샤르피 충격 시험
샤르피 충격 시험에서는 샤르피 펜듈럼 충격 시험기를 이용하여 재료 시편을 부숩니다. 시험할 때 시편을 펜듈럼 충격 시험기 중앙에 놓고 펜듈럼 해머로 쳐서 부숩니다.
샤르피 충격 시험은 고속 변형률 속도에서 재료의 특성을 규정하는 데 사용하는 파괴 시험법입니다. 플라스틱과 금속에 수행합니다.
샤르피 충격 시험은 고속 변형률 속도에서 재료의 충격 강도의 물성값을 에너지 값과 관련된 표면적의 형태로 구합니다. 이 시험은 주로 상온이나 저온에서 수행합니다.
샤르피 충격 시험의 시험 시퀀스
샤르피 충격 시험은 3점 굴곡 설정에서 수행합니다. 샤르피 시편을 펜듈럼 충격 시험기의 지지대 중앙에 배치하고 두 개의 앤빌에 기대 놓습니다. 노치 시편인 경우, 노치가 펜듈럼 해머를 빗겨나간 상태에서 해머가 시편을 때리는 지점을 정확하게 가로질러 배치합니다.
펜듈럼 해머가 지정된 에너지로 시편을 때리고 한 번의 가격으로 시편을 부숩니다 (파괴합니다). 시편이 부서지면서 펜듈럼 해머가 운동 에너지의 일부를 전달하기 때문에 원래의 낙하 높이로 돌아갈 수 없습니다. 측정된 높이 차이가 흡수된 에너지 값, 즉 충격 에너지(W, 단위: 줄)입니다. 계장화 샤르피 시험에서 예상되는 충격 에너지는 힘-시간 시퀀스 또는 힘-이동 시퀀스를 기록하여 측정됩니다.
샤르피 시험 물성값
충격 에너지
충격 에너지는 샤르피 시편을 부수는 데 필요한 에너지로 정의됩니다. 충격 에너지는 펜듈럼 해머의 위치 에너지와 시편이 부서진 후 펜듈럼 해머의 낙하 각도의 차이로 측정합니다.
충격 강도
충격 강도(노치 충격 강도)는 샤르피 시험을 통해 측정하며, 재료가 충격 하중에 얼마나 저항하는지, 또는 재료가 파손 없이 충격을 얼마나 잘 다룰 수 있는지 정보를 제공합니다. 노치 충격 강도는 J/cm²로 표시합니다.
힘-이동 곡선 / 힘-시간 곡선
힘-시간 곡선은 계장화 샤르피 충격 시험을 이용하는 경우에만 측정할 수 있습니다. 계장화 시험에서 힘은 적용 분야에 따라 피에조 로드셀이나 변형계 중 하나를 사용하여 충격이 가해지는 동안 측정됩니다.
계장화 샤르피 시험은 비계장화 시험에서 측정된 것 이외의 매개변수를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
- 최대 하중
- 최대 하중 시 굴곡
- 최대 하중까지의 에너지
- 파괴 시 굴곡
- 파괴 시 에너지
온도 조건하에서의 샤르피 충격 시험
파단 및 파괴 거동은 온도에 따라 달라지기 때문에 샤르피 충격 시험은 전체 작동 온도 범위에서 수행하는 경우가 많습니다. 이는 재료가 부서지기 쉬운 온도와 부서지는 정도(인성-취성 천이)를 .보여줍니다.
여기에 나온 예시 다이어그램을 살펴보면 -40°C일 때 연강의 강도 감소는 0°C일 때 연강 강도의 25% 수준이라는 것을 알 수 있습니다. 플라스틱도 이와 비슷한 거동을 보이지만 일반적으로 상당히 더 두드러집니다. 충격 시험은 플라스틱에서도 다양한 온도에서 자주 이루어집니다.
온도에 따른 충격 강도 과정을 정확하게 측정하기 위해서는 템퍼링된 시편을 온도 조절 환경에서 꺼낸 후 5초 이내에 가격해야 합니다.
자동화 샤르피 충격 시험
샤르피 충격 시험도 자동화할 수 있습니다. 자동화된 솔루션은 손의 온도나 습도, 시편을 중심에서 벗어나거나 기울어지게 삽입하는 실수 등 작업자의 영향을 제거하는 이점을 제공하여, 시험 결과의 재현성을 높여줍니다. 또한 지지대를 이용한 시편 자동 정렬과 시험장치를 통한 시험 시작을 통해 신뢰할 수 있고 재현 가능한 결과를 보장합니다.
자동 시험장치 roboTest I는 금속 샤르피 충격 시험 시 사용자를 지원합니다. 이 장치를 사용하면 금속 노치 시편을 450개까지 -180°C ~ +300°C의 온도 범위에서 자동으로 시험할 수 있습니다. 견고하고 절연된 온도 조절 장치가 시편 온도를 균일하고 정확하게 유지합니다.
자동 시험장치 robo Test H는 플라스틱에 자동 샤르피 충격 시험을 진행합니다. 충격 시험은 주변 온도나 냉각된 시편에서 이루어집니다.
샤르피 충격 시험과 아이조드 충격 시험의 차이
샤르피 v-노치 시험에서는 시편을 펜듈럼 충격 시험기에 수평으로 놓고 중심을 가격합니다. 아이조드 충격 시험에서는 시편을 펜듈럼 충격 시험기에 수직으로 고정하고 펜듈럼 해머가 시편의 윗부분을 때립니다.
아이조드 시험과 달리, 샤르피 충격 시험은 적용 범위가 넓고, 층간 전단 파괴 또는 표면 효과를 보이는 시험 재료에 더 적합합니다. 또한, 샤르피 시험법은 저온에서 시험할 때 이점이 있습니다. 시편 지지대가 노치에서 멀리 떨어져 있기 때문에 시편 중요 부분으로 열이 빨리 전달되지 않아 외부 냉각 장치의 냉각 절차와 이후 시험 장비로의 전달이 간소화됩니다.
FAQ
샤르피 충격 시험은 재료의 충격 에너지를 측정하며, 이 값은 충격 강도를 측정하는 데 사용됩니다.
샤르피 충격 시험은 재료가 동적 충격 하중에 얼마나 저항하는지를 나타내는 노치 충격 강도를 측정하는 데 사용됩니다.
샤르피 충격 시험(샤르피 v-노치 시험)은 펜듈럼 충격 시험기를 이용하여 재료의 충격 강도를 측정하는 데 사용하는 재료 시험법입니다.
샤르피 충격 시험은 고속 변형률 속도에서 충격 강도의 물성값을 값과 관련된 표면적의 형태로 구합니다. 이 시험은 파단면과 관련된 충격 에너지를 줄(j) 단위로 측정합니다.
충격 강도는 다음 공식을 이용하여 계산합니다. 노치 충격 강도 = 충격 에너지 / (시편 두께 * 시편 너비)
샤르피 충격 시험에서는 펜듈럼 해머가 재료 시편을 때려서 파괴합니다. 이 과정에서 시편이 충격 에너지의 일부를 흡수합니다. 샤르피 시험에서 측정되는 이 충격 에너지(W)는 줄(j) 단위로 측정됩니다. 따라서 흡수된 에너지는 재료의 노치 충격 강도에 영향을 받습니다.