모든 금속은 와이어 형태로 만들 수 있으며, 이는 아주 일반적인 금속 제품입니다. 와이어는 건설 엔지니어링, 전기 기술 및 에너지 기술, 항공기 및 자동차 생산, 그리고 의료 기술 분야 등 제조업의 모든 분야에서 사용됩니다. 케이블 형태로 꼬은 와이어는 케이블 철로, 엘리베이터, 크레인, 다리 건설, 정박 및 고정 등 하중을 지지하는 분야에 사용됩니다. 적용 범위가 이렇게 넓다는 것은 기계적 요구사항이 매우 다양하고 재료 성질의 시험이 안전성과 매우 큰 연관성이 있는 경우가 많다는 뜻입니다.
와이어 인장 시험은 시편 그립의 설계가 까다롭습니다. 와이어는 매우 얇으면서 동시에 강도가 매우 높을 수 있습니다. 시험을 위해 와이어를 가공할 수 없으므로 절단 길이를 사용하며, 이에 따라 적절한 물림장치가 필요합니다. 조(jaw) 사이에 와이어만 고정시켜도 원치 않는 위치에서 파괴가 일어날 수 있습니다. ZwickRoell은 안전하고 신뢰성 있는 시험을 위해 다양한 물림 기술이 적용된 시편 그립을 제공합니다. 변형률 측정을 위해 얇은 와이어는 videoXtens 광학 신율계를 사용하고, 두꺼운 와이어는 광학식 또는 접촉식 신율계를 사용합니다. 케이블 인장 시험에서는 고객의 케이블 부속품을 연결하기 위한 포크 헤드 외에도 별도의 2차 시험 영역에 유압 그립을 사용하여 시편을 고정시킵니다. 이렇게 하면 일반 원형 시편을 시험할 수 있습니다(원형 재료에는 추가로 인장 시험기가 필요하지 않음). testXpert 시험 소프트웨어는 사용자의 시험 준비, 수행, 시험 결과 평가를 지원합니다.
와이어 경도 시험은 와이어 표면뿐 아니라 와이어 심 안에도 이루어집니다. 이 심의 경도 시험에서는 와이어 단면을 연마하여 주로 비커스 시험법(DIN EN ISO 6507-1)에 따라 경도값을 측정합니다. 와이어를 압연하고 직경이 더 작은 와이어는 당깁니다. 재료가 냉간 경화 과정을 거치면서 결정립(grain) 형상이 바뀝니다. 냉간 드로우된 와이어에는 늘어난 금속 조직 성분이 생겨나는데, 이는 누프 시험법(DIN EN ISO 4545-1)에 따라 효율적으로 시험할 수 있습니다. 여기서 사용되는 경도 시험 방법은 저하중 비커스 경도 시험과 마이크로 비커스 경도 시험을 위한 ZwickRoell의 경도 시험기를 사용합니다.
와이어는 여러 분야에서 다양한 반복 응력에 노출됩니다. 피로 강도는 빠르게 (최대 6000rpm으로) 회전하는 시편에 회전축과 수직을 이루는 하중을 추가로 가하는 회전 바 굽힘 피로 시험에서 쉽고 빠르게 측정합니다. 이 같은 굴곡과 회전이 시편 표면에 인장-압축 하중을 가합니다. 이때 시편 준비 과정이 특히 중요한데, 표면이 손상되지 않도록 하는 것이 필수입니다. ZwickRoell은 고객의 모든 요구사항에 맞는 최적의 시험 솔루션을 찾아드립니다. 우리의 산업 전문가들에게 문의하세요. 최선을 다해 상담해드리겠습니다. 문의하기
쉽게 말해 딱딱한 정도인데, 엄밀히는 정의가 안된 성질. 고체에 힘이 가해졌을 때 영구적인 변형에 저항하는 정도라 뭉뚱그려 정의된다. 쉽게 얘기하면 긁혀서 자국이 남는 것에 저항하는 정도. (높을수록 긁혔을 때 흠집이 잘 나지 않는다). 내마모성과도 연관이 되지만, 다른성질이다. 글자는 비슷하지만, 강도(strength)와는 다르다. 강도의 경우 물체에 걸린 단위면적당 하중에 대해 영구변형 혹은 파괴되지 않는 힘의 한계를 의미하고 그 단위 자체가 압력의 단위와 동일하게 명확하게 정의되는 데 비해 경도는 얼마나 딱딱한 가를 나타내는 의미이지만 명확한 단위 기준 같은 게 존재하지 않고 그 때문에 경도의 측정 방법은 아래에서와 같이 제각각인 경우가 많다. 다만 강도 중 압축강도와 경도는 대체로 상당히 밀접하게 연관되어 있다. 자연 물질 중에서 최상급의 경도를 가지는 것은 다이아몬드. 일찍이 모스 경도계에서 최상급인 10으로 자리매김하고 있다. 다만 강도는 최상급이 아니다. 강도의 정의에는 여러가지가 있으나, 대표적인 강도 기준의 하나인 항복강도(yield strength)[6]와 인장강도(tensile strength)[7]는 고강도 강과 비슷한 수준이다 (다이아몬드 : 1600 MPa와 2800 MPa, 마르에이징 강 : 2617 MPa와 2693 MPa) ?재료별 항복강도 / 인장강도 참고.[8] 다만 인장강도가 강도의 일부일 뿐이며, 콘크리트처럼 인장강도는 꽝이지만 압축강도는 대단히 높은 물질도 있다는 점은 고려해야 한다. 그 밖에 경도와는 직접 연관은 없지만 파괴에 버티는 정도인 인성(?toughness)이 낮아서 비교적 잘 깨진다. 다이아몬드가 비교적 잘 깨지는 이유는 분자구조상의 결함 등으로 인한 인장/전단강도의 저하와 지나친 강성으로 인해 충격인성이 떨어지기 때문에 그런 것이다. 힘을 가했을 때 물질의 반응은 제각각이기 때문에, 경도 측정에는 여러 방식이 있다. 주로 쓰이는 방식은 다음의
3가지 방식이다.?긁어서 측정 긁었을 때 얼마나 잘 버티는가를 측정하는 방식이다. 딱딱한 물체는 부드러운 물체로 긁어도 자국이 안난다는 점을 이용한 것이다. 광물학에서 쓰이는 모스 경도계가 이 방식을 쓰는 대표적인 측정법이다. 재료용어 강도는 뭐고 경도는 뭘까? 강도와 경도의 차이!재료에서는 외부로부터 힘을 받았을 때 이때 재료 자체의 고유 저항력을 통해 해당 외부의 힘을 이겨내거나 혹은 감당하지 못해 재료가 변형이 되는 일이 매우 흔하게 발생합니다. 무슨 말이냐면, 재료에 충격이나 힘이 가해졌을 때 재료가 단단하거나 강하면 끄떡없으며, 그렇지 못한다면 파괴되거나 모양의 변형이 일어나게 된다는 것입니다. 예를 들어, 여러분이 숟가락을 두 손으로 잡고 힘을 막 일으키신다면 숟가락이 휘겠죠? 이는 숟가락으로 이루어진 재료가 해당 힘보다 약하기 때문에 일어나는 현상인 것입니다. 혹은 송곳으로 나무에 구멍을 뚫을 때, 힘이 약하면 구멍이 좀처럼 안 뚫릴테고 말입니다! 이처럼 숟가락을 휘어버릴 때 해당 숟가락의 재료의 저항력인 강도와 송곳에 의해 구멍이 뚫리는 나무의 해당 저항력인 경도로 나뉘어집니다. 강도와 경도! 학창시절이라면 과학시간에 돌 가지고 서로 긁어서 긁힌 쪽이 약한 등급으로 나뉘었던 수업이 기억나실 것입니다. 일명 모스 굳기계였지요. 그것이 사실 경도에 해당됩니다. 그런데 우리는 강도와 경도의 차이에 헷갈리는 경우가 종종 발생하곤 합니다. 둘 다 외부의 힘에 대한 일종의 저항력의 분류이다보니 힘을 받을 때 어떤 방식의 저항이냐에 어떤게 강도고 어떤게 경도인지 헷갈리기도 합니다. 그래서 직접 확실하게 구분을 지어봅시다! 강도(Strength) 강도는 재료가 외부에 하중과 같은 힘을 받았을 때 재료가 전체적으로 버텨내려는 저항이에요. 물체에 가해지는 힘 중에 잡아당기거나 늘리거나 휘거나 하는 그런 하중과 같은 힘에 대한 저항이죠. 재료 어디 특정 부분보다는 말 그대로 전체에 해당됩니다. 따라서 강도는 재료 전체가 변형되느냐 그렇지 않느냐로 갈립니다. 유리는 우리가 알기로는 잘 깨진다고 알려져 있습니다. 이 깨진다는 뜻은 외부의 힘보다 재료가 전체적으로 약해서이므로 이것이 강도가 약하다라고 하는 것입니다. 그래서 유리가 강도가 약하다라고 하는 것이지요. 또한 물체끼리 충돌했을 때, 재료 전체에 영구변형과 같은 영향이 끼칠 만큼의 힘이 발생되는 경우도 강도입니다. 경도(Hardness) 경도는 재료의 겉부분부터 가해지는 힘에 대한 저항력에 해당됩니다. 물체끼리 충돌이 가해졌을 때, 해당 충돌에 대한 변형되는 정도 혹은 저항이라는 뜻이죠. 간단히 말해서 재료 표면의 단단한 정도입니다. 물체끼리 충돌을 한다는 것은 가장 먼저 반드시 접촉하는 것이 재료의 겉부분입니다. 따라서 재료의 겉부분부터 힘이 가해지며, 결론적으로 이 겉부분이 강하면 경도가 강한 것입니다. 왜냐면 겉부분이 단단하면 힘이 내부로 쉽게 뚫지 못하니까요. 바로 아까 제일 먼저 언급되었던 송곳으로 나무판 뚫기가 경도의 예시입니다! 나무판의 겉부분이 약하다는 즉, 경도가 약하면 잘 뚫릴 테고, 경도가 강하다면 잘 안 뚫리겠죠? 그럼 강도와 경도의 차이는 무엇일까 결국 이것은 외부에서 받는 힘의 종류에 대한 차이와 재료가 변화되는 위치 정도의 두 가지 차이입니다. 강도는 보통 잡아당겨지는 인장, 눌려지는 압축과 같이 말 그대로 재료 전체에 가해지는 하중에 대한 저항이니까요. 반면 경도는 긁히고, 찍히고, 박히는 등 물체끼리 충돌할 때 물체의 겉부분부터 발생되는 힘에 대한 저항입니다. 그래서 강도와 경도의 차이는 외부의 힘이 가해질 때, 그 해당 힘이 재료 전체이냐, 겉부분만이냐와 이로 인한 재료의 변형 범위의 차이입니다. 물체 통째로 휘거나 눌리거나 늘어나는 변형이 가해지면 강도, 겉부분에만 긁히거나 찍히거나 뚫리는 변형이 가해지면 경도! 그러므로 재료에 따라서 강도가 좋으면 경도도 좋기도 하지만 때로는 정 반대가 될 수도 있습니다. 금속의 경우는 보통 강도 높으면 경도도 높지만, 세라믹과 같은 종류는 강도가 약하지만 경도가 강하기도 합니다. 유리는 잘 긁히지 않지만, 떨어뜨리면 바로 깨져버리니까요. 정리 1. 강도 : 인장, 압축, 전단(비틀기) 혹은 충돌로 인해 발생되는 하중인 재료 전체에 영향이 끼치는 힘에 대한 재료 전체의 저항력이다. 2. 경도 : 물체끼리 충돌하였을 때, 물체의 겉부분부터 가해지는 힘에 대한 재료 표면의 단단한 정도이다. |
경도와 강도 동시에 강할 수 있나요
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