piece, the test piece may be provided with a thermal fatigue test method of providing a plurality of test pieces with varying lengths.
본 실시 예에 의한 열피로 시험장치 및 시험방법은 버클링을 발생시키지 않는 판상형 금속 시편으로 용이하게 열피로 특성을 평가할 수 있는 효과를 가진다. The thermal fatigue test apparatus and test method according to the present embodiment are plate-shaped metal specimens that do not generate buckling and have the effect of easily evaluating thermal fatigue characteristics.
본 실시 예에 의한 열피로 시험장치 및 시험방법은 판상형 시험편을 통전방식으로 가열하여 열피로 특성을 평가할 수 있는 효과를 가진다.The thermal fatigue test apparatus and test method according to the present embodiment have an effect of evaluating the characteristics of the thermal fatigue by heating the plate-shaped test piece in an energized manner.
본 실시 예에 의한 열피로 시험장치 및 시험방법은 판상형 시험편의 각도 및 길이 변화에 따른 열피로 수명을 측정하여 판상형 부품의 최적의 열피로 특성을 미리 예측할 수 있는 효과를 가진다.The thermal fatigue test apparatus and test method according to the present embodiment have an effect of predicting the optimal thermal fatigue characteristics of the plate-shaped part in advance by measuring the thermal fatigue life according to the change in the angle and length of the plate-shaped test piece.
도 1은 종래의 원기둥형 시험편을 이용한 열피로 시험장치의 단면도이다.
도 2는 본 실시 예에 의한 열피로 시험장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시 예에 의한 판상형 시험편의 정면도이다.
도 4는 본 실시 예에 의한 판상형 시험편의 측면도이다.
도 5는 굽힘부 각도 변화에 따른 판상형 시험편의 열피로 사이클을 나타내는 하중-온도 그래프이다.
도 6은 길이 변화에 따른 판상형 시험편의 열피로 사이클을 나타내는 하중-온도 그래프이다.1 is a cross-sectional view of a thermal fatigue test apparatus using a conventional cylindrical test piece.
2 is a perspective view showing a thermal fatigue test apparatus according to the present embodiment.
3 is a front view of a plate-shaped test piece according to the present embodiment.
4 is a side view of a plate-shaped test piece according to the present embodiment.
5 is a load-temperature graph showing the thermal fatigue cycle of a plate-shaped test piece according to the change in the angle of the bend.
6 is a load-temperature graph showing the thermal fatigue cycle of a plate-shaped test piece according to a change in length.
이하에서는 본 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 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다. Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, and are not limited to those presented herein and may be embodied in other forms. To clarify the present invention, drawings of parts irrelevant to the description may be omitted, and the size of components may be exaggerated to help understanding.
도 1은 종래의 원기둥형 시험편을 이용한 열피로 시험장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thermal fatigue test apparatus using a conventional cylindrical test piece.
도 1을 참조하면, 일반적으로 금속의 열피로 시험은 원기둥형 시험편을 가열 및 냉각하면서 그 시험편의 축방향으로 인장변형 및 압축변형을 반복하여 수행되며, 이 때에 원기둥형 시험편(1)에 발생한 변형은 신장계(3)에 의해 계측된다. 또한, 이러한 원기둥형 시험편(1)을 가열하는 과정은 시험편(1)의 가운데에 위치한 만곡부 주위에 유도 가열 코일(2)을 설치하고, 유도 가열 코일(2)에 전류를 흐르게 함으로써 수행된다.Referring to FIG. 1, in general, the thermal fatigue test of metal is performed by repeatedly performing tensile deformation and compression deformation in the axial direction of the specimen while heating and cooling the cylindrical specimen, and at this time, deformation occurring in the
다만, 자동차 배기계 부품과 같이 판상형 재료로 이루어지는 금속은 판상형 시험편(10)을 이용하여 열피로 시험을 수행하는 것이 바람직하다. 판상형 금속을 이용해 열피로 특성을 평가할 경우 시험편의 버클링 발생 가능성이 있으므로 시험편의 피로 평가가 용이하지 않다. 이에 본 발명은 미리 굽혀져 있어 버클링이 덜 발생하도록 중앙에 굽힘부(11)를 구비하는 판상형 시험편(10)으로 열피로 시험을 수행한다.However, it is preferable to perform a thermal fatigue test using a plate-
도 2는 본 실시 예에 의한 열피로 시험장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 실시 예에 의한 판상형 시험편(10)의 단면도이다.2 is a perspective view showing a thermal fatigue test apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a plate-
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 시험편(10)은 긴 판재형태의 금속으로 이루어지고, 시험편(10)의 중단부를 양 끝단부에 비해 폭이 좁게 제작되며, 시험편(10)의 중앙을 두께 방향으로 굽혀서 V자를 뒤집은 형태로 제작한다. 냉연소재로 제작된 시험편(10)을 이용해 열피로 평가를 수행할 경우, 시험편(10)에 하중이 발생함에 따라 시험편(10)이 휘는 버클링이 발생할 수 있으므로 시험편(10)의 중앙을 두께 방향으로 굽혀서 열피로 시험을 수행하게 된다.2 and 3, the
시험편(10)은 후술할 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)에 의해 통전방식으로 가열되고, 특히 중앙에 형성된 굽힘부(11)가 집중적으로 가열된다. 따라서 집중적으로 가열되는 굽힘부(11)에서 가장 열변형이 크게 일어나므로, 굽힘부가 구비되는 시험편의 중앙에 온도를 측정하는 열전대(600)를 용접한다.The
시험편(10)은 다양한 재료로 이루어질 수 있으나, 주로 금속 재료로 시험하게 되며, 본 실시 예는 스테인리스로 열피로 시험을 수행한다.The
도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 시험편(10)은 중앙에 구비된 굽힘부(11)의 각도와 시험편(10)의 길이를 다양하게 변경하여 단위 열피로 싸이클당 피로데미지를 조정할 수 있으며, 열피로 시험을 통해 적합한 시편형상을 선택할 수 있다.2 and 4, the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)는 시험편(10)의 일단부(12) 및 타단부(13)에 각각 마련되어 통전방식으로 시험편(10)을 가열한다. 즉, 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)는 전류를 공급하는 파워서플라이(500)에 연결되어 시험편(10)에 전류를 보내는 전극역할을 하며, 각각 시험편(10)의 일단부(12) 및 타단부(13)에 연결되어 통전방식으로 시험편(10)을 가열한다.Referring to FIG. 2, the first
제1통전부(100) 및 제2통전부(200)는 주로 금속으로 이루어지며, 본 실시 예는 구리로 이루어진다. 본 실시 예의 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)는 전류가 흐름에 따라서 약 450℃까지 가열될 수 있다. 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)는 시험편(10)에 전류를 보내서 시험편(10)만을 가열시키는 역할을 하고, 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)는 고온으로 가열될 필요가 없으므로 냉각수 등으로 이루어지는 칠러(미도시)를 이용해서 고온의 전극을 냉각시킬 수 있다. The first
제1통전부(100)는 후술할 고정프레임(300)에 고정될 수 있고, 이와 동시에 제1통전부(100)와 고정프레임(300) 사이에 시험편(10)의 일단부(12)를 결속시킬 수 있다. 보다 자세하게는, 제1통전부(100) 및 고정프레임(300)은 홀(미도시)을 마련하여 볼트 등의 결속부재(101)에 의해 결속될 수 있다.The first
제2통전부(200)는 후술할 이동프레임(401)에 결속될 수 있고, 이와 동시에 시험편(10)의 타단부(13)를 결속시킬 수 있다. 보다 자세하게는, 제2통전부(200) 및 이동프레임(401)은 홀(미도시)을 마련하여 결속부재(201)에 의해 결속될 수 있다.The second
고정프레임(300)은 시험편(10)의 일단부(12)를 고정시키는 역할을 한다. 보다 자세하게, 고정프레임(300)과 제1통전부(100) 사이에 시험편(10)의 일단부(12)가 고정되도록, 제1통전부(100)와 고정프레임(300)에 홀(미도시)을 마련하여 볼트 등의 결속부재(101)로 고정시킨다. 고정프레임(300)은 시험편(10)의 일단부(12) 및 제1통전부(100)가 움직이지 않도록 고정함으로써, 시험편(10)의 타단부(13)에 마련된 측정부(400)가 시험편(10)의 열변형에 따라 하중을 측정할 수 있도록 한다.The
측정부(400)는 시험편(10)의 타단부(13)에 마련되어, 시험편(10)의 열변형에 따른 하중을 측정한다. The
보다 자세하게, 측정부(400)는 시험편(10)의 타단부(13)와 결속되는 이동프레임(401)을 포함할 수 있다. 이동프레임(401)은 제2통전부(200)와 사이에 시험편(10)의 타단부(13)가 결속되도록, 제2통전부(200)와 이동프레임(401)에 홀(미도시)을 마련하여 볼트 등의 결속부재(201)로 결속시킨다. In more detail, the
또한, 측정부(400)는 이동프레임(401)이 시험편(10)의 길이방향으로 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩부(402)를 포함할 수 있다. 시험편(10)의 열피로 시험을 수행하게 되면, 시험편(10)의 일단부(12)가 고정프레임(300)에 의해 고정되어 있고 시험편(10)의 타단부(13)에 마련되는 측정부(400)가 이동하여 하중을 측정하게 되므로 시험편(10)의 길이방향으로 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩부(402)가 이동프레임(401)에 마련될 수 있다. 슬라이딩부(402)는 회전 가능한 바퀴를 구비하는 이동부재(미도시) 및 이동부재(미도시)와 연동하여 바퀴를 가이드하는 가이드부재(미도시)를 포함할 수 있다.In addition, the
측정부(400)는 시험편(10)의 열변형에 따른 하중을 측정하는 센서(403)를 포함할 수 있다. 센서(403)는 시험편(10)의 길이방향 열변형에 의한 하중을 측정할 수 있고, 그에 따라 시험편(10)의 길이방향과 나란하게 마련될 수 있다. 또한, 센서(403)는 하중을 받을 때 금속의 변형량을 측정하여 하중을 측정하는 로드셀로 마련될 수 있다. 센서(403)는 측정된 하중을 제어부(700)로 입력하여 열피로 시험을 수행한다.The
파워서플라이(500)는 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)와 전선(501)으로 연결되어 전류를 공급하는 역할을 한다. 열전대(600)에서 측정된 온도를 제어부(700)에서 피드백을 받고, 그에 따라 온도를 상승시켜야 한다면 파워서플라이(500)에서 전류를 공급하고, 온도를 하강시켜야 한다면 파워서플라이(500)에서 전류를 차단한다.The
열전대(600)는 시험편(10)에 용접되어 온도를 측정한다. 보다 자세하게, 열전대(600)는 시험편(10)이 집중적으로 가열되는 굽힘부(11)에 용접될 수 있다. 열전대(600)에서 측정된 온도는 제어부(700)로 입력되며, 제어부(700)에서 파워서플라이(500)를 통해 시험편(10)을 가열 또는 냉각할지 결정한다.The
냉각부는 시험편(10)을 냉각시키는 역할을 한다. 냉각부는 에어노즐의 형태로 구비될 수 있으며, 집중적으로 가열되는 시험편(10)의 굽힘부(11)를 공랭식으로 냉각시킬 수 있다.The cooling unit serves to cool the
제어부(700)는 파워서플라이(500)에 의해 공급되는 전류를 조절한다. 즉, 제어부(700)는 열전대(600)에서 측정된 시험편(10)의 온도를 입력 받고, 파워서플라이(500)에 의해 공급되는 전류를 조절한다. 또한, 제어부(700)는 측정부(400)에서 측정한 시험편(10)의 열변형에 따른 하중을 입력 받아서, 열피로 시험을 수행할 수 있다.The
제어부(700)는 시험편(10)을 일정온도까지 가열 후 일정온도까지 냉각하는 1회의 과정을 1사이클로 할 경우, 냉각 시 1사이클에서 하중의 최대값이 발생하고, 1사이클에 있어서 하중의 최대값이 정해진 하중 이하로 감소하면 열피로 시험을 중단한다. 또한, 하중의 최대값이 정해진 하중 이하로 감소될 때의 사이클 수를 측정하여 열피로 수명을 측정한다.When the
도 4는 본 실시 예에 의한 판상형 시험편(10)의 측면도이다.4 is a side view of the plate-shaped
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 열피로 시험장치를 이용해 열피로 수명을 측정할 때, 시험편(10)의 굽힘부(11) 각도와 시험편(10)의 길이를 변화시켜서 측정할 수 있다. 후술할 시험편(10)의 굽힘부(11) 각도 변화에 따른 단위 열피로 사이클당 열피로 데미지는 굽힘부(11) 각도가 커질수록 커지고, 시험편(10)의 길이 변화에 따른 단위 열피로 사이클당 열피로 데미지는 시험편(10)의 길이가 길수록 커진다. 따라서, 자동차 부품 등의 요구되는 열피로 수명에 따라서, 그에 맞는 시험편(10)의 열피로 시험을 수행할 수 있다.Referring to Figure 4, when measuring the thermal fatigue life using the thermal fatigue test apparatus according to an embodiment of the present invention, the measurement by changing the angle of the bent portion 11 of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 열피로 시험방법은 중앙에 굽힘부(11)를 구비하는 판상형 시험편(10)을 마련하는 단계, 시험편(10)의 일단부(12)를 고정프레임(300)에 고정시키는 단계, 시험편(10)의 타단부(13)를 이동프레임(401)에 결속시키는 단계, 통전방식으로 가열하는 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)를 각각 시험편(10)의 일단부(12) 및 타단부(13)에 마련하는 단계, 파워서플라이(500)에서 제1통전부(100) 및 제2통전부(200)에 전류를 공급하는 단계, 파워서플라이(500)에 의해 공급되는 전류를 제어부(700)에서 조절하여 상기 시험편(10)을 가열하는 단계, 시험편(10)의 열변형에 따른 하중을 이동프레임에 마련된 센서(403)로 측정하는 단계를 포함한다.Referring to Figure 2, the thermal fatigue test method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of providing a plate-shaped
열피로 시험방법은 시험편(10)을 냉각부에서 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 열피로 시험방법은 시험편(10)의 가열 및 냉각을 반복하여 냉각 시 발생되는 최대 하중이 일정 하중 이하로 감소되면 열피로 수명을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The thermal fatigue test method may further include cooling the
즉, 열피로 시험방법은 시험편(10)을 가열 및 냉각하는 열피로 사이클을 반복 수행하고, 하중의 최대값이 정해진 하중 이하로 감소될 때의 사이클 수를 측정하여 열피로 수명을 측정할 수 있다.That is, in the thermal fatigue test method, a thermal fatigue cycle for heating and cooling the
열피로 시험방법은 판상형 시험편(10)을 마련하는 단계에 있어서, 시험편(10)은 굽힘부(11)의 각도를 변화시킨 복수 개의 시험편(10)을 마련할 수 있다. 시험편(10)을 온도 변화에 따라 시험편(10)의 중앙에 구비되는 굽힘부(11)의 가장 변형률이 크다. 따라서, 굽힘부(11)의 굽혀진 각도를 변화시키면서 그에 따른 하중 변화 및 열피로 데미지를 측정할 수 있고, 원하는 열피로 수명에 따라 적합한 재료를 선택할 수 있다.In the thermal fatigue test method, in the step of preparing the plate-shaped
열피로 시험방법은 판상형 시험편(10)을 마련하는 단계에 있어서, 시험편(10)은 길이를 변화시킨 복수 개의 시험편(10)을 마련할 수 있다. 통전부에 의해 가열되는 시험편(10)의 길이에 따라 시험편(10)의 변형률이 다르며, 후술할 길이가 길수록 변형률이 크다. 따라서, 시험편(10)의 길이를 변화시키면서 그에 따른 하중 변화 및 열피로 데미지를 측정할 수 있고, 원하는 열피로 수명에 따라 적합한 재료를 선택할 수 있다.In the thermal fatigue test method, in the step of preparing the plate-shaped
도 5는 굽힘부(11) 각도 변화에 따른 판상형 시험편(10)의 열피로 사이클을 나타내는 하중-온도 그래프이다.5 is a load-temperature graph showing the thermal fatigue cycle of the plate-shaped
도 4 및 도 5를 참조하면, 시험편(10)의 굽힘부(11) 각도가 75도, 90도, 105도일 때, 시험편(10)의 가열 및 냉각에 따른 사이클이 하중-온도 그래프에 도시되어있다. 4 and 5, when the angle of the bent portion 11 of the
도 5를 참조하면, 시험편(10)의 온도를 약 250℃에서 950℃까지 가열 및 냉각 시키면, 시험편(10)이 가열되어 가장 고온일 때 시험편(10)이 늘어나면서 하중이 (-)값을 갖게 되고, 시험편(10)이 냉각되어 가장 저온일 때 시험편(10)이 수축되면서 하중이 (+)값을 갖게 된다. 이 때, 각도가 75도일 때 가장 하중의 변화량이 작고, 각도가 105도 일 때 가장 하중의 변화량이 크므로, 굽힘부(11)의 각도가 클수록 단위 열피로 사이클 당 시험편(10)에 작용하는 하중의 변화량도 커지는 것을 알 수 있다.5, when the temperature of the
도 6은 길이 변화에 따른 판상형 시험편(10)의 열피로 사이클을 나타내는 하중-온도 그래프이다.6 is a load-temperature graph showing the thermal fatigue cycle of the plate-shaped
도 4 및 도 6을 참조하면, 시험편(10)의 길이가 130mm, 170mm, 210mm일 때, 시험편(10)의 가열 및 냉각에 따른 사이클이 하중-온도 그래프에 도시되어있다.4 and 6, when the length of the
도 6을 참조하면, 시험편(10)의 온도를 약 250℃에서 950℃까지 가열 및 냉각 시키면, 시험편(10)이 가열되어 가장 고온일 때 시험편(10)이 늘어나면서 하중이 (-)값을 갖게 되고, 시험편(10)이 냉각되어 가장 저온일 때 시험편(10)이 수축되면서 하중이 (+)값을 갖게 된다. 이 때, 길이가 130mm 일 때 가장 하중의 변화량이 작고, 길이가 210mm 일 때 가장 하중의 변화량이 크므로, 시험편(10)의 길이가 길수록 단위 열피로 사이클 당 시험편(10)에 작용하는 하중의 변화량도 커지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, when the temperature of the
본 발명의 열피로 시험장치 및 시험방법은 버클링을 발생시키지 않는 판상형 금속 시편으로 용이하게 열피로 특성을 평가할 수 있으며, 판상형 시험편을 통전방식으로 가열하여 열피로 특성을 파악할 수 있다. 또한, 본 발명의 열피로 시험장치 및 시험방법은 판상형 시험편의 각도 및 길이 변화에 따른 열피로 수명을 측정하여 판상형 부품의 최적의 열피로 특성을 미리 예측할 수 있다.The thermal fatigue testing apparatus and test method of the present invention can easily evaluate the thermal fatigue characteristics with a plate-shaped metal specimen that does not generate buckling, and can heat plate characteristics of the plate-shaped test piece to determine the thermal fatigue characteristics. In addition, the thermal fatigue testing apparatus and test method of the present invention can predict the optimum thermal fatigue characteristics of the plate-shaped part in advance by measuring the thermal fatigue life according to the angle and length change of the plate-shaped test piece.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited by this, and the technical idea of the present invention and the following will be described by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the equivalent scope of the claims to be described.
1: 원기둥형 시험편
2: 유도 가열 코일
3: 신장계
10: 시험편
11: 굽힘부
12: 일단부
13: 타단부
100: 제1통전부
101: 결속부재
200: 제2통전부
201: 결속부재
300: 고정프레임
400: 측정부
401: 이동프레임
402: 슬라이딩부
403: 센서
500: 파워서플라이
501: 전선
600: 열전대
700: 제어부1: cylindrical test piece 2: induction heating coil
3: extensometer 10: test piece
11: bending part 12: one end
13: the other end 100: the first energized part
101: binding member 200: the second energizing part
201: binding member 300: fixed frame
400: measuring unit 401: moving frame
402: sliding portion 403: sensor
500: power supply 501: electric wire
600: thermocouple 700: control
Claims (10)
상기 시험편의 일단부 및 타단부에 각각 마련되어 통전방식으로 가열하는 제1통전부 및 제2통전부;
상기 시험편의 일단부를 고정시키는 고정프레임;
상기 시험편의 타단부에 마련되어, 상기 시험편의 열변형에 따른 하중을 측정하는 측정부;
상기 제1통전부 및 제2통전부에 전류를 공급하는 파워서플라이;
상기 시험편에 용접되어 온도를 측정하는 열전대;
상기 파워서플라이에 의해 공급되는 전류를 조절하는 제어부;를 포함하는 열피로 시험장치.In the thermal fatigue test apparatus of a plate-shaped test piece having a bend in the center,
First and second energizing parts provided on one end and the other end of the test piece, respectively, to heat in an energizing method;
A fixing frame fixing one end of the test piece;
A measurement unit provided at the other end of the test piece and measuring a load due to thermal deformation of the test piece;
A power supply for supplying current to the first and second energization units;
A thermocouple welded to the test piece to measure temperature;
Thermal fatigue testing apparatus comprising a; control unit for adjusting the current supplied by the power supply.
상기 측정부는
상기 시험편의 타단부와 결속되는 이동프레임과, 상기 이동프레임을 상기 시험편의 길이방향으로 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩부와, 상기 시험편의 열변형에 따른 하중을 측정하는 센서를 포함하는 열피로 시험장치. According to claim 1,
The measuring unit
A thermal fatigue testing device comprising a moving frame that is bound to the other end of the test piece, a sliding part that movably supports the moving frame in the longitudinal direction of the test piece, and a sensor that measures a load due to thermal deformation of the test piece. .
상기 제1통전부와 상기 고정프레임은
각각 홀을 마련하며, 결속부재에 의해 결속되고,
상기 제2통전부와 상기 이동프레임은
각각 홀을 마련하며, 결속부재에 의해 결속되는 열피로 시험장치. According to claim 2,
The first energizing part and the fixed frame
Each hole is provided, and is bound by a binding member,
The second energizing part and the moving frame
Each of the holes is provided, and a thermal fatigue testing device that is bound by a binding member.
상기 시험편을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 열피로 시험장치.According to claim 3,
Thermal fatigue test apparatus further comprising a cooling unit for cooling the test piece.
상기 제1통전부 및 제2통전부에 마련된 홀을 관통하는 결속부재를 더 포함하는 열피로 시험장치.According to claim 4,
Thermal fatigue testing apparatus further comprising a binding member penetrating the hole provided in the first and second energizing portion.
상기 시험편의 일단부를 고정프레임에 고정시키는 단계;
상기 시험편의 타단부를 이동프레임에 결속시키는 단계;
통전방식으로 가열하는 제1통전부 및 제2통전부를 각각 상기 시험편의 일단부 및 타단부에 마련하는 단계;
파워서플라이에서 상기 제1통전부 및 제2통전부에 전류를 공급하는 단계;
상기 파워서플라이에 의해 공급되는 전류를 제어부에서 조절하여 상기 시험편을 가열하는 단계;
상기 시험편의 열변형에 따른 하중을 이동프레임에 마련된 센서로 측정하는 단계;를 포함하는 열피로 시험방법.Preparing a plate-shaped test piece having a bent portion in the center;
Fixing one end of the test piece to a fixed frame;
Binding the other end of the test piece to a moving frame;
Providing a first energizing part and a second energizing part to be heated in a current-carrying manner, respectively, at one end and the other end of the test piece;
Supplying current from the power supply to the first and second energizers;
Heating the test piece by adjusting a current supplied by the power supply by a control unit;
Measuring the load according to the thermal deformation of the test piece with a sensor provided on the moving frame; Thermal fatigue test method comprising a.
상기 시험편을 냉각부에서 냉각하는 단계;를 더 포함하는 열피로 시험방법.The method of claim 6,
Cooling the test piece in a cooling unit; further comprising a thermal fatigue test method.
상기 시험편의 가열 및 냉각을 반복하여 냉각 시 발생되는 최대 하중이 일정 하중 이하로 감소되면 열피로 수명을 측정하는 단계;를 더 포함하는 열피로 시험방법.The method of claim 7,
Thermal fatigue test method further comprising; repeating the heating and cooling of the test piece to measure the thermal fatigue life when the maximum load generated during cooling is reduced to a certain load or less.
판상형 시험편을 마련하는 단계에 있어서,
상기 시험편은 굽힘부의 각도를 변화시킨 복수 개의 시험편을 마련하는 열피로 시험방법.The method of claim 8,
In the step of preparing a plate-shaped test piece,
The test piece is a thermal fatigue test method of providing a plurality of test pieces with varying angles of the bent portion.
판상형 시험편을 마련하는 단계에 있어서,
상기 시험편은 길이를 변화시킨 복수 개의 시험편을 마련하는 열피로 시험방법.The method of claim 8,
In the step of preparing a plate-shaped test piece,
The test piece is a thermal fatigue test method for preparing a plurality of test pieces with a changed length.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180112867A KR20200033512A (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Thermal fatigue test apparatus and test method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180112867A KR20200033512A (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Thermal fatigue test apparatus and test method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200033512A true KR20200033512A (en) | 2020-03-30 |
Family
ID=70003248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180112867A KR20200033512A (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Thermal fatigue test apparatus and test method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20200033512A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113176295A (en) * | 2021-05-29 | 2021-07-27 | 郑州大学 | Method for testing optimal use temperature and thermal fatigue life of heat-insulating refractory material |
CN115095418A (en) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 江铃汽车股份有限公司 | Exhaust system hot end evaluation method and system |
CN116337652A (en) * | 2023-04-18 | 2023-06-27 | 河南检亿科技有限公司 | Intelligent thermal extension measurement system, method and detection equipment |
-
2018
- 2018-09-20 KR KR1020180112867A patent/KR20200033512A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113176295A (en) * | 2021-05-29 | 2021-07-27 | 郑州大学 | Method for testing optimal use temperature and thermal fatigue life of heat-insulating refractory material |
CN113176295B (en) * | 2021-05-29 | 2024-04-09 | 郑州大学 | Method for testing optimal service temperature and thermal fatigue life of heat-insulating refractory material |
CN115095418A (en) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 江铃汽车股份有限公司 | Exhaust system hot end evaluation method and system |
CN115095418B (en) * | 2022-06-17 | 2023-10-27 | 江铃汽车股份有限公司 | Hot end evaluation method and system for exhaust system |
CN116337652A (en) * | 2023-04-18 | 2023-06-27 | 河南检亿科技有限公司 | Intelligent thermal extension measurement system, method and detection equipment |
CN116337652B (en) * | 2023-04-18 | 2023-11-03 | 河南检亿科技有限公司 | Intelligent thermal extension measurement system, method and detection equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20200033512A (en) | Thermal fatigue test apparatus and test method | |
US7363822B2 (en) | Technique for applying direct resistance heating current to a specific location in a specimen under test while substantially reducing thermal gradients in the specimen gauge length | |
CN106990007B (en) | Method and device for testing relation between residual stress of material and surface hardness | |
JP7231483B2 (en) | Method and apparatus for tensile test of metallic materials | |
CN105181734A (en) | Shape memory alloy thermal mechanical fatigue test device | |
JP5023995B2 (en) | Heat-resistant material testing equipment and test piece | |
CN111855432B (en) | Device and method for testing stress-strain curve of titanium alloy material under high-temperature high-strain rate | |
Stekovic et al. | DevTMF–Towards code of practice for thermo-mechanical fatigue crack growth | |
CN112824866B (en) | Method for predicting fatigue strength of metal material at different temperatures through microstructure dispersity | |
JP6650887B2 (en) | Air flow diverter for reduced sample temperature gradient | |
CN113281118A (en) | Steel sample continuous annealing simulation device and experimental method | |
CN113196044B (en) | Measuring mechanism | |
NL2026681A (en) | System and method for testing uniaxial tensile high-temperature mechanical properties of plate | |
CN108344626A (en) | The controllable high temperature thermal fatigue tester of ambient exhaust gas | |
JP2018008278A (en) | Testing device and testing method | |
KR101287878B1 (en) | Thermo-mechanical fatigue characterization system | |
KR20080057116A (en) | Method for analyzing endurance of welding part of steel sheet for automobile | |
JP2004291088A (en) | Method for inspecting surface quality of steel member | |
KR101224363B1 (en) | Apparatus for evaluating composite fatigue characteristics | |
KR100916091B1 (en) | apparatus for measuring a thermal specific of test piece | |
JP2000241325A (en) | High-temperature strength-testing device | |
CN113418806B (en) | Electric auxiliary tension-compression cyclic loading test device and using method thereof | |
CN220251698U (en) | Friction testing device for wire rod surface coating for aviation fastener | |
WO2022236325A1 (en) | Fatigue assessment | |
CN109916738B (en) | System and method for testing bending resistance and thermal damage effect of sandwich structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E601 | Decision to refuse application |