압축 시험이란 무엇입니까?

압축 시험은 인장 및 굴곡 시험과 함께 가장 기본적인 기계적 시험 유형의 하나입니다. 압축 시험은 적용된 파쇄 하중 하에서 소재의 거동을 결정하는 데 사용되며, 일반적으로 만능 재료 시험기에서 압반 또는 특수 치구를 이용하여 시험 시편(보통 직육면체 또는 원통형)에 압축 압력을 적용하여 수행합니다. 시험 중에 소재의 다양한 속성이 계산되고 응력-변형률 다이어그램이 만들어지는데, 이는 탄성 한계, 비례 한계, 항복점, 항복 강도 및 일부 소재의 경우, 압축 강도와 같은 특성을 결정하는 데 사용됩니다. 

Instron 압축 시험

압축 시험은 왜 수행하나요?

제조업체는 압축 시험을 통해 제조 공정의 여러 단계에서 소재, 부품 및 제품의 무결성과 안전성을 평가할 수 있습니다. 잠재적인 애플리케이션으로는 자동차 앞유리의 강도 시험에서 건설에 사용되는 콘크리트 빔의 내구성 시험에 이르기까지 다양할 수 있습니다. 높은 인장 강도를 나타내는 소재는 낮은 압축 강도를 나타내는 경향이 있습니다(항상 그런 것은 아닙니다!). 마찬가지로 압축 강도가 높은 소재는 인장 강도가 낮은 경향이 있습니다. 따라서 압축 시험은 흔히 콘크리트, 금속, 플라스틱, 세라믹, 복합소재와 같은 취성 소재 및 판지와 같은 골판지 소재에 사용됩니다. 이러한 소재는 압축력 하에서의 무결성이 중요한 경우에 하중 지지 능력이 필요할 때 자주 사용됩니다.

압축 시험 응력/변형률 곡선

 

일반적으로 특정 소재의 인장 특성을 결정하기 위한 인장 시험과는 달리, 압축 시험은 완제품에 대해 수행되는 경우가 많습니다. 테니스공, 골프공, 물병, 보호 케이스, 플라스틱 파이프, 가구와 같은 일반적인 품목은 모두 압축 강도 평가가 필요한 제품의 예입니다. 예를 들어, 엔지니어는 벽이 더 얇은 물병을 만들어 플라스틱을 절약하고 싶어할 수 있지만, 병은 여전히 ​​팔레트에 포장되고 운송을 위해 서로 겹쳐질 만큼 충분히 튼튼해야 합니다. 압축 시험은 엔지니어가 제품의 강도와 소재 보존 간의 균형을 미세 조정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

최대 압축 강도

소재의 최대 압축 강도는 소재가 완전히 파손될 때 도달하는 압축 응력 값입니다. 취성 소재가 최대 압축 강도에 도달하면 파손되면서 하중이 급격히 떨어집니다. 연성이 높은 소재(대부분의 플라스틱)는 파쇄되지 않고, 대신 하중이 더 이상 시편에 가해지지 않을 때까지 두 압축 압반 사이에서 계속 변형됩니다. 이 경우, 압축 강도는 시편의 원래 높이의 1%, 5% 또는 10%와 같은 특정 변형 값으로 보고할 수 있습니다.

산업별 시험 표준

다양한 소재의 압축 시험과 관련된 많은 ASTM 및 ISO 표준이 있습니다. 예를 들어, 가구, 자동차 및 매트리스 산업 분야에서는 폴리우레탄 폼의 압입력 변형(Indention Force Deflection)을 측정하는 ASTM D3574를 따릅니다. 이 시험에서는 폼이 원래 두께의 25%로 압축될 때의 힘을 측정하여 폼의 초기 부드러움을 측정합니다. 그런 다음 원래 두께의 65%로 압축될 때의 힘을 측정하여 지지력을 측정합니다. 자동차 시트 엔지니어는 최종 제품에 원하는 폼의 압입력 변형 값을 지정하고 제조 장소에서는 제조되는 모든 시트가 부드러움과 지지 면에서 동일한 느낌을 갖도록 보장하기 위해 시트를 바꾸어 가며 여러 번 시험을 수행합니다.

시험 장비

압축 시험은 만능 재료 시험기에서 수행합니다. 이 기계는 0.02N~2,000kN 범위의 다양한 크기와 하중 용량으로 이용 가능합니다. 대부분의 저하중 시험은 Instron의 6800 시리즈와 같은 탁상용 기계에서 수행되는 반면, 더 높은 힘이 적용될 경우에는 Instron의 Industrial Series에서 볼 수 있는 것과 같은 플로어 모델 프레임이 필요합니다.

만능 재료 시험기에는 시험 소프트웨어와 애플리케이션별 압반연신계와 같은 액세서리가 장착되어 있어야 합니다. 시험 중인 소재의 유형에 따라 필요한 액세서리 유형이 결정되며, 치구를 변경하기만 하면 한 기계로 그 힘 범위 내의 모든 소재를 시험할 수 있습니다.  

일반적인 압축 시험 표준

ASTM D3574-17 - 유연한 셀룰러 소재에 대한 표준 시험 방법

ASTM D695-15 - 경질 플라스틱의 압축 특성

AITM 0010 - 충격 후 압축강도 측정을 위한 Airbus 시험 방법

ASTM C109 - 2인치 콘크리트 큐브 압축 시험

ASTM D2844 - 다진 토양 수분 삼출 시험

ASTM D3846 - 강화 플라스틱의 면내 전단 강도

ASTM D575-91 - (2012) 방법 A 고무 압축 특성

ASTM F1306 - 유연한 배리어 필름 및 라미네이트의 저속 침투 저항

ASTM F2267 - 축방향 압축 하에서의 추간체유합보형재(Spinal Invertebral Body Fusion Devices) 평가

EN12430 - 단열재의 점압축

ISO 7886-1 - 멸균 피하 주사기 시험

ISO 844 - 경질 셀룰러 플라스틱의 압축 특성