DKNZ형 원형 비틀림 측정기

　　　　　DKNZ형제자리 비틀림 측정기

회사 대상현재 재료 비틀림 테스트 설비와 제자리 모니터링 기술의 국내외 발전 현황과 추세를 비교적 깊이 있게 분석하고 광학 현미경 영상 설비와 호환될 수 있는 제자리 비틀림 테스트 기기를 개발하여 생산했다. 이는 1축 제자리 비틀림 테스트 기기(그림 1)와 2축 연동 제자리 비틀림 테스트 기기(그림 5)를 포함한다.

(a) 단축 제자리 비틀림 측정기(b) 단축 제자리 비틀림 측정기 실물도

그림 1 단축 제자리 비틀림 측정기

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• 금속재료

• 합금 재료

• 도자기 재료

• 생체 모방 재료

• 복합재료

• 재료 제조, 생명 과학, 항공 우주 및 우주 탐사를위한 정확한 기술 지원을 제공하는 단일 축 제자리 비틀림 테스터.

• 광학 현미경 영상 장치와 호환되는 컴팩트한 단축 제자리 비틀림 측정기를 개발하였다.

• 하중 작용 하에서 재료 의 미시적 변형 손상 메커니즘 과 미시적 조직 진화 등 특성 에 대해 동적 원위 관측 을 실현 하다

• 재료의 거시 역학 행위와 미시적 조직 구조의 진화 법칙을 깊이 연구하다.

• 컨트롤 호스트, 전용 검사 제어 시스템 및 분석 처리 소프트웨어 포함

• 직류 공심 컵 모터와 정밀 행성 기어 감속 박스 및 정밀 웜 바퀴 웜 전동을 결합하여 시험 부품에 대한 동력 적재를 실현하였는데, 이러한 적재 방식은 테스트 장치가 충분한 회전 하중과 넓은 적재 속도를 가질 수 있도록 보장할 수 있다

• 예비 정적 방식으로 시험 부품의 비틀림 로드 실현

• 원위치에서 관측할 때 더 높은 품질의 이미지를 획득하면 미시적 조직 구조에 대한 관측과 분석이 더욱 뚜렷하고 정확할 수 있다

전형적인 재료 단축 제자리 비틀림 테스트 곡선은 그림 2와 같다;테스트 재료 표면 형상 원위 관측 영상은 그림 3과 같다;단축 제자리 비틀림 테스트 금상조직 제자리 관측 영상은 그림 4와 같다.

(e) 2A12 알루미늄 비틀림 커브(f) H59 황동 비틀림 커브

(g) 2A12 알루미늄 ± 150° 순환 비틀림 커브(h) 2A12 알루미늄 ± 200° 순환 비틀림 커브

그림 2 일반 재료 단축 제자리 비틀림 테스트 곡선

그림 2에서 볼 수 있듯이, 네 가지 재료의 토크-모서리 곡선의 반복성이 매우 좋기 때문에 제자리 비틀림 테스트 장치가 좋은 테스트 중복성을 갖추고 있음을 나타낸다.이 네 가지 재료는 비틀림 테스트에서 서로 다른 비틀림 역학 행위를 보였다. 2A12 알루미늄과 H59 황동에 비해 45강과 Q235강 모두 뚜렷한 굴복 현상이 나타났지만 Q235강의 강화 현상은 뚜렷하지 않았다.2A12 알루미늄은 다른 재료에 비해 단열에 가까울 때 하중 파동이 심해져 재료 내부의 균열 확장이 빨라짐을 나타낸다.

그림 3 재료 (H59 황동) 표면 형상 제자리 관측 영상

그림 3에서 볼 수 있듯이, H59 황동의 비틀림 과정 중의 제자리 관측 이미지는 그 단구가 상대적으로 평평하고, 목 축소 현상이 발생하지 않았으며, 재료 비틀림 파괴의 특징에 부합한다는 것을 알 수 있다.

그림 4 재료 (Q235 강철) 금상 조직 원위 관측 영상

그림 4에서 볼 수 있듯이 비틀림 테스트 과정에서 100배와 200배의 금상 조직 관측 이미지를 확대한다. 800 ° 의 금상 이미지를 보면 이때 대부분의 결정 입자가 절단 작용으로 가느다란 막대 모양으로 부서지고 재료 표면에 균열이 가득 차서 결정계는 이미 식별할 수 없다. 2000 ° 로 비틀었을 때 재료는 이미 끊어진 것에 가깝다.

단일 축 제자리 비틀림 테스터 기술 지표 (단일 축 시리즈 NZ01, NZ02, NZP01 등)

• 최대 하중: 100N·m, 200N·m(시리즈)

• 로드력 해상도: 100mN

• 비틀림 각도 해상도: 0.18º

• 비틀림 하중 범위: 1500N•mm

• 비틀림 하중 해상도: 0.1N•m

• 힘 측정 정밀도: ± 1% 표시

• 변위 해상도: 1μm

• 테스트 속도 범위: 0~6.5/min

• 변위 속도 정밀도: ± 0.5% 보다 우수(비로드)

• 속도 부하 용량: 3mm/min 이하, 최대 시험 토크 허용

• 샘플 크기: 밀리미터급

(a) 상업화 2축 연동 제자리 비틀림 테스트기 (b) 상업화 2축 연동 제자리 비틀림 테스트기 실물도

그림 5 쌍축 연동 제자리 비틀림 측정기

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• 금속재료

• 합금 재료

• 도자기 재료

• 생체 모방 재료

• 복합재료

특징 및 장점

• 두 축 연동 제자리 비틀림 테스트기는 재료 제조, 생명 과학, 항공 우주 및 우주 탐사에 정확한 기술 지원을 제공합니다.

• 광학 현미경 영상 장비와 호환되는 컴팩트한 구조의 2축 연동 원위치 비틀림 측정기를 개발하였다.

• 하중 작용 하에서 재료 의 미시적 변형 손상 메커니즘 과 미시적 조직 진화 등 특성 에 대해 동적 원위 관측 을 실현 하다

• 재료의 거시 역학 행위와 미시적 조직 구조의 진화 법칙을 깊이 연구하다.

• 컨트롤 호스트, 전용 검사 제어 시스템 및 분석 처리 소프트웨어 포함

고급 디자인

• 전기기계는 집적된 행성기어를 통해 감속한후 다시 2급의 달팽이바퀴달팽이의 감속, 비틀림과 방향전환을 거쳐 치밀한 구조하에서 큰 하중을 수출하였다.

• 예비 정적 방식으로 시험 부품의 비틀림 로드 실현

• 원위치에서 관측할 때 더 높은 품질의 이미지를 획득하면 미시적 조직 구조에 대한 관측과 분석이 더욱 뚜렷하고 정확할 수 있다

두 축 연동 제자리 비틀림 테스트 곡선은 그림 6과 같다;테스트 재료 표면 형상 원위 관측 영상은 그림 7과 같다;두 축 연동 제자리 비틀림 테스트 금상 조직 제자리 관측 영상은 그림 8과 같다.

그림 6 쌍축 연동 제자리 비틀림 테스트 곡선

그림 6 (a) 에서 볼 수 있듯이 6061 알루미늄 합금의 작은 각도에 대한 예비 비틀림 각도 스트레칭 시험을 실시한 결과 예비 비틀림 각도에서 스트레칭 테스트를 실시한 결과 비교적 작은 가소성 변형은 스트레칭 역학 성능에 거의 영향을 주지 않는다. 비틀림 각도가 30 ° 정도보다 크면 스트레칭 테스트의 국부 변형 단계는 각도가 커짐에 따라 앞당겨져 신장률이 떨어진다.
그림 6 (b) 과 같습니다.각각 10 ° 와 60 ° 를 미리 비틀어 당김 시험을 하는 모서리, 토크, 변위, 당김의 시간 곡선이다.커브는 예비 비틀림 각도의 크기에 관계없이 발생하는 토크가 밀어내기 시험의 탄성 단계에서 급격히 감소하여 시험 부품이 끊어질 때까지 낮은 수준으로 유지된다는 것을 나타냅니다.
그림 6 (c) 에서 볼 수 있듯이 신축의 탄성 단계와 강화 단계에서 비틀면 당김 값은 모두 낮아지지만 낮아지는 속도는 비교적 느리며 60 ° 로 비틀면 당김이 200N 정도로 떨어진다.
그림 6(d)에서 볼 수 있듯이 재료 (자동) 시험 부품의 예비 스트레칭 변위 아래 비틀림 테스트, 0mm에서 0.04mm의 예비 스트레칭 변위 아래 비틀림 테스트 곡선은 미약한 변화만 있을 뿐이다.작은 프리 스트레칭 하중에서 재료가 탄성 단계에 있기 때문에 프리 스트레칭 변위가 증가하고 시험 부품의 횡단면 사이즈가 작아지는 것은 비틀림 강도를 낮추는 주도적인 요소이다.

그림 7 테스트 재료 표면 형상 제자리 관측 영상

그림 7에서 볼 수 있듯이 당겨진 브레이크 2D와 3D 형태에서 플라스틱 재료의 전형적인"컵 모양"브레이크를 관찰할 수 있습니다.당김 응력에서 목 부분을 축소하면 3방향 응력 상태가 되고 심부 축의 응력이 가장 크다.재료는 충분한 가소성변형을 거친후 위치착오 등 결함이 끊임없이 쌓여 일정한 정도에 이르렀고 절응력방향을 따라 균열이 생겼으며 균열은 외향내에서 내향으로 확장되여 완전히 끊어질 때까지 지속되였다.

그림 8 쌍축 연동 제자리 비틀림 테스트 금상 조직 제자리 관측 영상그림 8에서 볼 수 있듯이 각도가 90 ° 일 때의 금상 조직은 각도가 증가함에 따라 균열의 수와 밀도가 증가하여 X축과 평행과 수직의 두 방향을 유지한다.동시에 크리스털의 슬라이딩 현상도 더욱 뚜렷해졌다.모퉁이가 180 ° 일 때의 금상 조직은 시험 부품의 평면이 휘는 정도가 심해져 이미지에 가장자리의 허초점이 나타나 여전히 금상 조직의 변화를 뚜렷하게 볼 수 있다.격자의 슬라이딩이 뚜렷하고 격자에서 서로 교차하는 균열로 격자가 깨지고 여러 격자 사이에 점차 련관된 긴 균열이 나타난다.

2축 연동 제자리 비틀림 테스트기 기술 지표 (2축 시리즈 NZ01, NZ02, NZP01 등)

• 최대 하중: 100N·m, 200N·m(시리즈)

• 로드력 해상도: 100mN

• 비틀림 각도 해상도: 0.18º

• 비틀림 하중 범위: 1500N•mm

• 비틀림 하중 해상도: 0.1N•m

• 힘 측정 정밀도: ± 1% 표시

• 변위 해상도: 1μm

• 테스트 속도 범위: 0~6.5/min

• 변위 속도 정밀도: ± 0.5% 보다 우수(비로드)

• 속도 부하 용량: 3mm/min 이하, 최대 시험 토크 허용

• 샘플 크기: 밀리미터급