신율계

신장계는 크로스헤드 변위만으로는 신뢰할 수 있게 추론할 수 없는 정확한 변형률 측정이 필요할 때마다 사용해야 합니다. 크로스헤드 변위에는 기계 컴플라이언스, 그립 장착 및 하중 트레인 변형의 기여가 포함되며, 이 모든 것은 특히 강성 재료 또는 낮은 변형률 값에서 실제 시편 변형률을 상당히 과대평가할 수 있습니다. 신장계는 탄성 계수, 항복 강도 및 기타 변형률 의존적 특성을 결정하는 데 필수적이며, ISO 6892-1, ASTM E8/E8M 및 ISO 527을 포함한 대부분의 재료 시험 표준에서 요구됩니다. 일반적으로 시험 결과가 정확한 응력-변형률 곡선에 의존하는 경우 신장계를 사용해야 합니다.

게이지 길이는 변형되지 않은 시편에서 신장계의 두 접촉점 사이의 정의된 기준 거리입니다. 변형률은 해당 길이의 변화를 원래 게이지 길이로 나눈 값으로 계산됩니다. 많은 시험 표준은 시편 치수에 비례하는 필요한 게이지 길이를 지정합니다. 예를 들어, ISO 6892-1은 일반적으로 5.65√S₀의 비례 게이지 길이를 사용합니다. 시편 및 표준에 맞는 올바른 게이지 길이를 선택하는 것은 규격에 맞고 비교 가능한 결과를 생성하는 데 필수적입니다.

파단 전에 신장계를 제거할지 여부는 재료와 파단 방식에 따라 달라집니다. 점진적인 파단이 발생하는 연성 재료의 경우, 신장계는 일반적으로 파단 시까지 남아있을 수 있습니다. 폭발적으로 파단되는 취성 또는 고강도 재료의 경우, 파단 시 방출되는 에너지가 장치를 손상시킬 수 있으므로 이러한 경우에는 파단 전에 제거하는 것이 좋습니다. 표준 클립온 신장계의 경우 일반적으로 시험을 일시 중지하고 장치를 수동으로 제거한 다음 진행해야 합니다. AutoX750 및 AutoXBiax는 정의된 임계값에서 자동으로 후퇴하도록 구성할 수 있어 시험을 중단할 필요가 없으며, 비디오 신장계는 시편과 물리적 접촉이 없으므로 제거할 필요가 없습니다.

고무 및 엘라스토머는 매우 큰 변형(종종 500~1000% 변형률)을 겪기 때문에 제한된 이동 범위로 인해 대부분의 표준 클립온 신율계는 사용할 수 없습니다. 이러한 재료의 경우 비디오 신율계가 대중적인 선택입니다. 시편 표면에 표시된 두 개의 점을 광학적으로 추적하여 물리적 접촉이 없고 재료 거동에 영향을 주지 않으며 파단 시까지 센서 손상 위험이 없습니다. Instron의 XL 롱 트래블 신율계도 실행 가능한 옵션으로, 최대 750mm의 기계적 이동 거리를 제공하지만 비디오 신율계가 제공하는 유연성 및 측정 범위와 비교하면 더 단순한 솔루션입니다. 두 방식 모두 가황 고무 및 엘라스토머의 인장 시험에 대한 ISO 37 및 ASTM D412 요구 사항을 준수합니다.

신율계는 ISO 9513(국제) 또는 ASTM E83(미국)에 따라 교정 및 분류되며, 이는 측정 범위 전체에서 허용 오차를 명시하는 Class 0.5, Class 1, Class 2와 같은 정확도 등급을 정의합니다. 시험에 필요한 등급은 일반적으로 관련 재료 시험 표준에 명시되어 있습니다. 예를 들어, ISO 6892-1은 대부분의 응용 분야에서 Class 1 이상을 요구합니다. Instron 신율계는 국가 표준으로 추적 가능한 교정 성적서와 함께 공급되며, 지속적인 규정 준수를 유지하기 위한 재교정 서비스를 이용할 수 있습니다.

축 방향 신율계는 인장 또는 압축 시험에서 변형의 주요 방향인 하중 축을 따라 변형률을 측정합니다. 횡 방향 신율계는 하중 축에 수직인 변형률을 측정하여 시편이 늘어남에 따라 폭이나 직경이 감소하는 것을 포착합니다. 축 방향 및 횡 방향 측정을 함께 사용하면 가로 변형률과 축 방향 변형률의 비율인 포아송 비를 계산할 수 있습니다. Instron은 단일 시험에서 두 가지를 동시에 캡처할 수 있는 여러 방법을 제공합니다. 축 방향 장치와 결합된 전용 횡 방향 클립온 신율계, 2축 및 평균 클립온 구성, AutoXBiax 자동 접촉식 신율계, 그리고 시편과 물리적 접촉 없이 광학적으로 축 및 횡 방향 변형률을 측정할 수 있는 AVE3 비디오 신율계가 있습니다.

자동 접촉식 신율계는 소프트웨어 제어에 따라 시편에 자동으로 탈부착되어 시험 간 수동 조작이 필요 없습니다. 사이클 시간 최소화, 작업자 변동성 감소, 일관된 표점 거리 위치 유지가 우선순위인 대량 생산 시험 환경 및 자동화 시험 셀에 이상적인 선택입니다. Instron의 AutoX750 및 AutoXBiax는 광범위한 만능 및 정적 유압 시험 시스템과 호환되며 원활한 시험 제어를 위해 Bluehill 소프트웨어와 완벽하게 통합됩니다.

신율계 유형에 따라 다릅니다. 클립온 신율계는 일반적으로 특정 표점 거리에 고정되어 있으므로, 여러 표준이나 시편 형상을 시험하는 실험실에서는 일반적으로 각 표점 거리마다 별도의 장치가 필요합니다. 비디오 신율계는 하드웨어 변경 없이 광범위한 표점 거리, 신율 및 재료 유형을 측정할 수 있는 가장 유연한 옵션입니다. 이 장치는 시편 표면에 직접 표시된 두 개의 점을 광학적으로 추적하므로 표점 거리는 단순히 점의 위치에 의해 결정됩니다. AutoX750은 이동 범위 내에서 자동 표점 거리 위치 지정을 지원하므로 시험 간 수동 조정 없이 다양한 시편 치수를 시험하는 실험실에 적합합니다.

두 장치 모두 변형률을 측정하지만 근본적으로 다른 방식으로 작동합니다. 스트레인 게이지는 시편 표면에 직접 접착되는 작은 저항 소자입니다. 재료가 변형되면 게이지도 함께 변형되어 변형률에 비례하여 전기 저항이 변합니다. 적절한 설치를 위해서는 숙련된 기술자가 필요합니다. 표면 준비, 정밀한 접착제 도포, 올바른 배선은 모두 신뢰할 수 있는 데이터를 얻는 데 중요합니다. 신율계는 기계적 접촉이나 광학적 추적을 통해 시편의 정의된 두 지점 사이의 거리 변화를 측정하는 별도의 장비입니다.

스트레인 게이지는 구조물이나 복잡한 형상의 특정 지점에서 변형률을 측정하는 데 적합합니다. 반면 신율계는 정의된 표점 거리, 시험 간 간편한 설정, ISO 9513 및 ASTM E83과 같은 시험 표준 준수가 필요한 재료 시험을 위한 표준 선택이며, 스트레인 게이지가 요구하는 준비 시간이나 전문 지식이 필요하지 않습니다.

가장 일반적인 신율계 오류 원인으로는 잘못된 표점 거리 설정, 시편의 일관되지 않은 나이프 에지 배치, 시험 중 접촉점의 미끄러짐 등이 있으며, 이 모든 것이 변형률 측정에 변동성을 유발합니다. 클립온 신율계의 경우 클램핑 힘이 부족하거나 과도하면 장치가 미끄러지거나 시편의 거동에 영향을 줄 수 있습니다. 신율계와 하중 축 사이의 정렬 불량은 특히 압축 시험에서 굽힘 오류를 유발할 수 있으며, 평균 신율계는 이를 보정하도록 특별히 설계되었습니다. 환경 조건, 특히 시편 주변의 온도 변화와 공기 흐름은 이미지 안정성에 영향을 미치고 비디오 신율계 측정에 오류를 유발할 수 있습니다. Instron의 AVE3 비디오 신율계는 이러한 변수가 측정 정확도에 미치는 영향을 줄이도록 설계된 통합 조명 및 공기 흐름 관리 기술을 통합하고 있습니다. ISO 9513 또는 ASTM E83에 따른 정기적인 교정은 계통 오차를 식별하고 수정하는 가장 효과적인 방법입니다.

신율계는 공칭 변형률(표점 거리의 변화량을 원래 표점 거리로 나눈 값)을 측정합니다. 공칭 변형률은 ISO 6892-1 및 ASTM E8/E8M을 포함한 대부분의 재료 시험 표준에서 요구하는 표준 출력이며, 변형이 비교적 작은 대부분의 재료 시험 응용 분야에 충분합니다. 시편이 변형됨에 따라 지속적으로 변하는 표점 거리를 고려하는 진변형률은 필요한 경우 후처리 과정에서 공칭 변형률 값으로부터 계산할 수 있습니다. 엘라스토머나 연성이 높은 금속과 같은 큰 변형 시험의 경우 공칭 변형률과 진변형률의 차이가 더 커지므로 결과를 해석할 때 이를 고려해야 합니다.