KR101510606B1

KR101510606B1 - 인장 시험용 지그

Info

Publication number: KR101510606B1
Application number: KR20140195263A
Authority: KR
Inventors: 석창성; 이정민
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2034-12-31

Abstract

본 발명은 인장 시험용 지그에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인장 시험용 지그는 양측면 일부가 내측으로 곡률을 가지며 함몰되어 함몰부가 형성된 시편의 인장 시험용 지그에 있어서, 한 쌍의 레그를 포함하는 상부 지그; 상기 상부 지그의 레그에 대응되도록 배열되는 한 쌍의 레그를 포함하며, 상기 상부 지그의 하부에 배열된 하부 지그; 및 상기 시편의 함몰부에 결합되도록 상기 레그에 체결되는 체결핀;을 포함하며, 상기 체결핀은, 상기 함몰부와 대응되는 곡률을 갖도록 마련되며 두 쌍으로 마련되어 각각 상기 함몰부의 상단과 하단에 밀착되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 양측면이 곡률을 가지고 내측으로 함몰된 시편에 고하중을 용이하게 부가할 수 있는 인장 시험용 지그가 제공된다.

Description

인장 시험용 지그{JIG FOR TENSILE TEST}

본 발명은 인장 시험용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양측면이 곡률을 가지고 내측으로 함몰된 시편에 하중을 용이하게 부가할 수 있는 인장 시험용 지그에 관한 것이다.

최근 원자력 발전소의 주요기기의 건전성 유지 및 평가는 원자력발전소의 안전성과 관련하여 매우 중요한 문제로 인식되고 있다. 원자력 발전소에 사용되는 설비 중에 특히 배관은 열 수송 계통의 핵심기기로서 그 사용길이의 총합이 발전소 1호기 당 약80km에 달하며, 기계 설비의 약 40%를 차지한다. 이러한 배관의 파손시 원자력 발전소의 안전에 직접적으로 영향을 주기 때문에 전 수명기간 동안에 배관의 강도 및 안전성이 보장되어야 한다.

이러한 배관의 손상 및 파손을 방지하기 위해서, 다양한 인장시험과 비파괴 검사를 통하여 건전성을 평가하고, 시험에서 발견된 결함을 예측 및 분석하는 노력이 계속되고 있다.

인장시험은 시편을 인장시험기에 고정시켜서 시험을 하며, 시편에 인장하중을 가해서 시편의 항복점, 내력, 인장강도, 신장 등 여러 가지의 기계적 성질을 측정하는 시험이다.

인장시험은 구하고자하는 물성에 따라 표준 시험편을 사용하거나 또는 구조물의 물성을 필요로 할 경우 구조물을 모사한 시험편을 사용하여 수행한다. 표준시험편에 대한 인장시험으로는 나사체결방식의 시험편과 지그를 사용하거나, 얇은 판 형태의 시험편에 대하여 유압그립을 사용하여 인장시험을 수행할 수 있다.

하지만, 유압지그의 경우 시편의 두께가 커짐에 따라 인장시험에 필요한 하중이 커지게 되며, 유압지그로 시편을 고정할 경우 마찰면에서의 슬립이 발생할 수 있으며, 나사체결방식의 경우에도 크기에 대한 제한이 있다.

또한, 곡률이 적용된 시편의 경우 시편의 고정, 하중의 정상적인 인가 등이 어려워 인장시험의 신뢰도가 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양측면이 곡률을 가지고 내측으로 함몰된 시편에 고하중을 용이하게 부가할 수 있는 인장 시험용 지그를 제공함에 있다.

또한, 서로 다른 폭을 갖는 시편을 사용하는 경우에도 용이하게 인장시험을 수행할 수 있는 인장 시험용 지그를 제공함에 있다.

또한, 서로 다른 두께를 갖는 시편을 사용하는 경우에도 용이하게 인장시험을 수행할 수 있는 인장 시험용 지그를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 양측면 일부가 내측으로 곡률을 가지며 함몰되어 함몰부가 형성된 시편의 인장 시험용 지그에 있어서, 한 쌍의 레그를 포함하는 상부 지그; 상기 상부 지그의 레그에 대응되도록 배열되는 한 쌍의 레그를 포함하며, 상기 상부 지그의 하부에 배열된 하부 지그; 및 상기 시편의 함몰부에 결합되도록 상기 레그에 체결되는 체결핀;을 포함하며, 상기 체결핀은, 상기 함몰부와 대응되는 곡률을 갖도록 마련되며 두 쌍으로 마련되어 각각 상기 함몰부의 상단과 하단에 밀착되는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그에 의해 달성된다.

여기서, 상기 상부 지그 및 하부 지그 중 적어도 하나는 한 쌍의 레그에 결합된 플레이트를 포함하고, 상기 상부 지그에 결합된 플레이트는 인장 시험기에 장착되어 하중을 전달받는 것이 바람직하다.

삭제

여기서, 상기 한 쌍의 레그 중 적어도 하나에는 상기 체결핀이 관통되는 관통공이 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 관통공은, 한 쌍의 상기 체결핀이 상호 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동가능하도록, 상기 체결핀보다 크게 마련되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 체결핀을 이동시키는 이동 조절 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 레그는, 상기 플레이트와 결합되는 면에 결합공이 형성되며, 결합부재를 통하여 상기 플레이트와 결합되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 결합공은, 중심의 위치가 상기 레그의 폭의 중앙으로부터 벗어난 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 양측면이 곡률을 가지고 내측으로 함몰된 시편에 고하중을 용이하게 부가할 수 있는 인장 시험용 지그가 제공된다.

또한, 한 쌍의 체결핀은 상호 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 마련되어, 시편의 폭을 달리하여 인장 시험을 수행하는 경우에도 용이하게 시편을 고정할 수 있는 인장 시험용 지그가 제공된다.

또한, 결합공은 중심의 위치가 레그 폭의 중앙으로부터 벗어나도록 형성됨으로써, 시편의 두께를 달리하여 인장 시험을 수행하는 경우에도 시편에 하중을 용이하게 인가할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인장 시험용 지그에 적용되는 시편을 개략적으로 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인장 시험용 지그의 결합사시도이며,
도 3은 도 2의 인장 시험용 지그의 분해사시도이며,
도 4는 도 2의 인장 시험용 지그의 정면도이며,
도 5는 도 2의 인장 시험용 지그의 레그의 배치 변경을 도시한 도면이며,
도 6은 도 2의 인장 시험용 지그의 체결핀 간의 거리 조절을 도시한 도면이다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 인장 시험용 지그에 적용되는 시편에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 인장 시험용 지그에 적용되는 시편을 개략적으로 도시한 도면이다. 시편(S)은 구하고자 하는 재료의 물성평가를 위한 표준시험편 중 하나이다.

도 1을 참조하면, 시편(S)은 판형으로 마련되며 양측면 일부가 내측으로 함몰되는 함몰부(C)가 형성된다. 함몰부(C)는 곡률을 가지며 시편의 중앙부에 형성된다. 편의상, 시편(S)의 함몰부(C)가 형성되지 않은 부분은 제1영역(S1), 제1영역 (S1)사이에 배치되며 함몰부(C)가 형성된 부분은 제2영역(S2)으로 정의하여 설명한다.

시편(S)은 본 발명에 따른 인장 시험용 지그(100, 도 2참조)에 의해 고정되며, 변위를 제어할 수 있는 유압식 시스템 또는 전기제어식 시스템이 구축되며 하중을 측정할 수 있는 로드셀이 설치된 인장 시험기로부터 하중을 부가 받아 인장 시험이 수행된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인장 시험용 지그에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인장 시험용 지그의 결합사시도이며, 도 3은 도 2의 인장 시험용 지그의 분해사시도이며, 도 4는 도 2의 인장 시험용 지그의 정면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인장 시험용 지그(100)는, 상부 지그(110)와, 상부 지그(110) 하방에 배치되는 하부 지그(120)와, 상부 지그(110)와 하부 지그(120)에 각각 체결되는 복수 개의 체결핀(130) 및 체결핀(130)을 이동시키는 이동 조절 부재(140)를 포함한다.

상부 지그(110)는 인장 시험시 시편(S)의 상단부를 고정하기 위한 구성으로서, 플레이트(111)와 레그(112)를 포함한다.

플레이트(111)는 한 쌍의 레그(112)를 지지하기 위한 구성으로서, 평판형으로 마련되며 인장 시험기와 연결된다. 플레이트(111)에는 시편(S)을 고정하는 레그(112)가 결합된다. 한 쌍의 레그(112)가 각각 플레이트(111)의 양단부로부터 수직으로 연장되도록 결합되며, 체결핀(130)에 의하여 레그(112)와 고정된 시편(S)에 인장 시험기로부터 하중이 전달된다.

한편, 플레이트(111)와 레그(112)는 결합부재(E)를 통하여 상호 연결된다. 레그(112)에는 암나사산이 형성되며, 외주면에 수나사산이 형성된 결합부재(E)가 플레이트(111)를 관통하여 레그(112)에 결합된다.

레그(112)는 체결핀(130)에 의하여 시편(S)이 고정되도록 하는 구성으로서, 한 쌍으로 마련되며 플레이트(111)의 양단부로부터 수직으로 연장되도록 결합되어 상호 대향된다. 편의상, 한 쌍의 레그의 상호 대향되는 면은 제1면(112a), 제1면(112a)의 반대면을 제2면(112b), 플레이트(111)와 결합되는 면을 제3면(112c)으로 정의하여 설명한다.

각각의 레그(112)에는 체결핀(130)이 체결되도록 관통공(110a)이 형성된다. 본 실시예에서 관통공(110a)은 사각형으로 형성되며, 체결핀(130)이 이동가능하도록 체결핀(130)보다 크게 마련된다. 또한, 각 레그(112)에는 한 쌍의 체결핀(130)이 체결되도록 두 개의 관통공(110a)이 형성되며, 한 쌍의 레그(112)에 형성된 각 관통공(110a)은 상호 대향된다.

한편, 본 실시예에서 체결핀(130)이 레그(112)에 관통되어 결합하도록 레그(112)에 관통공(110a)이 형성되는 것으로 하였으나, 체결핀(130)이 고정될 수 있다면 반드시 이에 제한되지 않으며, 레그(112)에는 요홈이 형성되며 체결핀(130)의 단부가 요홈에 삽입되도록 형성될 수도 있다.

도 5는 도 2의 인장 시험용 지그의 레그의 배치 변경을 도시한 도면이다.

레그(112)의 제3면(112c)에는 결합부재(E)가 삽입되는 결합공(110b)이 형성된다. 이때, 결합공(110b)의 중심은 제3면(112c)의 폭의 중심으로부터 벗어나도록 형성된다. 즉, 레그(112)의 양단으로부터 결합공(110b) 중심까지의 거리는 서로 상이하게 마련된다.

도 5를 참조하면, 예를 들어, 제1면(112a)이 상호 대향되는 경우 레그(112) 간의 거리를 L1이라고 하면, 레그(112)의 배치를 변경하여 제2면(112b)이 상호 대향되는 경우 레그(112) 간의 거리는 L2로서 상호 달라지게 된다.(이때, L1과 L2의 값은 상이하다.) 또한, 제1면(112a)과 제2면(112b)이 대향되는 경우에도 레그(112) 간의 거리는 달라지게 된다.

즉, 레그(112)의 상호 대향되는 면을 변경함으로써 레그(112) 간의 이격거리를 조절할 수 있다. 시편(S)의 두께에 따라 레그(112)가 안착되는 체결핀(130) 상의 지점 및 레그(112) 간의 간격이 중요하며, 본 실시예에서는 레그(112)의 배치 변경을 통하여 용이하게 적용할 수 있다. 이에 따라, 시편(S)의 두께를 달리하여 인장 시험을 수행하는 경우에도 레그(112)의 배치를 변경함으로써 시편(S)에 용이하게 하중을 인가할 수 있다.

하부 지그(120)는 인장 시험시 시편(S)의 하단부를 고정하기 위한 구성으로서, 플레이트(121)와 레그(122)를 포함한다. 레그(122)는 상부 지그(110)의 레그(112)와 동일하므로 중복설명은 생략한다.

플레이트(121)는 한 쌍의 레그(122)를 지지하기 위한 구성으로서, 평판형으로 마련된다. 플레이트(121)에는 시편(S)을 고정하는 한 쌍의 레그(122)가 결합되며, 체결핀(130)에 의하여 레그(122)와 고정된 시편(S)에 인장 시험기로부터 하중이 전달되는 점에서 상부 지그(110)의 플레이트(111)와 동일하다. 또한, 플레이트(121)와 레그(122)는 결합부재(E)를 통하여 상호 연결된다. 다만, 하부 지그(120)의 플레이트(121)는 로드셀에 연결되는 점에서 상부 지그(110)의 플레이트(111)와 일부 상이함이 있다.

체결핀(130)은 시편(S)을 고정하기 위한 구성이다. 본 실시예에서 체결핀(130)은 횡단면이 부채꼴 형상으로 마련되며, 호의 곡률은 시편(S) 함몰부(C)의 곡률과 대응되도록 마련된다.

체결핀(130)은 두 쌍으로 마련되며 각 쌍의 체결핀(130)은 각각 상부 지그(110)와 하부 지그(120)에 체결된다. 구체적으로, 본 실시예에서 체결핀(130)은 관통공(110a)에 관통되도록 마련된다. 상부 지그(110)에 체결된 체결핀(130)은 시편(S) 함몰부(C)의 상단에 밀착되며, 하부 지그(120)에 체결된 체결핀(130)은 시편(S) 함몰부(C)의 하단에 밀착되어 시편(S)을 고정한다. 함몰부(C)의 상단에 밀착된 체결핀(130)은 인장 시험시 제1영역(S1)을 상방으로 가압하며, 함몰부(C)의 하단에 밀착된 체결핀(130)은 인장 시험시 제2영역(S2)을 하방으로 가압한다.

체결핀(130)은 관통공(110a) 내에서 이동가능하게 마련된다. 체결핀(130) 보다 크게 마련되는 관통공(110a) 내에서 체결핀(130)이 이동함으로써, 한 쌍의 체결핀(130) 상호 간의 이격거리를 조절할 수 있다. 체결핀(130) 간의 이격거리가 조절됨으로써 다른 폭을 갖는 시편(S)의 인장시험을 하는 경우에도 용이하게 시편(S)을 고정할 수 있다.

도 6은 도 2의 인장 시험용 지그의 체결핀 간의 거리 조절을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 이동 조절 부재(140)는 관통공(110a) 내에서 체결핀(130)을 이동시키는 구성이다. 본 실시예에서 이동 조절 부재(140)는 레그(112)를 관통하여 체결핀(130)에 연결되며, 레그(112)와 나사결합된다. 이동 조절 부재(140)의 회전에 따라 체결핀(130)의 위치가 변경된다.

지금부터는 본 발명의 일실시예에 따른 인장 시험용 지그의 작동에 대하여 설명한다.

상부 지그(110)의 한 쌍의 레그(112) 사이에 시편(S)의 상부가 배치되며, 하부 지그(120)의 한 쌍의 레그(122) 사이에 시편(S)의 하부가 배치되도록 시편(S)을 배치한다.

이 후, 두 쌍의 체결핀(130)의 호 부분을 함몰부(C)의 상단과 하단에 각각 접촉되도록 한다.

이때, 이동 조절 부재(140)를 통하여 체결핀(130)을 이동시킨다. 구체적으로 레그(112,122)와 나사결합된 체결핀(130)을 회전시켜 이동 조절 부재(130)의 일단과 연결된 체결핀(130)을 이동시킴으로써, 체결핀(130)의 호 부분이 시편(S)에 밀착되도록 하여 시편(S)을 고정한다.

이 후, 플레이트(111)와 연결된 인장 시험기를 통하여 시편(S)의 인장 시험을 수행한다.

한편, 시편(S)의 두께를 달리하여 인장 시험을 수행하는 경우, 레그(112,122)의 배치를 변경하여 한 쌍의 레그(112,122) 간의 이격거리를 조절한다. 시편(S)의 두께가 큰 경우 제1면(112a)가 상호 대향되도록 배치하며, 시편(S)의 두께가 상대적으로 작은 경우에는 제2면(112b)이 상호 대향되도록 배치하거나, 제1면(112a)과 제2면(112b)이 대향되도록 배치함으로써 한 쌍의 레그(112,122) 간의 이격거리를 조절한다.

이러한 레그(112,122) 간의 이격거리 조절을 통해, 시편(S)의 두께를 달리하여 시험하는 경우에도 시편(S)에 용이하게 하중을 부가할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 양측면이 곡률을 가지고 내측으로 함몰된 시편에 고하중을 용이하게 부가할 수 있으며, 서로 다른 폭 또는 서로 다른 두께를 갖는 시편을 사용하는 경우에도 용이하게 인장시험을 수행할 수 있는 인장 시험용 지그가 제공된다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 인장 시험기 110 : 상부 지그
120 : 하부 지그 130 : 체결핀
140 : 이동 조절 부재

Claims

양측면 일부가 내측으로 곡률을 가지며 함몰되어 함몰부가 형성된 시편의 인장 시험용 지그에 있어서,
한 쌍의 레그를 포함하는 상부 지그;
상기 상부 지그의 레그에 대응되도록 배열되는 한 쌍의 레그를 포함하며, 상기 상부 지그의 하부에 배열된 하부 지그; 및
상기 시편의 함몰부에 결합되도록 상기 레그에 체결되는 체결핀;을 포함하며,
상기 체결핀은, 상기 함몰부와 대응되는 곡률을 갖도록 마련되며 두 쌍으로 마련되어 각각 상기 함몰부의 상단과 하단에 밀착되는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
제1항에 있어서,
상기 상부 지그 및 하부 지그 중 적어도 하나는 한 쌍의 레그에 결합된 플레이트를 포함하고, 상기 상부 지그에 결합된 플레이트는 인장 시험기에 장착되어 하중을 전달받는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 레그 중 적어도 하나에는 상기 체결핀이 관통되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
제3항에 있어서,
상기 관통공은, 한 쌍의 상기 체결핀이 상호 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동가능하도록, 상기 체결핀보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
제4항에 있어서,
상기 체결핀을 이동시키는 이동 조절 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레그는, 상기 플레이트와 결합되는 면에 결합공이 형성되며, 결합부재를 통하여 상기 플레이트와 결합되는 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
제6항에 있어서,
상기 결합공은, 중심의 위치가 상기 레그의 폭의 중앙으로부터 벗어난 것을 특징으로 하는 인장 시험용 지그.
삭제