충격시험

1. 실험 개요 및 목적

구조물 또는 기계의 부재들은 사용중 정적, 동적 하중을 받게된다. 동졵하중에 대한 재료의 저항력을 평가하는 요소로서 재료의 취성이나 인성이 중요한 판단 요소가 된다. 이러한 재료의 특성을 이해하기 위한 목적으로 충격시험을 실시한다. 충격시험의 기본 원리는 충격시험편에 충격을 가하고 시험편이 파손되는 과정에 소모하는 에너지를 측정하여 재료의 충격저항을 측정한다. 충격시험에서 나타나는 특징은 다음과 같다.

- 상온에서 연성 파괴되는 재료라 할지라도 특정 온도 이하에서는 취성파괴가 일어날 수 있다.
- 시편의 노치(notch)에 의한 영향을 많이 받는다.
- 가해지는 충격하중의 속도에 의한 영향이 크다.

충격시험기는 샤르피(Charpy)형과 아이조드(Izod)형이 있다. 이중 샤르피(Charpy)충격 시험기가 많이 사용된다. 두 충격시험기는 모두 일정한 질량을 갖고 있는 펜듈럼 해머를 일정한 각도로부터 내리쳐서 수직의 위치에 있는 시험편을 1회의 충격으로 파괴시켜 이 때의 소모된 에너지를 그 재료의 충격값으로 나타낸다.

파괴강도가 크더라고 변형이 작은 재료는 파단에 요하는 에너지가 작다. 이왿� 같은 재료를 여리다고 한다. 이왿�는 반대로 파단강도는 작더라도 파단 에너지가 큰 재료는 질기다고 한다. 일반적으로 금속재료가 어떤 온도이하로 내려가면 상온부근에서는 인성이 크나, 갑자기 여리게 된다. 이 성질이 급변하는 온도를 천이온도라고 한다. 천이온도는 각 재료의 특유한 값이 아니고 시험조건에 따라서 많은 차이가 생긴다. 각종의 구조룸, 기계류, 기관 등의 파손은 정적하중의 경우는 드물고, 대개는 잡다한 진동이 수반되는 하중이 되풀이 된 후에 갑자기 받은 충격에 의한 것이다. 그러므로 재료가 그 사용 온도에서 인성을 가지는가 혹은 취성이 있는가를 조사하고 천이온도를 조사해두는 것은 실용상 매우 중요한 일이다. 충격 시험이 중요한 것은 이 때문이며, 그 주목적은 여린 파괴에 관한 현상을 규명하는데 있다.