금속 재료의 ASTM E8 인장 시험
ASTM E8 / E8M에 따라 금속 인장 강도 시험을 수행하는 방법
ASTM E8 / E8M은 금속 재료의 인장 특성을 결정하는 데 가장 널리 활용되는 표준 중 하나야. ASTM A370과 함께 여러 산업 분야의 재료 시험에서 기본적인 방법으로 사용되고 있어.
1924년 ASTM E8-24T라는 명칭으로 처음 도입된 이 표준은 현재까지 활발히 사용되는 가장 오래된 금속 시험 표준이라는 특징을 가지고 있어. 수십 년 동안 ASTM E8은 시험 관행과 산업 요구 사항의 발전을 반영하기 위해 수많은 개정을 거쳤어.
2008년 3월, ASTM E8(야드파운드법 단위)과 ASTM E8M(미터법 단위)이 단일 통합 표준인 ASTM E8 / E8M으로 병합되면서 주요 업데이트가 이루어졌어. 이 통합으로 전 세계적인 시험의 규정 준수가 간소화되고 명확성이 향상되었지.
이 가이드는 ASTM E8 / E8M 인장 시험에 대한 포괄적인 소개를 제공해. 다음 내용을 포함하고 있어:
- 인장 시험 과정 개요
- 필요한 재료 시험 장비
- 소프트웨어 및 변형률 측정 액세서리
- 표준화된 인장 시편
이 가이드는 유용한 개요를 제공하기 위한 것이지만, 전체 ASTM E8 / E8M 표준을 읽는 것을 대체할 수는 없어. 이 표준에 따라 시험을 수행하는 사람들은 완전한 규정 준수를 위해 공식 문서를 직접 참조해야 해.
ASTM E8 / E8M으로 측정되는 주요 인장 특성
ASTM E8 / E8M은 10°C에서 38°C(50°F에서 100°F) 범위의 주변 온도에서 금속 재료의 인장 특성을 평가하는 데 사용돼. 이 표준은 시트, 플레이트, 와이어, 바를 포함한 다양한 형태의 금속 기계적 성능을 평가하는 데 필수적이야.
ASTM E8 / E8M은 광범위한 인장 특성을 다루지만, 다음은 가장 일반적으로 측정되는 특성들이야:
- 항복 강도 - 재료가 영구 변형을 겪는 응력.
- 항복점 연신율 - 재료가 탄성 변형에서 소성 변형으로 전환되는 과도기 단계.
- 인장 강도 - 재료가 파괴되기 전에 견딜 수 있는 최대 힘 또는 응력.
- 단면적 감소율 - 파괴 후 단면적 감소로 계산되는 연성 측정값.
이러한 특성들은 재료 선택, 품질 관리, 엔지니어링 설계에 매우 중요하며, ASTM E8 / E8M을 야금 시험 및 기계 분석의 초석으로 만들고 있어.
올바른 시험 시스템 선택
ASTM E8 / E8M 인장 시험은 얇은 판금부터 두꺼운 강판까지 광범위한 금속 재료에 대해 수행되기 때문에 필요한 시험 힘이 크게 달라질 수 있어. 이러한 다양성을 수용하기 위해 Instron 6800 시리즈 만능 시험 시스템은 경량 재료(예: 판금)용 10 kN부터 강판 시험과 같은 고하중 응용 분야용 600 kN까지 다양한 하중 용량을 갖춘 만능 시험기 라인업을 제공해.
6800 시리즈 로드 프레임은 정밀성과 내구성을 위해 설계되었으며, 다음을 특징으로 해:
- 사전 로드된 베어링
- 정밀 볼 스크류
- 견고한 크로스헤드 및 베이스 빔
- 저신장 구동 벨트
이러한 고급 기계 부품들은 고정밀 결과와 최소한의 에너지 저장에 기여하며, 이는 항공우주 추진 시스템 합금, 현수교용 구조용 강철, 자동차 섀시에 사용되는 금속과 같은 고강도 재료를 시험할 때 특히 중요해.
시편 유형 및 표준 치수
ASTM E8 / E8M은 다양한 형태의 금속 재료에 적합한 광범위한 시편 유형을 수용해. 이 표준은 각 시편 범주에 대한 정밀한 형상과 치수를 명시하여 일관되고 신뢰할 수 있는 인장 시험 결과를 보장하고 있어.
일반적인 시편 유형은 다음과 같아:
- 평판 및 원형 바
- 튜브 및 시트
- 핀 로드 시편
- 분말 야금 제품
이 중에서 가장 자주 사용되는 시편 유형은 다음과 같아:
- 폭 12.5mm(0.5인치), 표점 거리 50mm(2인치)의 도그본 형태 평판 시편
- 일반적인 직경 6.35 - 12.7mm(0.25 - 0.50인치) 및 표점 거리 25.4 - 50.8mm(1 - 2인치)의 버튼헤드 원형 시편
표준화된 시편 형상을 정의함으로써 ASTM E8 / E8M은 실험실과 산업 전반에 걸쳐 반복 가능한 시험 절차를 보장하며, 금속의 기계적 시험에서 초석이 되고 있어.
시험 제어 방법
널리 사용되는 많은 금속 시험 표준과 마찬가지로, ASTM E8 / E8M은 시험 속도를 조절하기 위한 세 가지 유형의 시험 제어 방법을 제시하고 있어:
- 방법 a - 응력 속도 제어
- 방법 b - 변형률 속도 제어
- 방법 c - 크로스헤드 속도 제어
이러한 제어 방법은 특히 재료를 비교하거나 기계적 특성을 검증할 때 일관되고 반복 가능한 인장 시험 결과를 보장하는 데 중요해. 이 비디오는 변형률 속도 제어가 무엇인지, 왜 중요한지, 어떻게 구현할 수 있는지, 그리고 발생할 수 있는 몇 가지 문제점을 자세히 설명하고 있어.
인장 그립 옵션
ASTM E8 / E8M 인장 시험은 웨지 그립, 측면 작동 그립, 유압 그립, 공압 그립을 포함한 다양한 그립 기술을 지원해. 이 그립들은 시험 중 시편을 고정하는 데 필수적이며, 클램핑 힘을 적용하는 방식에 따라 크게 두 가지 범주로 분류할 수 있어:
비례 그립은 시험 중 적용되는 인장 하중에 비례하여 클램핑 힘을 증가시켜. 하중이 증가함에 따라 그립 압력도 증가하여 시험 과정 내내 시편을 안전하게 고정할 수 있도록 보장해.
- 웨지 그립은 가장 일반적인 비례 그립 유형이야. 수동, 공압, 유압 구성으로 제공되며, 다용도로 광범위한 시험 응용 분야에 적합해.
- 웨지 디자인은 그립 강도를 자연스럽게 향상시켜: 시편이 당겨지면 좁아지는 웨지 안으로 더 깊이 미끄러져 들어가 압력이 증가하고 미끄러짐을 방지해.
비비례 그립은 인장 하중과 무관하게 일정한 클램핑 힘을 유지해. 이 힘은 일반적으로 고압 유압 시스템(종종 210 bar / 3000 psi 이상으로 정격)과 같은 외부 전원에 의해 생성돼.
- 일반적인 예로는 측면 작동 그립과 피로 등급 유압 웨지 그립이 있어.
- 많은 비비례 그립의 주요 장점은 조절 가능한 클램핑 힘으로, 다양한 재료 및 시편 유형을 시험하는 데 더 큰 유연성을 제공해.
올바른 그립 유형을 선택하는 것은 ASTM E8 / E8M 인장 시험에서 정확하고 반복 가능한 결과를 얻는 데 중요해. 결정은 시편 형상, 재료 특성, 시험 요구 사항과 같은 요소에 따라 달라져.
±130 kN 정적 하중 용량
카탈로그 번호 2743-401
±312 kN 정적 하중 용량
카탈로그 번호 2742-501
시편 보호
인장 시험 설정 중, 시편을 그립에 삽입하면 의도치 않게 압축력이 발생할 수 있어. 이 힘은 그립 압력이 재료를 약간 변위시키고, 그 재료가 다시 시편 본체로 밀려 들어가 로드셀에 하중을 가할 때 발생해. 이는 조기 변형과 부정확한 시험 결과로 이어질 수 있어.
이 문제를 완화하려면 비례 그립을 사용하는 것이 좋아. 비비례 그립과 달리 비례 그립은 설정 중에 더 적은 힘을 가하여 원치 않는 압축 하중을 줄여줘.
향상된 보호를 위해 Instron 6800 시리즈 만능 시험 시스템은 시편 보호 기술을 특징으로 해. 이 지능형 시스템은 사용되는 그립 유형에 관계없이 설정 중에 크로스헤드 위치를 자동으로 조정하여 압축력을 제거해. 이는 더 정확한 데이터 수집을 보장하고 시험 시작 전에 시편의 무결성을 보존하는 데 도움이 돼.
인장 강도 측정을 위한 신장계
ASTM E8 / E8M에 필요한 신장계 유형은 변형률 값에 따라 달라져. 대부분의 금속 시험 표준은 탄성 계수 및 항복 강도를 포함한 낮은 변형률 값에서 재료 특성을 결정하기 위해 고정밀 장치를 요구해. 반면 균일 연신율 및 총 연신율을 포함한 높은 변형률 값에서는 약간 낮은 정확도의 장치도 허용돼.
정밀도를 보장하기 위해 ASTM E8 / E8M은 신장계 분류를 위해 ASTM E83을 참조해:
- 변형률 값이 5% 미만인 경우, Class B2 이상의 신장계가 필요해.
- 변형률 값이 5% 초과인 경우, Class C 이상의 신장계가 필요해.
ASTM E8 / E8M 시험에서 일반적으로 사용되는 신장계는 세 가지 주요 유형이 있어:
- 클립온 신장계 - Instron의 2630 시리즈와 같은 클립온 장치는 높은 정확성과 비용 효율성으로 인해 가장 널리 사용돼. 고처리량 시험 환경을 견딜 수 있을 만큼 견고하고 고용량 시험 중 시편 파손으로 인한 충격을 흡수할 수 있는 디자인이 필수적이야.
- 자동 접촉식 신장계 - Instron AutoX750과 같은 장치는 자동 시편 부착, 일관된 배치, 다중 표점 거리 적응성을 제공하여 작업자 변동성을 줄이고 반복성을 향상시켜. Bluehill® Universal 소프트웨어와 함께 사용하면 AutoX750은 시편 파손 전에 자동으로 분리되어 나이프 엣지의 마모를 최소화할 수 있어.
- 비접촉식 신장계 - Instron의 AVE3 고급 비디오 신장계는 시편에 물리적으로 접촉하지 않고 광학 변형률 측정을 제공합니다. 이는 클립온 장치가 결과를 변경하거나 조기 파손을 유발할 수 있는 얇거나 깨지기 쉬운 재료에 특히 유용합니다. 비접촉식 시스템은 또한 고용량 테스트 중 손상 위험을 제거하여 장기적인 작동 무결성과 측정 정확도를 보장합니다.
계산 및 결과
Bluehill Universal 소프트웨어는 ASTM E8 / E8M에 대한 사전 구성된 계산을 제공하여 수동 설정의 필요성을 없애고 인장 시험을 간소화합니다. 이를 통해 사용자는 결과의 정확성과 규정 준수에 대한 확신을 가지고 신속하게 테스트를 시작할 수 있습니다.
맞춤형 접근 방식을 선호하는 사용자를 위해, Bluehill Universal은 또한 계산의 수동 구성을 지원하여 사용자가 ASTM E8 / E8M 및 기타 표준의 특정 요구 사항을 충족하는 맞춤형 방법을 구축할 수 있도록 합니다.
금속 방법 패키지는 광범위한 국제 및 산업 표준에 대한 사전 구축된 시험 방법을 제공하여 유연성을 더욱 향상시켜. 다음을 포함해:
| 스프링 템플릿 ASTM A370 ASTM A615 ASTM C39 ASTM C78 |
ASTM E8 / E8M ASTM E21 ASTM E345 ASTM E517 ASTM E646 |
ASTM F606 ISO 10113 ISO 10275 ISO 898 ISO 6892-1 |
처리량 향상
ASTM E8 / E8M 인장 시험을 수행하는 많은 실험실은 정기적으로 많은 양의 시편을 처리해. 결과적으로 시험 처리량 향상은 효율성을 극대화하고 운영 비용을 절감하는 데 필수적이야.
다행히도 시험 프로세스를 간소화할 수 있는 몇 가지 전략이 있어:
- 소프트웨어 개선: 반복 작업을 자동화하고 입력을 간소화하는 등 시험 소프트웨어의 사소한 조정만으로도 설정 시간과 작업자 부담을 크게 줄일 수 있어. 소프트웨어 팁과 모범 사례는 저희 YouTube 채널을 확인해 봐.
- 고급 그립 및 신장계: 빠른 설정과 높은 반복성을 위해 설계된 장비를 사용하면 오류를 최소화하고 재시험 필요성을 줄일 수 있어.
- 완전 자동화: 최대 효율성을 추구하는 실험실의 경우, 완전 자동화된 시험 시스템은 작업자 개입 없이 몇 시간 동안 작동할 수 있어 고처리량 환경에 이상적이야.
이러한 솔루션을 구현함으로써 실험실은 ASTM E8 / E8M 준수 시험에서 더 빠른 처리 시간, 더 일관된 결과, 향상된 생산성을 달성할 수 있어.
6800 시리즈 프리미어 시험기 브로셔
Instron 6800 시리즈 만능 시험기는 최고의 정확도와 신뢰성을 제공합니다. 6800 시리즈는 완전히 새로운 Smart-Close Air Kit 및 Collision Mitigation 기능이 있는 특허 출원 중인 Operator Protect 시스템 아키텍처를 기반으로 하며, 그 어느 때보다 간편하고 스마트하며 안전한 소재 시험을 가능하게 합니다.
Bluehill Universal 브로슈어
Bluehill Universal은 직관적인 터치 상호 작용과 간소화된 워크플로우를 위해 설계된 Instron의 고급 재료 시험 소프트웨어입니다. 이 소프트웨어는 사전 로드된 시험 방법, 빠른 설정을 위한 QuickTest, 향상된 데이터 내보내기, 그리고 직접적인 서비스 통신을 위한 Instron Connect를 제공합니다. Bluehill 2 및 Bluehill 3 사용자들은 향상된 성능과 사용 편의성을 위해 최신 버전으로 쉽게 업그레이드할 수 있습니다.
2743-401 유압 웨지 그립
Instron의 100kN 유압 웨지 그립은 고용량 시험, 그리고 그립 성능, 유용성 및 운용자 안전을 향상시키는 혁신적인 솔루션을 제공합니다.
유압 사이드 액션 그립(DuraSync)
Instron 유압 사이드 액션 그립은 고용량 시험을 위해 설계되어 있으며, 인장 하중과 관계없이 시편에서 시험 방향에 대해 수직으로 작용하는 잠금력을 일정하게 유지합니다.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
2630 시리즈 변형계 연신계
2630-100 시리즈 연신계는 신속한 부착 속도와 사용 편의성을 제공합니다. 가볍고 견고한 크로스 브레이스 디자인은 물리적 왜곡으로 인한 오류를 제거하고 내장 보호 기능은 과도한 확장으로 인한 손상을 방지할 수 있습니다.
