매터리얼(재료) 강도 재는 방법 5가지

매터리얼 강도 재는 방법에 대하여 알려드리도록 하겠습니다. 이 포스트를 전체적으로 읽으면 매터리얼 강도 재는 방법을 이해하시게 될 것이라고 기대하고 있습니다. 매터리얼 강도 재는 방법의 정보가 필요하다면 모두 읽어주세요. 아래에서 모두 공유해드리겠습니다.

매터리얼 강도 재는 방법

특정 목적을 위한 재료를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 기준이 종종 있습니다. 내식성과 내마모성은 중요한 요소이지만 재료의 강도도 마찬가지로 중요합니다. 매터리얼의 강도는 그 매터리얼 각각의 그룹에 따라 크게 다릅니다. 주어진 그룹 내에서도 첨가된 합금 원소와 재료의 제조 방법에 따라 강도가 크게 다를 수 있습니다. 메터리얼 강도는 매우 중요한 속성이므로 강도를 측정하기 위해 재료를 테스트하는 방법을 아는 것이 좋습니다. 다음은 재료의 강도를 측정하는 6 가지 일반적인 방법을 소개해드리겠습니다

 

매터리얼/재료 강도 측정법 5가지

압축 테스트 (compressive test)

압축 테스트 시행 시 테스트 중인 시편은 두 플레이트(plate) 사이에서 위치한 다음 해당 시편이 부서질 때까지 함께 압축을 하는 것입니다. 압축 테스트 수치는 평방 인치당 파운드로 계산을 합니다.

 

압축 테스트는 일반적으로 취성 재료인 벽돌이나 시멘트를 대상으로 검사합니다. 연성을 가진 재료는 파괴보다는 변형하는 경향이 있어 압축 테스트를 통해 정확하게 그 수치를 알아낼 수 없습니다. 

 

피로 테스트 (fatigue test)

공장에서 어떤 제품을 생산할 때 반복적으로 회전하는 장비에서 재료가 충격이나 진동과 동일하고 주기적인 피로를 받게 될 경우 재료가 스트레스를 못 이겨 파괴나 변형이 일어나기 전에 얼마나 많은 스트레스를 반복을 처리할 수 ​​있는지 아는 것이 바로 이 테스트의 목적입니다.

 

이 시험은 매터리얼 유압 피로 테스터 반복적으로 하중을 적용해 해당 시뮬레이션을 적절히 시험해봅니다. 시험에서 적용되는 반복적인 스트레스는 은 매터리얼 피로도로 인해 자체 변형이 발생할 때까지 시험 및 계산됩니다. 이로부터 응력과 수명 다이어그램을 이용해 매터리얼의 스트레스의 강도를 계산해냅니다.

 

인장 시험 (tensile test)

인장 테스트는 해당 매터리얼의 기계적 특성(mechanical property)을 알아보는데 가장 일반적인 테스트 방법이라 할 수 있습니다. 범용 시험기나 인장 테스터와 같은 장비를 통해 검사가 진행됩니다.

 

인장 테스트 전에 적절한 시편을 준비해야 합니다. 시편은 일반적으로 테스터 클램프로 고정을 시키게 됩니다. 그래서 양쪽 끝 근처에는 반드시 다른 부분보다 두께가 두꺼워야 합니다. 그리고 인장 강도를 수치화할 수 있게끔 시편 가운데 단면적을 알아야 하는 거죠.

 

인장 테스트 시행 시, 해당 매터리얼은 파괴 및 변형할 때까지 적용된 하중들이 인장 테스트 과정 전체에 걸쳐 기록됩니다. 일반적으로 인장 테스트 수치는 평방 인치당 파운드로 측정이 됩니다.

 

비틀림 테스트 (torsion test)

비틀림 테스트는 재료가 비틀리는 힘에 반응하는 방식을 결정하는 데 사용됩니다. 상대적으로 높은 인장 강도 또는 압축 강도를 갖는 재료는 비틀림을 통해 가해지는 하중에 아주 약합니다. 그래서 비틀림 테스트는 브리지 나 비행기 날개와 같은 안정성이 많이 요구되는 재료를 선택할 때 아주 중요하게 사용됩니다. 수치는 일반적으로 평방인치당 파운드가 사용됩니다.

 

비틀림 테스트는 해당 시편 한쪽 끝은 클램프에 고정이 되고 해당 시편의 반대쪽 끝부분은 회전하는 클램프에 고정이 되는 거죠. 참고로 해당 시편을 반대 방향으로 회전할 수 있는 두 개의 클램프를 가진 테스터도 있습니다.

 

고정된 시편은 정해진 각도만큼 조금씩 움직여 파손이 발생할 때까지 측정합니다. 시편이 파손되거나 지정된 비틀림이 적용되면 테스트에 적용된 힘은 총 비틀림 각도와 함께 저장됩니다. 그리고 시편의 연성, 전단 탄성 및 강도, 그리고 계수 등 여러 가지 매터리얼 속성과 기계적 특성을 알아낼 수 있습니다.

 

크리프 테스트 (creep test)

크리프(creep)는 재료가 높은 온도에서 하중을 받을 때 생기는 변형을 말하는데요. 크리프가 지속적으로 발생한다면 해당 매터리얼은 결국 파손이 되거나 영구적 변형이 일어나고 말겠죠. 크리프 테스트는 고온 환경에서 재료가 응력을 얼마나 견딜 수 있는지 측정합니다. 수치는 일반적으로 인치-인치-시간 혹은 연신율-시간 비율이 사용됩니다.

 

크리프 시험에 사용되는 시편은 인장 시편 비슷합니다. 재료에 가해지는 응력은 일반 인장 응력이 적용되지만 일반적인 실내 온도에서 재료 변형이나 파손을 줄만큼 높은 응력이 적용되진 않습니다. 응력 적용 후 테스트 환경을 해당 매터리얼이 실제 사용 시 적용되는 온도 혹은 그 이상으로 올려 테스트를 진행합니다.

 

온도와 시간, 그리고 변형 결과가 과정을 통해 기록됩니다. 과정에서 기록된 값을 이용해 온도 상황에 따른 해당 매터리얼의 성능을 확인하고 결정하는 데 사용됩니다. 폴리머, 세라믹, 제트 엔진 부품, 콘크리트 및 금속, 보일러와 같은 제품들을 제작할 때 필요한 매터리얼들을 검사할 때 사용되는 테스트입니다.

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