안녕하세요! 오랜만에 찾아뵙는것 같습니다.
이번에는 인장시험의 대략적인 방법과, 이를 통해 인장강도와 항복강도 그리고 기타 물성치를 알아내는 방법을 보도록 하겠습니다.
인장시험의 원리는 간단합니다. 단면적 산출이 가능한 시험편을, 만능재료시험기(UTM)에 물린 뒤, 축 방향으로 하중을 점진적으로 가하면, 시편이 늘어나다가 결국 파단되게 됩니다. 이 일련의 절차를 인장시험이라고 칭하는 것입니다.
그러면 이 시험을 왜 하는것일까요? 예를 들어서, 어떤 제품을 설계한다고 가정했을때, 이 제품이 허용할 수 있는 하중이 있을 것입니다. 이 하중을 초과한다고 한다면 그 제품의 안전성은 담보될 수 없습니다. 그래서 하중을 받는 방법 중 인장력을 측정함으로서 올바른 재료 선택을 할 수 있는 것입니다.
인장시험 절차
준비물은 다음과 같습니다.
1. 만능재료시험기 : 시험실, 실험실이나 각종 기업에 구비가 되어있습니다. 위 그림에 보시다시피 인장력을 제공하고, 이를 측정하는 중요한 역할을 담당합니다.
2. 신율계 : 역시 구비가 되어있을것으로 생각됩니다. 신율계는 시편에 장착되어 정해진 표점거리 내에서의 시편의 연신을 측정합니다.
3. 시험 시편 : 적절한 방법으로 가공된 시험편이 필요합니다. 시험편의 가공 규격은 KS B 0801과 같은 국가 규격에 표준화되어 수록되어 있습니다.
시험 절차는 다음과 같습니다.
1. 시험편을 준비합니다.
2. 시험편의 단면적을 측정합니다.
3. 시험편에 표점거리를 표시합니다.(연신율을 측정할 경우)
4. UTM 상부에 시험편을 장착 - 하중 0점 초기화 - 하부에 시험편을 장착합니다.
5. 표준에 정해진 절차대로 시험속도를 조절하며 시험을 수행합니다.
6. 파단된 시험편을 제거하여 파단부의 단면적을 측정합니다. (단면수축률을 측정할 경우)
이 시험을 통해 얻을 수 있는 데이터는?
인장시험을 성공적으로 완료하였으면 다음과 같은 그래프를 추출하실 수 있습니다.
해당 그래프는 응력-변형률 선도, 또는 S-S Curve라고 칭합니다.
이걸통해 재료의 탄성변형 구간, 소성변형 구간, 항복강도 인장강도 등등을 확인하실 수 있습니다. 추가적으로 재료의 연성을 알기위하여 연신율,단면수축률도 계산하실 수 있습니다.
관련 시험 규격
인장시험은 대부분이 규격화되어 있습니다. 그러나 각 규격마다 조금씩 차이가 있기 때문에, 원하고자 하는 시험방법을 정확히 숙지하신 후 진행하시는것이 좋습니다.
국제 규격 : ISO 6892-1
한국산업규격 : KS B 0802
일본공업규격 : JIS Z 2241
미국재료시험협회 : ASTM E8/E8M (미국 규격은 인치단위가 병기되어 있습니다.)
이 네 가지가 제일많이 사용되고 있습니다.
직접 시험이 불가능할경우에는?
하지만 인장시험은 만능재료시험기, 신율계같은 장비 및 숙련된 인력이 필요하고, 시험편 또한 정해진대로 가공해야 합니다. 그래서 개인이 직접 진행하기는 어려운데요, 이를 타겟(?)으로 해서 다양한 사설 시험소들이 인장시험 서비스를 제공하고 있습니다.
보통 인장강도는 만원, 나머지 물성치(탄성계수 항복강도 연신율 등등)는 5천원이면 진행해주니 어느수준까지의 품질관리는 시험소에 맡기는 것이 좋을것 같습니다.
이 분야에서는 한국화학융합시험연구원이 국제공인으로 여기서 발급하는 성적서가 공신력을 가지고 있습니다. 고객사 요청등이 잦으니 참고하시는 것이 좋을 것 같습니다.
이번에는 인장시험에 대해 알아보았는데요, 죄송하게도 정말 수박 겉 핱기식으로 훝어만 보았습니다. 위 그래프를 이해할려면 재료과학을 숙지해아하고, 인장시험만 알아볼려고 해도 ISO 기준으로 70페이지가 넘어서 부득이 줄인 점 양해부탁드립니다.
혹시나 질문 있으시면 댓글 남겨주시면 제가 아는 선 내로 답변해드리도록 하겠습니다. 감사합니다!
