엔지니어는 재료의 굽힘 강도를 알고 싶을 때 여러 가지 테스트를 수행합니다. 그 중 중요한 테스트는 굽힘 테스트입니다. 하지만 이 테스트는 크게 두 가지 방법으로 수행할 수 있으며, 그 유형은 다음과 같습니다: 3점 및 4점 굽힘 테스트. 언뜻 보기에는 비슷해 보이지만 여러 측면에서 차이가 있습니다. 이로 인해 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트에 대한 논쟁이 시작되었습니다.
정확한 결과를 얻으려면 주요 차이점을 아는 것이 중요합니다. 이는 올바른 재료에 적합한 테스트를 선택하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로 비용이 많이 드는 오류와 구조적 고장이 발생할 가능성은 매우 드뭅니다. 이러한 테스트에 대해 잘 모르시나요? 걱정하지 마세요! 이 글에서는 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트의 주요 차이점을 살펴봄으로써 명확하게 설명해 드리겠습니다. 지금 바로 시작하세요!
3점 및 4점 굽힘 테스트 개요
굽힘 시험은 재료의 굴곡 강도, 강성 및 연성을 결정하는 방법입니다. 간단히 말해, 재료가 부러지기 전에 얼마나 구부러질 수 있는지 알아보는 데 도움이 됩니다. 또한 소재가 얼마나 유연하거나 뻣뻣한지, 갑자기 제동이 걸리거나 늘어나는지도 측정합니다.
이러한 모든 파라미터를 측정하면 재료의 궁극적인 굽힘 강도를 알 수 있습니다. 이 테스트는 두 개의 지지대 사이에 샘플을 배치하여 수행할 수 있습니다. 이 지지대는 재료를 한 곳에 고정하는 데 도움이 됩니다. 그런 다음 위에서부터 하중을 가하여 재료를 아래로 누르고 부러뜨립니다. 궁극적으로 전문가들은 얼마나 많은 힘이나 하중으로 인해 재료가 부러지는지 확인합니다.
굽힘 테스트는 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 첫 번째는 3점 굽힘 테스트입니다. 이 테스트에서는 테스트 샘플을 두 개의 지지점에 놓습니다. 그러나 하나의 하중 장치가 중앙의 상단에서 누릅니다. 이 설정은 전체적으로 3개의 접촉점(지지대 2개, 하중 1개)을 만들므로 3점 굽힘 테스트라고 명명합니다.
하중이 샘플 재료를 누르면 재료가 구부러지기 시작합니다. 이 과정은 최대 하중에 도달하여 재료가 파손될 때까지 계속됩니다. 결국 굴곡 강도와 탄성률이 측정됩니다. 반대로 4점 굽힘 테스트에서는 샘플을 다시 두 개의 지지대 위에 놓습니다. 하지만 이번에는 두 개의 동일한 하중이 샘플에 힘을 가합니다.
이렇게 하면 총 4개의 접점(하중 2개와 지지대 2개)이 발생하므로 4점 굽힘 테스트라고 부릅니다. 그러나 이 테스트의 힘은 두 하중 지점 사이에 더 넓은 영역에 분산됩니다. 최대 굽힘 모멘트가 3점처럼 한 지점에 집중되지 않습니다. 응력 분포가 더 좋기 때문에 이러한 유형의 굽힘 테스트는 더 신뢰할 수 있습니다.
3포인트 대 4포인트 굽힘 테스트: 주요 차이점
그렇지 않은 경우 굽힘 테스트와 그 유형에 대한 이해 혜택이 있으니 걱정하지 마세요! 굽힘 테스트에 대한 자세한 가이드를 작성했습니다. 기본적인 노하우를 이해하려면 읽어보시기 바랍니다. 위에서 말했듯이 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트는 비슷해 보입니다. 하지만 여러 측면에서 차이가 있습니다. 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트의 차이점을 살펴보겠습니다.
1- 로드 포인트 수
로드 포인트는 테스트 기계가 힘을 가하는 정확한 위치입니다. 두 가지 유형의 굽힘 테스트에서 로드 포인트의 수는 다양합니다. 예를 들어, 3점 굽힘 테스트에는 하중 지점이 하나만 있습니다. 이는 재료가 두 개의 지지대 사이에 고정되어 있음을 의미합니다. 그러나 위에서부터의 하중은 중앙의 한 곳에서만 샘플을 누릅니다.
따라서 테스트는 간단하고 쉽게 수행할 수 있습니다. 반대로 4점 굽힘 테스트에는 두 개의 하중 지점이 있습니다. 즉, 재료 샘플의 서로 다른 두 지점에 두 개의 동일한 힘이 가해집니다. 두 하중 지점 사이의 넓은 영역에 걸쳐 압력이 분산됩니다. 따라서 조기 파단 가능성이 거의 없습니다. 따라서 이 방법은 더 정확한 결과를 제공합니다.
2- 스트레스 분산
응력 분포는 시험 중 재료에 힘이 퍼지는 방식과 위치를 나타냅니다. 이는 3점 굽힘 시험과 4점 굽힘 시험을 구분하는 중요한 요소입니다. 어떻게? 3점 굽힘 테스트에는 하나의 하중 지점이 있습니다. 이는 응력이 한 지점에 집중된다는 것을 의미합니다. 결과적으로 이 지점은 더 많은 스트레스를 받고 약해집니다.
이 단일 지점에는 응력이 가해지지만 나머지 재료에는 응력이 가해지지 않습니다. 반대로 4점 굽힘 테스트에서는 두 개의 하중 지점이 있습니다. 따라서 힘은 이 두 하중 지점 사이에 균등하게 분산됩니다. 결과적으로 전체 중앙 지점이 동일한 응력에 직면하고 재료가 더 공정하게 테스트됩니다.
3- 최대 굽힘 모멘트 영역
굽힘 모멘트는 서로 다른 소재 부품에서 발생하는 굽힘력의 양을 나타냅니다. 그러나 최대 굽힘 모멘트는 재료가 가장 큰 힘을 받는 지점입니다. 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트 모두 이 최대 굽힘 모멘트에 대한 영역이 다릅니다. 3점 굽힘 테스트에서는 3점 굽힘 시험기 한 지점에 힘을 가합니다.
이는 최대 굽힘 모멘트가 단일 지점 또는 영역에서 발생한다는 의미입니다. 간단히 말해, 최대 굽힘 모멘트가 발생하는 영역은 한 곳뿐입니다. 그러나 4점 굽힘 테스트에서는 최대 굽힘 모멘트가 넓은 영역에 걸쳐 분산됩니다. 두 개의 하중이 두 개의 다른 지점에 힘을 가합니다. 결과적으로 재료의 긴 부분이 가장 높은 굽힘력을 경험합니다.
4- 재료 결함에 대한 민감도
굽힘 테스트에서 가장 중요한 것 중 하나는 소재에 결함이 있는지 여부입니다. 이러한 결함으로 인해 재료가 더 쉽게 파손될 수 있습니다. 따라서 테스트가 이러한 결함을 얼마나 잘 감지하는지는 힘이 가해지는 방식에 따라 달라집니다. 예를 들어, 3점 굽힘 테스트에서는 중앙에 하중 지점이 하나만 존재합니다. 이 한 지점에 힘이 가해지는데, 이 지점은 강한 응력을 받습니다.
모든 압력이나 힘이 하나의 작은 영역에 집중됩니다. 결과적으로 그 지점은 테스트 중에 재료가 불합격할 가능성이 더 높습니다. 즉, 3점 굽힘 테스트는 중앙의 표면 또는 내부 결함에만 더 민감합니다. 따라서 이 방법은 특히 작은 영역의 결함을 감지하는 데 더 효과적입니다.
반대로 4점 굽힘 테스트에서는 두 개의 하중 지점이 있습니다. 결과적으로 응력이 넓은 영역에 분산됩니다. 따라서 사소한 결함에 덜 민감합니다. 4점 굽힘 시험기를 사용하면 작은 균열이나 결함을 감지할 수 없습니다. 이 방법은 재료의 전반적인 성능을 알고 싶을 때 유용합니다.
5- 결과의 정확성
결과의 정확성은 테스트 결과가 정확하고 신뢰할 수 있음을 의미합니다. 즉, 얻은 수치를 신뢰할 수 있는지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다. 두 굽힘 테스트 방법은 결과의 정확도 측면에서 서로 다른 수준을 제공합니다. 예를 들어, 3점 굽힘 테스트에서는 한 지점에만 힘을 가합니다. 작은 영역에 초점을 맞추기 때문에 작은 것이 테스트에 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다.
작은 균열, 정렬 불량, 표면 손상 등이 그 예입니다. 이러한 사소한 문제는 소재의 내구성이 전반적으로 우수하더라도 결과에 큰 영향을 미칩니다. 반면 4점 굽힘 테스트에서는 두 지점에 힘이 가해집니다. 따라서 작은 균열이나 설정 오류에 덜 민감하게 반응합니다. 따라서 소재의 내구성을 보다 현실적으로 파악할 수 있습니다.
6- 장비 및 설정 복잡성
이 점은 테스트 장비를 설정하는 것이 얼마나 어려운지 또는 쉬운지를 나타냅니다. 어떤 테스트는 간단하고 빠른 반면 어떤 테스트는 관리하기 어렵습니다. 예를 들어 3점 굽힘 테스트는 두 개의 지지대와 하나의 하중 지점을 사용합니다. 즉, 하나의 힘만 가해지므로 모든 것을 관리하고 정렬하기가 더 쉽습니다. 또한 이 공정에 사용되는 기계는 부품 수가 적습니다.
기본 기술만 있으면 이 테스트를 쉽고 빠르게 수행할 수 있습니다. 반면 4점 굽힘 테스트는 두 개의 지지대와 두 개의 하중 지점을 사용합니다. 그리고 4점 굽힘 시험기 에는 더 많은 기술이 필요한 복잡한 부품이 있습니다. 이 설정에서는 모든 것을 정렬하고 추가 부품을 다루는 것이 어려워집니다. 따라서 공연하는 동안 더 많은 주의와 관리가 필요합니다.
7- 샘플 길이 요구 사항
이 차이는 테스트를 정확하게 수행하는 데 필요한 테스트 샘플의 길이와 관련이 있습니다. 둘 다 굽힘 테스트 유형 샘플의 길이가 다를 수 있습니다. 예를 들어, 3점 굽힘 테스트에서는 기계가 중앙의 한 지점에 힘을 가합니다. 따라서 긴 샘플이 필요하지 않습니다.
샘플 길이가 짧기 때문에 이 프로세스를 더 간단하게 처리할 수 있습니다. 반대로 4점 테스트는 두 개의 하중 지점을 사용합니다. 두 개의 다른 지점에 힘이 가해집니다. 따라서 샘플 길이가 충분해야 합니다. 시료가 짧으면 로딩 암이 맞지 않아 테스트 결과가 정확하지 않습니다. 간단히 말해, 이 방법은 긴 시료를 사용합니다.
8- 실제 부하 시뮬레이션의 현실감
이는 각 굽힘 테스트가 실제 세계에서 소재에 일어나는 일을 얼마나 잘 나타내는지를 나타냅니다. 간단히 말해, 어떤 테스트가 실제 세계에서 재료가 직면하는 상황에 더 가까운 결과를 제공하는지 확인할 수 있습니다. 3점 굽힘 테스트를 예로 들면, 이 테스트는 한 중앙 지점에 힘을 가합니다. 재료는 단 하나의 작은 영역에서 최대 응력에 직면하게 됩니다.
그러나 실제 상황에서는 일반적으로 하중이 분산됩니다. 하중은 작은 중앙 영역뿐만 아니라 전체 재료 표면에도 영향을 미칩니다. 따라서 3점 굽힘 테스트는 현실성이 떨어집니다. 반대로 4점 굽힘 시험기는 두 지점에 힘을 가합니다. 응력은 실제 세계에서 발생하는 것과 똑같이 분산됩니다. 따라서 이 방법은 더 현실적이고 실제 조건을 시뮬레이션합니다.
9- 적합한 재료 유형
모든 소재가 굽힘 테스트에서 동일한 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. 따라서 어떤 소재가 어떤 굽힘 테스트에 적합한지 이해하는 것이 중요합니다. 이 구분을 단순화해 보겠습니다. 3점 굽힘 테스트에서는 한 지점에 힘이 가해집니다. 이로 인해 중앙에 응력이 집중됩니다. 따라서 유리나 단단한 플라스틱과 같이 깨지기 쉬운 소재에 가장 적합합니다. 왜?
취성 재료는 약한 지점에서 더 빨리 부서지기 때문에 3점 굽힘 테스트는 바로 이 지점에 초점을 맞춥니다. 반대로 4점 굽힘 테스트는 두 지점 사이에 힘을 분산시킵니다. 이는 갑자기 깨지지 않는 연성 소재에 유효합니다. 이를 통해 긴 굽힘 영역에서 재료의 거동을 면밀히 관찰할 수 있습니다.
10- 비용 및 시간 효율성
이 두 가지 방법 중 하나를 선택할 때는 비용과 시간 효율성이 매우 중요합니다. 엔지니어는 효율적일 뿐만 아니라 비용도 효율적인 테스트를 선호합니다. 이 용어에서 두 굽힘 테스트는 서로 다릅니다. 예를 들어, 3점 굽힘 테스트는 간단한 기계 설정이 필요합니다. 취급 및 설정이 더 쉬운 부품이 더 적게 필요합니다. 또한 빠른 결과를 얻을 수 있어 시간과 비용도 절약할 수 있습니다.
전반적으로 이 프로세스가 더 비용 친화적입니다. 반대로 4점 굽힘 테스트에는 복잡한 가공 설정이 필요합니다. 이 설정을 처리하는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 또한 이러한 기계는 가격도 높습니다. 복잡한 설정을 작동하려면 숙련된 직원이 필요하므로 인건비가 증가합니다. 따라서 전반적으로 4점 굽힘 테스트는 시간과 비용이 많이 드는 방법입니다.
자주 묻는 질문
동일한 소재에 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트를 사용할 수 있나요?
예, 동일한 소재에 대해 두 가지 굽힘 테스트를 모두 사용할 수 있습니다. 그러나 선택은 테스트 목표에 따라 다릅니다. 사소한 결함을 감지하고 정밀도를 높이려는 경우 동일한 재료에 3점 및 4점 바인딩 테스트를 모두 사용할 수 있습니다.
3점 테스트와 4점 테스트 모두 동일한 속성을 측정하나요?
예, 3점 굽힘 테스트와 4점 굽힘 테스트 모두 동일한 특성을 측정합니다. 예를 들어 굴곡 강도, 강성 및 처짐을 측정합니다. 그러나 정확도와 감도 수준은 두 유형 모두 다릅니다.
어떤 산업에서 3점 및 4점 굽힘 테스트를 사용하나요?
3점 및 4점 굽힘 테스트는 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 그 중 가장 일반적인 산업은 다음과 같습니다:
- 자동차 산업
- 항공우주 산업
- 전기 산업
- 해양 및 조선
- 도구 및 장비 제조
결론
굽힘 테스트는 재료의 실제 굽힘 강도를 파악하는 데 유용합니다. 그 중에서도 3점 및 4점 굽힘 테스트가 가장 유용합니다. 언뜻 보기에는 비슷해 보이지만 몇 가지 요소가 이 두 테스트를 구분합니다. 이 글에서는 이러한 요소 중 몇 가지에 대해 설명합니다. 예를 들어 3점 굽힘 테스트는 하나의 하중 지점을 사용합니다.
중앙에 힘을 가하기 때문에 재료 결함에 민감합니다. 이 공정은 또한 비용 효율적이고 간단합니다. 그러나 4점 굽힘 테스트는 복잡한 고급 기계를 사용합니다. 두 개의 다른 지점에 힘을 가합니다. 이 공정은 복잡한 기계 설정으로 인해 비용이 많이 듭니다. 하지만 보다 정확하고 정밀하며 현실적인 결과를 얻으려면 이 방법을 선택하는 것이 좋습니다.