개념 한 쪽
침투비파괴검사기사 기계적 시험 — 인장강도·연신율·경도·비파괴검사 기초
기계적 시험은 재료의 인장강도, 연신율, 탄성률 등 기계적 성질을 평가한다. 시험 결과는 재료의 사용 적합성 판단과 열처리·합금 설계의 기초 자료로 활용한다. 경도 시험과 금속 조직 관찰, 비파괴검사법의 특성과 한계도 기계적 시험의 중요한 범주에 속한다.
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뜻
인장강도는 시편에 작용한 최대하중을 단면적으로 나눈 값으로 정의한다. 최대하중을 단면적으로 나누어 구하며, 단면적 계산에는 지름을 이용한 원면적 공식을 적용한다. 시험에서 파단 후 지름 변화는 인장강도 계산에 직접 사용하지 않는 점을 유의한다.
연신율은 재료가 늘어난 정도를 백분율로 나타낸다. 정의식은 연신율 = (파단 후 길이 − 원래 표점거리) ÷ 원래 표점거리 × 100으로 표현한다. 연신율 문제는 늘어난 절대량과 최종 길이 중 어떤 값을 묻는지 구분하여 계산 순서를 지켜야 한다.
탄성률(Young's modulus)은 비례한도 내에서 응력과 변형률의 비로 정의한다. 후크의 법칙에 따라 비례한도 영역에서는 σ와 ε가 비례 관계를 이루며, 탄성률은 E = σ/ε로 표현한다. 이 정의는 응력-변형률 관계를 이해하는 기초로 활용한다.
경도 시험의 한 예인 로크웰 시험에서는 압입자 형태와 각도가 규정된 시험 조건의 핵심 요소로 규정한다. 로크웰 C스케일에서는 다이아몬드 원추형 압입자를 사용하며, 이 압입자의 꼭지점 각도는 120도라고 정한다.
비파괴검사 일반에서는 육안 검사가 최초 단계이고 표면 결함만 확인할 수 있다는 점을 강조한다. 와전류탐상검사는 비접촉 고속 검사와 전기적 특성 판독이 장점이지만 결함의 정확한 형상·종류 판별에는 한계가 있다는 점을 유의한다. 또한 내부 불균일 검사용 방사선으로는 중성자선과 같은 투과력이 큰 방사선이 사용될 수 있다는 분류를 기억한다.
예제
연신율 계산 예시: 원래 표점거리가 110mm이고 연신율이 15%라면 늘어난 길이는 110 × 0.15 = 16.5mm이고, 파단 후 길이는 126.5mm로 계산한다.
인장강도 계산 예시: 최대하중이 500kgf이고 시험부 지름이 5cm이면 단면적은 π×(2.5cm)²을 π≈3.14로 계산하여 3.14×6.25 ≈ 19.63cm²로 계산한다. 인장강도는 500 ÷ 19.63 ≈ 25.47kgf/cm²로 근사하여 약 25kgf/cm²로 판정한다.
자주 묻는 물음
- 연신율을 구할 때 어떤 순서로 계산해야 하나?
- 원래 길이에 대한 비율로 늘어난 양을 먼저 구한 다음 원래 길이에 더하여 파단 후 길이를 구하는 순서를 따른다.
- 인장강도 계산에 파단 후 치수가 필요한가?
- 인장강도는 최대하중을 원래의 단면적으로 나누어 구하므로 파단 후 치수는 인장강도 계산에 직접 사용하지 않는다.
- 와전류검사의 한계는 무엇인가?
- 와전류검사는 임피던스 변화로 결함의 존재나 크기를 간접적으로 추정하는 데 유리하지만 결함의 정확한 종류나 형상 판별에는 한계가 있다.
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