일반기술

다중의 로드셀과 레버암을 장착한 크리프 시험방법과 장치

○ 크리프 시험 장치는 기본적으로 시험시간 동안 목적온도의 정확성과 균일성을 유지하여야 하며, 또한 설정작용하중이 일정하게 시험편에 작용하여야 한다. 그러나 기존의 레버 암 식(lever arm) 일정하중 크리프 시험기중 수동식인 경우는 시험기간 동안 시험편의 변위량 만큼 레버 암(lever-arm)이 지면방향으로의 처짐이 발생하게 되어 하중이 변하기 때문에 정확한 실험결과를 얻을 수 없다. 반면에 자동식은 정확한 레버-비(lever ratio)로 이루어진 레버 암(lever-arm)이 항상 수평을 유지하여 일정하중이 작용하도록 할 수는 있으나, 수평센서와 자동구동기구(automatic drawhead systemt) 등이 추가로 필요하기 때문에 제작비의 상승과 기계구조의 복잡화 등이 단점으로 대두된다. 따라서 본 연구소에서는 크리프 시험 규격 ASTM E 139를 만족시키면서 단식 크리프 시험기보다 크리프 시험 결과의 생산속도가 여섯 배나 빠르고, 제작비가 저렴하면서 구조가 간단한 다중 레버 암 식 일정하중 동시 크리프 시험 장치를 고안하였다.○ 본 기술은 다중 레버 암 식 일정하중 크리프 시험기가 시험기간 동안 일정하중을 유지하도록 다음과 같은 두 가지 방법을 응용하였다. 하나는 각각의 pull rod의 연결부에 로드셀을 장착하여 크리프 시험 동안 작용하중의 변화를 실시간으로 감지하고, 콘트롤 박스의 상단에 있는 표시창에 나타나도록 하여 감소된 하중의 변화량 만큼 간단하게 무게 추를 더하여 일정하중을 유지하도록 하였다. 다른 또 하나의 방법은 레버 암 끝단 측면 부에 아주 간단한 수준기를 부착하여 레버 암의 수평상태를 직접 눈으로 확인할 수 있도록 하였다. 일반적으로 크리프 시험을 하는 동안 시험편의 길이방향으로의 변형에 의해 레버 암이 지면 방향으로 처지게 되는데, 이 처짐량을 보정해 주기 위하여 pull rod 연결 하단 부에 턴 버클을 장착하여 턴 버클을 스패너 등으로 수준기의 수평상태를 보면서 레버 암의 수평을 유지하도록 하였다. 또한 크리프 시험에서 중요한 변수 하나가 시험편에서의 설정한 온도의 균일성이다. 따라서 시험편의 전체의 길이와 넓이의 공간에서 온도의 구배를 없애기 위하여 기존의 일체식 사각형 전기로와 pull rod 개수만큼의 여러개의 관상로 대신에, 60。의 등각도로 방사형으로 배열되어 있는 여섯 개의 레버 암에 연결된 pull rod을 수용할 수 있도록 설계된 한 개의 절개형 3상 관상 전기로를 설치하였다. 그리하여 시험편의 수직방향으로 균일 온도구역이 15㎝ 이상이 되도록 하였다. 또한 절개형 관상로를 설치한 이유로는 시험편의 장착과 각각의 시험편의 표면온도를 측정할 수 있도록 시험편의 중앙부에 열전대를 부착하게 되는데 이러한 작업을 용이하도록 작업공간을 확보하기 위해서 이다. 본 시험기에 부착된 전기로는 비교적 체적이 크기 때문에 무겁다. 일반적으로 다른 시험기서는 크리프 시험기 본체의 어떤 한 기둥에 설치하는데, 이럴 경우 여러 번 전기로를 여닫다 보면 전기로 자중에 의한 편심이 발생하여 필연적으로 bushing의 마모와 고정볼트의 느슨해짐 등으로 인하여 한 쪽으로 기울게 된다. 그러므로 시험편에 대한 균일 온도 유지에도 악 영향을 미치게 된다. 따라서 이를 보완하기 위하여 전기로의 설치 방법을 개선하였다.