기계가공시 표면에 발생하는 잔류응력

<기계공작법 국가직 7급 기출 정리>

- 소재가 변형된 후 외력이 제거된 상태에서도 소재에 남아있는 응력이다.

- 잔류응력이 남아있는 표면에 드릴구멍을 뚫을 경우 구멍이 타원 형상으로 변형될 수 있다.

- 잔류응력은 금속상의 변화나 물체내의 온도구배에 영향을 받는다.

- 부품표면에 남는 인장잔류응력은 일반적으로 피로수면과 파괴강도를 저하시킨다.

- 숏피닝처리는 표면압축잔류응력의 생성과 관계가 있다.

 

<기계기술사 기출>

6. 금속가공표면에 발생하는 잔류응력에 관하여 발생원인과 상태 및 변질층 깊이측정방법을 설명하시오.

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1. 잔류응력 발생 원인

 1) 불균일 변형

 - 항복변형률을 초과하는 불균일 변형은 영구변형에 의한 잔류응력을 유발

 2) 상변화

 - 금속의 상변화는 금속상들 사이에서 밀도차를 유발하여 미소한 체적변화를 가져와 잔류응력을 발생시킨다.

 3) 온도구배

 - 불균일 냉각, 가열에 의한 팽창과 수축으로 잔류응력 유발

2. 변질층 깊이 측정방법

 1) 파괴법

 ㄱ. 층제거법

  - 화학연마로 균일하게 층을 제거시켜가면서 시편의 곡률을 측정하여 계산에 의해 잔류응력을 측정

 ㄴ. 국부변형법

  - 시편 표면 일부를 제거하고 그 주변의 변형을 측정하여 계산

 ㄷ. 노치를 이용한 측정

  - 시편에 노치를 만들고 노치의 변형을 측정하여 응력 계산

 2) 비파괴법

 ㄱ. X-선 응력 측정법

  -  X-선 회절 현상을 이용한 측정법

 ㄴ. 유한요소법

  - 절삭점 부근의 온도상승으로부터 잔류응력 분포를 결정