개념 한 쪽
인장시험은 재료를 당겨서 강도와 연신 능력을 확인하는 기본 시험이다. 용접부의 기계적 성질을 평가할 때 인장시험으로 항복점, 인장강도, 연신율, 단면수축률 등을 얻는다한다. 연성과 인성 등 다른 특성은 굽힘시험이나 충격시험 등으로 별도 평가한다.
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출제기준 단원 「인장시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 노치·충격 시험 식별 | 1 | 노치가 있는 시험편에 충격을 가하는 시험을 가리기 |
| 이음효율 계산 | 1 | 용접부와 모재의 인장강도로 이음효율을 계산하기 |
| 연성 평가 방법 선택 | 1 | 연성 판단에 적합한 시험법을 선택하기 |
인장시험은 시험편을 양쪽에서 잡아당겨 파단에 이르는 동안의 하중과 변형을 측정하여 재료의 기계적 성질을 판정하는 시험이다. 이 시험으로부터 항복점, 인장강도, 연신율(변형율), 단면수축률 등 재료의 변형 특성을 알 수 있다.
연신율(변형율)은 최종 길이와 최초 길이의 차이를 최초 길이로 나눈 비율로 정의한다. 공식은 (파단 후 길이 - 초기 길이) ÷ 초기 길이 × 100이며, 재료가 얼마나 늘어났는지를 백분율로 나타낸다한다.
단면수축률은 파단 후의 단면적 감소 정도를 나타내며 공식은 (원단면적 - 파단 후 단면적) ÷ 원단면적 × 100이다. 값이 클수록 연성이 좋은 재료임을 나타낸다한다.
인장시험으로는 경도값을 얻을 수 없으며, 경도는 별도의 경도시험으로 측정한다. 또한 연성 평가는 굽힘시험이, 노치 인성 평가는 충격시험(샤르피 시험 등)이 주로 사용된다.
기계적 시험과 비기계적 시험을 구분할 때는 '하중을 가해 물리량을 측정하는가'를 기준으로 삼는다한다. 인장·굽힘·충격 시험은 하중을 가해 정량적 값을 얻는 기계적 시험이고, 파면 시험은 파단 단면을 관찰하는 정성적 평가로 기계적 시험에 포함되지 않는다한다.
이음효율 계산 예: 모재 인장강도 45kgf/mm², 용접부 인장강도 31.5kgf/mm²이면 이음효율은 (31.5 ÷ 45) × 100 = 70%이다.
변형율 계산 예: 초기 길이 40mm, 파단 후 길이 50mm이면 변형율 ε는 (50 - 40) ÷ 40 × 100 = 25%이다.
용접부의 시험법에서 시험편에 V형 또는 U형 등의 노치(notch)를 만들고, 하중을 주어 파단시키는 시험방법은?
정답 ④ · 문항은 시험편에 V형 또는 U형 노치를 만들고 충격을 가해 파단시키는 시험법을 묻고 있다. 노치를 통한 충격파단으로 재료의 인성, 즉 충격 흡수 에너지를 평가하는 시험은 충격 시험(예: 샤르피, 아이조드 시험)이다.
노치를 만들어 충격 하중을 가해 파단시키는 시험은 충격 시험입니다.
용접부의 인장시험에서 모재의 인장강도가 45kgf/mm²이고 용접부의 인장강도가 31.5kgf/mm² 로 나타났다면 이 재료의 이음 효율은 얼마 정도인가?
정답 ② · 금속 합금의 평형 상태도에서 2개의 성분이 액체 상태에서는 균일하게 용해되어 하나의 액상(L)을 형성하지만, 응고 과정을 거치면서 서로 고용체를 형성하지 못하고 각각 별도의 고체 결정으로 나뉘어 분리되는 조직을 공정 조직(Eutectic)이라고 합니다. 이는 주조 합금에서 기계적 혼합물로 널리 나타나는 형태입니다.
이음효율은 용접부 인장강도를 모재 인장강도로 나눈 값이다.
용접부의 연성 결함을 조사하기 위하여 주로 사용되는 시험법은?
정답 ② · 용접부의 연성(Ductility)을 평가하기 위해서는 시험편이 파괴될 때까지 견딜 수 있는 소성 변형 능력을 측정해야 합니다. 주로 사용되는 시험법은 굽힘시험(Bend Test)으로, 용접부에 일정한 하중을 가해 구부리면서 표면에 균열이나 결함이 발생하는지 확인합니다.
용접부의 연성 평가에는 시험편의 소성 변형 능력을 측정하는 굽힘시험이 주로 사용된다.
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