충격 시험

1. 충격 시험의 정의

충격 시험은 충격력에 대한 재료의 저항을 나타낸 것이며, 시험편을 지지대에 올려놓고 홈의 뒷면을 해머로서 충격을 가하여 절단하는데 소요된 에너지, 즉 시험편이 흡수한 충격흡수 에너지를 구한다.
충격 시험은 종래로부터 주로 재료의 인성과 취성의 판단을 위해 행하는 실험이다.
충격 시험은 하중을 가하는 방법에 따라 인장, 압축, 비틀림, 굽힘등의 시험 방법이 있다. 충격인장이나 충격압축시험은 충격파괴 에너지를 구하는 시험법이다.
또한, 재료의 변화에 대한 구성방정식을 구하는 등의 연구 목적으로 실험을 행하기도 한다.

2. 이론 및 원리

● 충격시험 종류

① 진자식

진자식은 중추에 의하여 시험편의 충격하중을 주는 형식인데 처음 설정된 진자의 상향각과 시험편을 판단한 후의 반대측 상향각을 측정하여 양쪽의 위치에너지 차로부터 시험편의 파괴에 흡수된 에너지를 계산하여 충격치를 결정한다. 장치가 비교적 소형이고 취급이 용이하여 시험편의 파괴에 필요한 에너지를 간단히 구할 수 있어 가장 널리 상용되는 방법이다.
이것의 대표적인 것은 샤르피(Charpy) 충격시험기, 아이조드(Izod) 충격시험기, 올센(Olsen) 충격시험기 및 계화 충격시험기등이 있다.
② 낙추식

이방법은 접시 위에 추(W)를 낙하시켜 그 충격력을 시험편(T)에 전달하는 방식이다. 충격 굽힘, 충격압축, 충격 인장 등 각각의 부하방법에 있어서 충격 속도는, 2~8m/s정도이다.

③ 회전원판식

이것은 관성 모멘트를 가지는 원판의 회전운동 에너지를 이용하여 시험편에 축격부하를 가하는데 Guillery형, Mann형 기타 연구목적에 따라 여러 죵류의 것을 제작하여 시험하기도 한다.

● 충격시험의 원리

그림 2와 같이 노치 시험편을 사용한다. 그 노치의 반대측면을 그림 5-3과 같이 용량 30㎏․m의 에너지를 가진 해머로 타격하여 파단시키고, 그 때의 흡수에너지를 구하는 방법을 샤르피 시험(Charpy impact test)이라고 한다. 이 방법은 G. Charpy가 1901년에 발표한 시험법이며, 오늘날에도 널리 사용되고 있다
해머의 지상각도를 α, 파단후의 진상각을 β, 해머의 중량을 W, 회전중심에서 중심까지의 거리를 R이라고 하면, 흡수 에너지 E는 E = WR(cos β - cos α) 로 주어진다. JIS에서는 노치부 초기단면적(0.8㎠)에서 E를 제외한 값(㎏․m/㎠)을 샤프피 충격값이라고 표시하는 것으로 하고 있다. 이 때 소수값은 사사오입하여 1자리까지의 수치이다. 또한 E값을 샤르피 흡수 에너지라고 하여 이용하는 경우도 있다.

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