강도 테스트 이해:중요 재료 및 부품의 한계 측정

재료 강도 및 표면 마감 테스트는 중요 제품에 사용되는 중요 부품의 한계를 검사합니다. 다음은 많은 제품의 무결성에 매우 중요한 재료 강도 및 구조의 경계를 평가하는 데 대해 알아야 할 사항입니다.

피클 한 병을 열 때 도움을 요청한 적이 있다면 병입 회사에서 Mark Fridman과 이야기한 적이 없을 것입니다. 지난 주에 당신이 찢은 감자 칩 봉지에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있습니다. 이음매가 중앙에서 바로 쪼개졌을 때 그것들이 휴게실 전체에 날아가는 것을 보기만 하면 됩니다. 또는 더 정확하게는 인체에 ​​내성이 있는 어린이용 캡을 광고하는 병의 아스피린이 필요했습니다.

Fridman은 뉴욕주 Copiague에 있는 Mark-10 Corp.의 사장입니다. 그는 재미있는 직업을 가지고 있습니다. 그의 회사는 다양한 제조 제품을 찢고, 구멍을 뚫고, 껍질을 벗기고, 부수고, 파괴하려고 시도하는 테스트 장비를 제조합니다. 그들 중 다수는 위에서 설명한 것과 같은 소비재입니다. 그러나 Fridman과 Mark-10 팀은 제품 안전이 가장 중요한 자동차, 항공우주 및 의료 산업에서 특히 중요합니다.

강력한 결정

파괴가 전부는 아닙니다. Mark-10 장비는 안전 벨트 해제력, 스프링 탄성, 뼈 나사를 구동하는 데 필요한 토크 및 기타 수많은 유사한 응용 분야를 측정할 수 있습니다.
 

Fridman은 "이러한 제품 및 기타 제조된 물체의 사용성, 신뢰성 및 내구성은 힘 또는 토크 값으로 정량화할 수 있습니다."라고 말합니다. "따라서 의료 장비든 포장재든 항공 우주 부품이든 우리가 매일 사용하는 많은 제품이 고객의 품질 기준을 충족하는지 확인하기 위해 이러한 물리적 테스트를 거쳐야 합니다."

일반적으로 테스트는 이러한 개체가 제조되는 시설과 종종 생산 라인 자체에서 발생합니다. Mark-10이 제공하는 기계적 강도 테스트 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 힘 게이지는 테스트 애플리케이션에서 인장 및 압축(당기기 및 밀기) 힘을 캡처하는 데 사용됩니다. 많은 기계 공장에서 익숙한 덤벨 모양의 테스트 쿠폰은 이러한 기기에서 분리됩니다.
• 토크 게이지는 나사형 패스너, 손잡이 및 다이얼, 방금 언급한 피클 용기 뚜껑에 적용되는 힘과 같은 시계 방향 또는 시계 반대 방향의 힘을 측정합니다.
• 마찰 계수(COF) 게이지는 대상 물질을 가로질러 '썰매'(작은 금속 패드)를 끌 때 생성되는 정적 및 운동력을 측정합니다.
• 와이어 당김 테스터는 압착된 전기 단자, 튜브 종단 및 전선 연결 커넥터의 당기는 힘을 측정하는 데 사용됩니다.

이들 중 다수는 휴대용 및 탁상용 버전으로 제공되며 수동 또는 전동식 테스트 스탠드, 다양한 그리핑 고정 장치 및 부착물, 테스트 결과를 대조 및 분석하기 위한 소프트웨어와 함께 자주 사용됩니다.

Fridman은 "많은 고객, 특히 항공우주, 자동차 및 의료 제품에 대해 이야기할 때 특정 ISO, SAE 또는 ASTM 표준을 충족해야 합니다."라고 말합니다. “또한 특정 산업별 표준과 제조업체가 현장에서 제품이 실패하지 않도록 하기 위해 내부적으로 개발하는 표준이 있습니다. 예를 들어, 조립 서비스를 제공하는 기계 공장은 레버의 스프링 장력이나 문을 닫는 데 필요한 힘을 확인하기 위해 당사 장치 중 하나를 구입할 수 있습니다. 테스트는 용도에 따라 다르며 응용 프로그램은 셀 수 없을 정도로 많습니다."

엔지니어링 표면

Pat Nugent는 대부분의 기계 공장에 더 잘 알려진 방식이지만 제품 품질에도 관심이 있습니다. 로드아일랜드 주 프로비던스에 소재한 Mahr Inc.의 제품 관리 부사장으로서 그는 표면 거칠기, 진원도 및 형태를 측정하는 데 사용되는 장비를 포함하여 회사의 광범위한 계측 장비를 책임지고 있습니다. 그는 이들 중 첫 번째 조도(roughness)를 정량화하는 데 사용되는 장비가 캠과 수동 크랭크를 통해 가공이 여전히 수행되던 수십 년 전에 개발되었다고 설명합니다. 또한, 이러한 고풍스러운 방법은 오늘날 사용되는 거칠기 표준에 여전히 영향을 미칩니다.

Nugent는 "첫 번째 프로파일로미터는 바늘이 좌우가 아닌 위아래로 움직인다는 점을 제외하고는 구식 레코드 플레이어와 크게 다르지 않았습니다."라고 말합니다. “이 초기 아날로그 장치는 표면 거칠기를 결정하기 위해 제곱 평균 제곱근 평균의 일종인 Rq로 알려진 수학적 계산을 사용했습니다. 오늘날 대부분의 상점(적어도 여기 미국에 있는 상점)은 Ra 또는 평균 거칠기에 더 익숙합니다.”

Nugent는 세계의 다른 지역에서 Rz 표준이 일반적으로 사용된다고 덧붙였습니다. Rz 표준은 5개의 연속 샘플링 길이 간의 평균 피크 대 밸리 차이입니다. 그러나 그는 표면 측정 매개변수와 표준이 100개 정도 존재하며 제조업체는 어떤 것을 사용해야 하고 왜 사용해야 하는지 혼란스러워한다는 점을 재빨리 지적합니다.

"산업이 디지털 시대로 이동하고 측정 장비의 능력이 향상됨에 따라 사람들은 다양한 표면 프로파일을 수집하고 이를 사용하여 부품 품질을 정량화하는 방법을 알아냈습니다."라고 그는 말합니다. “엔진 실린더의 구멍을 생각해 보십시오. 제조업체는 일반적으로 표면을 거칠게 가공한 다음 마무리 연마 또는 그라인딩 작업을 수행하여 정상을 무너뜨리지만 계곡을 뒤에 남겨둡니다. 그들이 이러한 공정을 충분히 정확하게 측정하고 제어할 수 있다면 최적의 마모 및 윤활 특성을 제공하는 일종의 공학적 표면을 생성합니다.”

거칠기 및 물결 모양

이 모든 복잡성 뒤에 있는 좋은 소식은 Mahr에서 제공하는 것과 같은 최신 측정 장비가 도면에 있는 표면 거칠기 표준 간에 쉽게 전환할 수 있다는 것입니다. 또한 거칠기와 함께 사용되는 물결 모양도 측정할 수 있습니다.

Nugent는 다음과 같이 말합니다. 가운데 활은 물결 모양, 손톱으로 느낄 수 있는 결은 표면 거칠기입니다.”

표면 거칠기와 물결 모양이 2차원 측정이라는 것을 인식하는 것이 중요합니다. 여러 Mahr 제품에서 볼 수 있는 것과 같은 고급 광학 장치를 사용하여 이러한 일련의 측정을 수행하면 가공, 주조, 성형 또는 인쇄된 물체의 상세한 3차원 보기를 얻을 수 있습니다.

이것은 이전에 Nugent가 공학적 표면에 대해 말한 것으로 되돌아갑니다. 즉, 미세 수준에서 제조 공정을 측정하고 제어할 수 있는 능력은 완성된 물체의 거동을 크게 개선하여 정형외과 임플란트의 뼈 통합 개선 및 생성과 같은 기회를 제공할 수 있습니다. 유기물 세계에서 발견되는 표면을 보다 가깝게 모방한 표면의 수.

재료의 강도를 측정할 때 어떤 장애물에 직면했습니까? 어떻게 극복했습니까? 어떤 팁을 공유할 수 있나요?