인장 시험기
인장 시험기는 재료의 강도와 파괴점까지의 변형 거동을 측정하는 데 사용합니다. 사용자에게 적합한 인장 시험기는 시험할 재료와 준수해야 하는 표준에 따라 결정됩니다.
인장 시험기란? 인장 시험기 종류 동영상: zwickiLine 대표적인 기계 부품 자동화 인장 시험 인장 시험이란? 응용 분야 예시 표준 올바른 시험기 선택하기
인장 시험에 대한 상세정보:
인장 시험기는 무엇입니까?
인장 시험기(당김 시험기 또는 만능재료시험기(UTM)라고도 알려져 있음)는 인장 강도 및 파괴 후 변형 거동을 측정하기 위해 재료에 인장(당김)력을 가하는 전자기계 시험장치입니다.
일반적인 인장 시험기는 로드 셀, 크로스 헤드, 신율계, 시편 그립, 전자장치 및 드라이브 시스템으로 구성되어 있습니다. 또한 기계 및 안전 설정을 정의하고 ASTM, ISO 같은 시험 표준에 명시되어 있는 시험 파라미터를 저장하는 데 사용하는 시험 소프트웨어가 제어합니다. 시험기에 가해지는 힘의 양과 시편의 연신률이 시험을 진행하는 동안 기록됩니다. 재료를 영구적인 변형이나 파단 지점까지 잡아당기거나 늘리는 데 필요한 힘을 측정하면 설계업체 및 제조업체가 의도한 목적에 맞게 구현할 때 재료의 성능을 예측하는 데 도움이 됩니다.
zwickiLine, ProLine, AllroundLine, E-시리즈 시험기 등 ZwickRoell 인장 시험기(330kN 이상의 큰 시험 하중을 위한 인장 시험기 )는 시험 용량, 재료 종류, 응용 분야, 금속에 대한 ASTM E8, 플라스틱에 대한 ASTM D638, 고무류에 대한 ASTM D412 및 그 외 다수의 산업 표준에 따른 고객의 요구사항을 충족하기 위해 구체적으로 설계됩니다. ZwickRoell은 전반적인 시스템 안전성과 신뢰성 외에도 다음의 특성에 초점을 맞춰 모든 만능재료시험기를 설계하고 제작합니다.
- 쉬운 작동을 통한 우수한 유연성
- 고객 및 표준별 요구사항에 따라 간단하게 조절할 수 있는 기능
- 필요에 따라 확장이 가능한 미래 지향적인 확장 기능
인장 시험기의 일반적인 부품은 무엇입니까?
- 로드셀 (1)
로드셀은 인장 하중을 측정 가능한 전기 신호로 변환합니다. ZwickRoell 로드셀은 고품질 제품은 물론 당사의 모든 시험기 컴포넌트와의 원활한 호환성도 보장합니다. - 신율계 (2)
신율계는 시편의 연장을 측정하는 장치입니다(변형률 측정이라고도 함). ASTM, ISO 같은 거의 모든 인장 시험 표준에서는 변형률 측정을 요구합니다. - 시편 그립 (3)
시편 그립은 시편과 인장 시험기 사이에 기계적 관계를 형성합니다. 시편 그립의 기능은 크로스 헤드의 움직임을 시편으로 전달하고, 시편에서 생성되는 시험 하중을 로드셀로 전송하는 것입니다. - 움직이는 크로스 헤드 (4)
움직이는 크로스 헤드는 기본적으로 위아래로 움직이도록 제어되는 크로스 빔입니다. 인장 시험의 경우, 시험기의 크로스 헤드 속도는 시험 시편의 변형(연장) 속도와 직결되어 있습니다. - 전자 장치 (5)
전자 장치는 인장 시험기의 움직이는 부품을 제어합니다. 크로스 헤드의 속도와 그로 인한 하중 속도는 폐쇄회로 서보 컨트롤러(모터, 피드백 장치, 컨트롤러)의 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있습니다. - 소프트웨어 (7)
ZwickRoell의 소프트웨어는 사용자 친화적인 마법사 안내 방식의 Window 기반 솔루션으로 사용자는 시험 시스템을 설정하고 시험을 구성 및 실행하며 결과를 볼 수 있습니다. - 드라이브 시스템 (6)
드라이브 시스템은 인장 시험기 모터에 유입되는 전기를 다양한 양과 빈도로 공급하여 모터 속도와 토크를 간접적으로 조절합니다.
ZwickRoell 인장 시험기의 모든 부품은 서로 원활하게 작동되도록 설계되었습니다.
자동화 인장 시험
자동화 인장 시험을 위해 시험기는 매거진에서 시편을 꺼내서 시험기의 시편 그립에 삽입하는 자동 시험장치로 보완합니다. 2D 코드 리더, 단면 측정 장치 또는 시험에 따라 경도 시험기 또는 거칠기 측정 시스템도 연결할 수 있습니다. 시편 잔류물 폐기도 자동화 인장 시험장치로 처리합니다.
자동 장치의 장점은 대형 및 소형 시험 시리즈 모두에 적용됩니다.
- 지금까지 자동화 인장 시험은 주로 대용량 시편을 처리하는 시험실에서 사용했습니다. 작업자가 상주할 필요가 없는 완전 자동화 인장 시험장치는 24시간 일관되게 높은 효율성으로 야간 근무 시간대나 주말에 사용할 수 있습니다.
- 시편 약 10개로 시작하는 소형 시험 시리즈에도 자동화 인장 시험장치는 가치 있는 것으로 입증되었습니다. 인장 시험에 간단한 자동 시험장치를 사용하면 유능한 시험실 직원들이 반복 작업에서 벗어나 더 복잡한 작업에 착수할 수 있습니다.
완전 자동화 인장 시험은 시편 및 시험 어셈블리를 잡는 손의 온도나 시편을 비스듬하게 잡는 등 주관적인 작업자의 영향을 없애줍니다. 그 덕분에 정확도 및 재현성의 수준이 높아지고, 시험 결과의 품질이 상당히 향상됩니다.
ZwickRoell은 재료물성시험 부문의 글로벌 선두 기업이며 자동화 인장 시험에 심층적인 전문지식을 제공합니다. ZwickRoell은 600개 이상의 자동화 시험장치를 전 세계에 제공하고, 매년 약 40여 대의 시스템을 설치하고 있습니다. ZwickRoell은 각 고객사 고유의 비즈니스 요구사항에 적합한 시험 솔루션을 제공하여 장기 정비 및 지원 파트너십으로 뒷받침되는 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있는 능력에 자부심을 느끼고 있습니다.
각자의 시험 과제에 적합한 자동 인장 시험 솔루션에 대해 더 자세히 알고 싶다면 ZwickRoell의 해당 팀에 문의하십시오.
인장 시험은 무엇입니까?
인장 시험 또는 장력 시험은 적용된(당기는) 힘에 재료가 어떻게 반응하는지를 측정하는 데 활용되는 시험입니다. 인장 시험을 수행하는 동안 직접 측정되는 속성은 극한 인장 강도, 최대 연신, 단면적 감소입니다. 이러한 측정을 통해 탄성 계수(영률), 변형(푸아송 비), 항복 강도, 변형-경화 특성 등의 속성도 측정할 수 있습니다.
- 극한 인장 강도 - 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 인장 응력
- 최대 연신 - 재료가 부서지기 전에 겪을 수 있는 최대 변형
- 단면적 감소 - 시편의 원래 단면적과 동일한 시편이 완전히 파괴되어 고장난 후의 최소 단면적 비교. 이는 인장 하중이 가해질 때 재료가 어느 정도까지 변형되는지를 보여주는 지표로 사용됩니다.
- 영률 - 기본적으로 재료의 강성. 즉, 재료가 얼마나 쉽게 구부러지거나 늘어나는지를 보여줍니다.
- 영률 = 응력/변형
- 응력 = 힘/단면적
- 변형 = 길이 변화/원래 길이
- 푸아송 비 - 신장력 방향의 길이 변화에 대한 너비의 변화 비율.
- 항복 강도 - 영구적 변형이 발생하기 전에 탄성 재료가 겪을 수 있는 최대 인장 응력
- 변형-경화 특성 - 변형 경화(가공 경화라고도 부름)는 재료가 항복점 이상으로 늘어날 때 발생합니다. 변형 경화는 기계적 저항과 경도를 높이지만, 연성은 떨어뜨립니다. 제조업체는 이 정보를 이용하여 최고로 가능한 강도를 유지하면서 연성 요구사항을 충족하는 재료를 파악할 수 있습니다.
인장 시험 중에 획득한 데이터를 그래프에 표시하여 응력/변형 곡선을 생성할 수 있습니다.
이 응력/ 변형 곡선은 고수준 변형 경화에 해당하는 곡선(1)과 항복점 이후의 저수준 변형 경화에 해당하는 곡선(2)을 나타냅니다.
플라스틱 및 복합 재료부터 자동차, 식품 및 음료와 규제가 심한 의료 및 제약 산업에 이르기까지 모든 산업 부문의 제조업체는 인장 시험 장비를 이용하여 산업 표준에 따른 시험을 수행하여 재료의 주요 속성을 정밀하게 측정하고, 표준 준수를 보장하며, 궁극적으로 자사 제품의 품질과 안전성을 보장할 수 있습니다.
인장 시험을 활용하는 예는 다음과 같습니다.
- 플라스틱 포장 - 예를 들어, 운송 과정에서 발생할 수 있는 것과 같은 당기는 힘을 받을 때 제조업체가 플라스틱의 보호 특성을 측정할 수 있도록 플라스틱 재료 시편에 인장 하중을 가합니다.
- 콘크리트 강화 스틸 바 - 금속 시편 인장 시험을 통해 항복 강도, 극한 인장 강도, 연신, 단면적 감소와 같은 다양한 기계적 속성을 측정하여 제조업체들이 알려진 품질과 고성능 사양을 충족할 뿐만 아니라 산업 표준을 준수하여 제품이 출시하기에 충분한 안전성을 갖추도록 합니다.
- 타이어에 사용하는 고무 합성물 - 트레드 분리나 펑크와 같은 타이어 고장을 피하기 위해 품질 관리 목적으로 타이어 고무의 연신과 인장 강도를 시험합니다.
인장 시험의 공통 표준
ASTM과 ISO는 재료 물성시험에 사용되는 공통 표준입니다. 인장 시험에 가장 많이 사용되는 일부 표준은 다음과 같습니다.
- 금속 - ASTM E8 / ASTM E21 / ISO 6892-1 / ISO 6892-2
- 플라스틱 - ASTM D638 / ISO 527-2
- 고무 및 고무류 - ASTM D412 / ISO 37
- 섬유 강화 복합재 - ASTM D3039
인장 시험기 선택 시 고려사항
품질, 시험 결과의 신뢰성, 비용 및 응용 분야를 고려한 후에도 시험기를 선택할 때에는 그밖의 많은 요소를 고려해야 합니다.
- 유연성 – 광범위한 하중 범위에서 다양한 재료를 시험할 수 있는 능력, 개별 산업 표준, 재료 유형, 응용 분야에 맞춰 설계된 액세서리 간의 통합 및 쉬운 교체성, 재료 및 응용 분야의 종류, 시험기 작동의 PC 이용 유무 옵션, 다양한 시험 고정장치와 시편 그립을 사용하여 기계를 확장하고 조정할 수 있는 기계적 모듈성, 모두 시험기의 전반적인 유연성에 기여합니다.
- 안전 – 만능재료시험기(인장 시험기)의 안전성은 매우 중요하며, 그 범위는 외부 안전 도어, 안전 덮개, 안전 연동장치, 리미트 스위치 같은 물리적 안전 기능의 구현부터 소프트웨어 시스템 모니터링 및 사용자 관리까지 포함됩니다. ZwickRoell은 작업자와 기계의 안전을 최우선으로 하여 시험 시스템을 설계하는 데 전념하고 있습니다.
- 사용 용이성– 시험장치 선택 시 핵심사항은 설계와 운용성의 정교함뿐 아니라 작업자의 시험 고정장치 설치, 시험 구성 설정, 시험 프로그램 구현, 시험 수행, 결과 해석이 쉬워야 한다는 것입니다.
- 적응력 – 시장의 개발 및 표준 요구사항은 늘 진화합니다. 인장 시험기를 선택할 때는 해당 시험기가 액세서리 및 고정장치부터 전자장치 및 소프트웨어 프로그램까지 변화에 적응할 수 있는지 반드시 고려해야 합니다.
- 소프트웨어 – 시험 소프트웨어의 목적은 작업자가 시험 절차를 보다 쉽게 수행하고, 시험을 일관성 있고 표준에 맞게 구성할 수 있도록 하는 것입니다. ZwickRoell의 시험 소프트웨어는 사용자와 시험실의 작업 흐름을 고려하여 설계했습니다.
- 표준 라이브러리 – ZwickRoell의 시험 소프트웨어에는 600개 이상의 표준 시험 프로그램이 들어 있어 사용자 분야에 맞는 표준 준수 프로그램을 선택하고, 시험 설정 및 구성을 간편화할 수 있습니다. 이로 인해 시간과 노력이 줄고 오류 가능성 또한 줄어듭니다. ZwickRoell의 소프트웨어는 표준 범위를 벗어난 시험을 수행하거나 시험기의 시험 시퀀스를 자유롭게 구성하도록 사전에 준비된 마스터 시험 프로그램을 제공합니다.
- 지능형 마법사 – 지능형 마법사는 사용자의 시험 구성을 안내합니다.
- 보고서 – ZwickRoell 소프트웨어를 이용하면 보고서 유형(간단형 또는 고객맞춤형)에 상관 없이 저장, 내보내기, 인쇄 옵션을 비롯해 거의 무한한 가능성으로 보고서를 정의할 수 있습니다.
- 자동화 - 특히, 가장 작은 장애라도 측정값이 바뀌게 할 수 있기 때문에 재료 물성시험에서 자동화 비율이 높아지고 있습니다. ZwickRoell은 재료 물성시험의 자동화를 위한 광범위한 가능성을 제공합니다. 시험 시스템의 범위는 시험실에서 협업 로봇을 이용하는 소규모 연속 시험을 효율적으로 자동화하는 것부터 24시간 작동하는 전자동 시험실까지 다양합니다.
- 제2차 시장 지원 – ZwickRoell은 시험기의 전체 수명 주기에 걸쳐 개별 맞춤형 서비스와 지원을 제공합니다. ZwickRoell은 전문적인 교정 서비스, 예방적 유지보수와 검사, 교육 과정, 기계 재배치 서비스, 적격성 평가 서비스, 핫라인 및 고객 지원을 제공하고 제품 단종 후 10년 이상 예비 부품 가용성을 보장합니다.
- 회사의 안정성 – ZwickRoell에는 160년이 넘는 역사가 있습니다. ZwickRoell 존립의 바탕은 187명의 제품 및 산업 전문가, 347명의 서비스 직원 그리고 매년 우리의 시험기로 진행하는 8천만 번의 시험이라는 자부심입니다.