샤르피 충격시험
샤르피 충격시험은 V노치 시험편을 진자 해머로 한 번에 파단시키는 시험이다. 흡수된 에너지를 재어 강재가 저온에서 얼마나 쉽게 깨지는지 수치로 확인한다. 흡수에너지는 해머의 시작 위치에너지와 파단 후 상승 위치에너지의 차다. 파단에 쓰인 만큼 해머가 덜 올라가므로 두…
주요 장면
대본
무엇인가
샤르피 충격시험은 V노치 시험편을 진자 해머로 한 번에 파단시키는 시험이다.
흡수된 에너지를 재어 강재가 저온에서 얼마나 쉽게 깨지는지 수치로 확인한다.
흡수에너지 원리
흡수에너지는 해머의 시작 위치에너지와 파단 후 상승 위치에너지의 차다.
파단에 쓰인 만큼 해머가 덜 올라가므로 두 높이 차가 곧 흡수에너지가 된다.
식의 W는 해머 무게이고 h0, h1은 시작 높이와 상승 높이다.
계산 예제
예를 들어 해머 질량 20kg, 시작 높이 0.8m, 되올라간 높이 0.3m인 경우를 보자.
높이 차 0.5m에 질량 20kg과 중력가속도 9.81m/s²을 곱하면 된다.
정답은 98.1J이다. 이 값이 해머가 시편을 깨는 데 쓴 에너지다.
헷갈리는 용어
헷갈리는 용어부터 정리한다. 흡수에너지와 충격치는 서로 다른 값이다.
충격치는 흡수에너지를 노치부 단면적으로 나눈 값이라 같은 시험기 비교에 쓰인다.
파면율은 파단면에서 연성 전단 파면이 차지하는 비율이며 온도가 낮아지면 떨어진다.
천이곡선과 천이온도
천이 영역은 흡수에너지가 연성 상태에서 취성 상태로 급격히 바뀌는 온도대다.
천이곡선은 온도가 오를수록 흡수에너지가 커지는 S자 모양이다.
천이온도는 흡수에너지 중간값 방식과 파면율 50% 방식 중 하나로 정한다.
온도가 낮을수록 파면율이 떨어지므로 저온에서는 취성 파괴 경향이 커진다.
건축구조에서의 쓰임
건축구조에서는 저온 취성 파괴를 막기 위해 강재와 용접부에 흡수에너지 요건을 둔다.
강재 선정, 용접 절차 인정, 최저 사용온도 결정의 근거로 쓰인다.
시험 방법은 ISO 148-1, ASTM E23, KS B 0810이 규정하므로 기준을 따른다.
정리
정리하면 샤르피 시험은 흡수에너지로 노치 인성과 천이온도를 평가한다.
답안에는 흡수에너지, 파면율, 천이온도의 정의 방식을 빠짐없이 적는다.
이것으로 샤르피 충격시험 설명을 마친다.