기계적 성질의 개요 — 강도·경도·인성·취성과 응력·변형률 | 기계공작법 2.1
기계공작법Chapter 02 기계 재료의 성질과 시험 › Section 01
2.1 기계적 성질의 개요
강도 · 경도 · 강성은 서로 다른 말이다. 재료가 힘을 받았을 때의 반응을 갈라 보고, 응력과 변형률을 계산하는 기준부터 잡는다.
영상 목차 · 원하는 부분부터 보기 (약 9분)
01재료의 성질은 네 갈래교재 18p
- 물리적 성질 — 비중 · 용융점 · 열전도율 · 전기 저항처럼 재료가 본래 가진 성질.
- 화학적 성질 — 부식이나 산화에 견디는 성질.
- 기계적 성질 — 힘을 받았을 때의 거동. 설계에서 가장 먼저 따짐. 부재의 단면적과 안전율을 정하는 근거가 모두 여기서 나옴.
- 가공상의 성질 — 주조성 · 소성 가공성 · 절삭성 · 용접성. 기계적 성질에서 파생되는 경우가 많음. 절삭성이 나쁜 재료는 대개 인성이 지나치게 크거나 경도가 지나치게 높음.
02비슷해 보이지만 재는 대상이 다른 말들교재 18p
시험에서 자주 뒤바뀌어 나옴. 뜻을 정확히 갈라 두어야 함.
| 용어 | 재는 대상 |
|---|---|
| 인성 | 파괴에 이르기까지 흡수하는 에너지. 응력–변형률 선도 아래의 넓이. 강도와 연성을 함께 갖춰야 큼 |
| 취성 | 인성의 반대. 변형을 거의 하지 않고 갑자기 깨지는 성질. 주철과 유리 |
나머지 강도 · 경도 · 연성 · 전성 · 강성 · 피로 · 크리프 는 교재 18p 에 표로 정리해 두었습니다.
강도 · 경도 · 인성은 함께 가지 않음
- 담금질한 강 — 경도와 강도는 크지만 인성은 오히려 작아짐.
- 풀림한 강 — 무르지만 잘 깨지지 않음.
- 열처리로 조절하는 것이 바로 이 균형임. 3장 열처리로 이어지는 대목.
- 강도와 강성도 다름 — 큰 하중을 견디는가와, 같은 하중에서 얼마나 변형되는가는 별개의 물음임. 강도가 큰 재료가 반드시 강성이 큰 것은 아님.
03응력과 변형률 — 처음 치수를 기준으로교재 19p
공칭 응력 σ = P / A0 · 공칭 변형률 ε = ΔL / L0
P 는 하중, A0 는 처음 단면적, L0 는 처음 표점 거리. 1 N/mm² = 1 MPa
- 응력 — 하중 자체가 아니라 단위 면적당 힘. 「공칭」은 변형된 실제 단면이 아니라 처음 단면을 쓴다는 뜻.
- 변형률 — 늘어난 길이를 처음 표점 거리로 나눈 비(比)이므로 단위가 없음. 백분율로 나타내기도 함.
- 표점 거리 — 시험편에 미리 찍어 둔 두 점 사이의 거리.
- 연신율 — 파단 뒤의 변형률을 백분율로 나타낸 값. 연성을 평가함.
04이름을 가르는 것은 힘이 걸리는 방향교재 19p
- 수직 응력 — 단면에 수직으로 걸림. 인장 응력과 압축 응력.
- 전단 응력 — 단면과 나란하게 걸려 미끄러뜨리려 함.
- 부품마다 받는 응력
- 리벳 · 핀 — 주로 전단 응력
- 조여 놓은 볼트 — 축 방향의 인장 응력
- 기둥 — 압축 응력 / 축 — 비틀림에 따른 전단 응력
05하중의 종류와 그것을 흉내 낸 시험교재 19p
| 하중 | 성격 | 재현하는 시험 |
|---|---|---|
| 정하중 | 크기와 방향이 변하지 않고 조용히 걸림 | 인장 시험 |
| 반복 · 교번 하중 | 같은 방향으로 되풀이 / 방향이 번갈아 바뀜 | 피로 시험 |
| 충격 하중 | 짧은 시간에 갑자기 걸림 | 충격 시험 |
| 고온 · 장시간 정하중 | 높은 온도에서 오래 걸림 | 크리프 시험 |
- 어떤 시험 결과를 쓸 것인지는 그 부품이 실제로 어떤 하중을 받는지가 정함.
06파괴 시험과 비파괴 검사교재 19p~20p
가르는 기준은 「깨뜨리는가」가 아님
- 기준은 「시험편을 못 쓰게 만드는가」임.
- 굽힘 시험 — 시험편이 부러지지 않아도 영구 변형이 남아 다시 쓸 수 없으므로 파괴 시험.
- 초음파 탐상 — 결함을 정확히 짚어 내지만 제품에 아무 흔적도 남기지 않으므로 비파괴 검사.
- 파괴 시험 — 인장 · 충격 · 피로 · 크리프 시험, 굽힘 · 압축 시험, 현미경 조직 시험, 화학 분석.
- 경도 시험은 시험법에 따라 갈림
- 브리넬 · 비커스 · 로크웰 — 압흔이 남으므로 국부 파괴 시험으로 봄
- 쇼어 — 압흔이 거의 남지 않아 완성된 제품에도 쓸 수 있어 비파괴 검사에 가깝게 다룸
- 비파괴 검사 — 육안(VT) · 침투 탐상(PT) · 자분 탐상(MT) · 초음파 탐상(UT) · 방사선 투과(RT) · 와전류 탐상(ET) · 누설 검사(LT). 전수 검사가 가능하다는 것이 가장 큰 장점.
- 재는 대상도 다름 — 파괴 시험은 재료의 성질을 수치로 얻고, 비파괴 검사는 그 제품 한 개의 결함 유무를 가림.
이 절의 핵심 정리
- 설계에서 가장 먼저 따지는 것은 네 갈래 가운데 기계적 성질
- 강도는 하중, 경도는 표면, 강성은 변형 — 재는 대상이 각각 다르다
- 담금질하면 경도는 오르고 인성은 내려간다. 열처리는 이 균형을 맞추는 일
- 공칭 값은 처음 단면적과 처음 표점 거리를 쓴다
- 파괴 / 비파괴를 가르는 기준은 시험편을 못 쓰게 만드는가이지 깨뜨리는가가 아니다
강의 자료2.1 기계적 성질의 개요
1 / 12
번호를 누르면 해당 장으로 바로 이동합니다 · 방향키 ← → 로도 넘길 수 있습니다
댓글
댓글 쓰기