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제안 방법
- 지그의 시편 안착부는 안정적으로 고정할 수 있도록 둥글게 제작했고, 받침대 사이의 거리는 34mm로 설정했다. 각 시편마다 5회씩 실험했고 굽힘 속도는 2mm/min으로 일정하게 유지했다. 실험은 파단 시까지 수행하여 파단하중을 포함하는 하중-변위 그래프를 결과로 얻었다.
- 굽힘 시험에 대한 유용성 및 타당성을 확인하기 위해 굽힘 시험으로부터 얻은 탄성계수를 유한요소해석 모델의 물성으로 입력하여 시험과 동일조건 해석을 수행했다. Fig.
- 본 연구에서는 세라믹 사출로 제작된 얇은 판상 시편의 3점 굽힘 시험을 통해 유효한 탄성계수를 측정함으로써 소결 후 최종제품의 기계적 강도 특성의 변화를 분석했다. 또한 비커스 경도시험을 통해 시편의 위치에 따라 표면경도 차이로 인해 밀도가 다름을 확인했다. 3점 굽힘 시험의 결과는 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.
- 마이크로 비커스 경도 시험기를 사용하여 두께에 따른 판상제품의 표면 경도를 측정했다. Fig.
- 본 연구에서는 세라믹 사출로 제작된 얇은 판상 시편의 3점 굽힘 시험을 통해 유효한 탄성계수를 측정함으로써 소결 후 최종제품의 기계적 강도 특성의 변화를 분석했다. 또한 비커스 경도시험을 통해 시편의 위치에 따라 표면경도 차이로 인해 밀도가 다름을 확인했다.
- 3(c)와 같이 다이아몬드 형태의 압흔으로부터 경도를 측정한다. 시편 두께에 따른 표면경도와 탄성계수를 비교해, 두 물성에 대한 경향 및 관계를 분석할 수 있다. 이 방법을 통해, 얇은 판상으로 구성된 복잡한 형상에서 밀도차로 인해 발생하는 기계적 물성의 부분적 차이와 그에 따른 취약부위를 예측할 수 있게 된다.
- 수치해석은 실험과 동일하게 모델링하여 하중-변위 그래프를 얻었다. 이를 실험결과와 비교함으로써 굽힘 강성과 탄성계수의 타당성을 검증했다. 수치해석은 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS(Ver.
- 제작된 시편으로 3점 굽힘 시험을 수행하기 위한 지그를 Fig. 2와 같이 제작했고, 만능재료시험기 (UTM, Zwick)를 이용하여 진행하였다. 지그의 시편 안착부는 안정적으로 고정할 수 있도록 둥글게 제작했고, 받침대 사이의 거리는 34mm로 설정했다.
대상 데이터
- 두께에 따른 기계적 물성을 파악하기 위해 지르코니아(Zirconia) 분말과 왁스 혼합 재를 사용해 Fig. 1과 같이 길이 60mm, 폭 20mm, 두께 0.5mm/ 0.8mm/ 1.0mm의 시편을 각각 총 5개씩 제작했다. 금형의 온도는 50℃로 유지하고 초기 소재의 온도는 140℃로 설정했으며 사출 압력은 280MPa로 적용했다.
데이터처리
- 또한 비커스 경도시험을 통해 시편의 위치에 따라 표면경도 차이로 인해 밀도가 다름을 확인했다. 3점 굽힘 시험의 결과는 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.
- 이를 실험결과와 비교함으로써 굽힘 강성과 탄성계수의 타당성을 검증했다. 수치해석은 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS(Ver. 6.10, Simulia, USA)를 사용했다[4].
이론/모형
- 이러한 시험 결과를 바탕으로 Fig. 5와 같이 최소 자승곡선 근사 법(Least squares method)을 사용하여 두께별 굽힘 강성 및 탄성계수에 관한 관계식을 도출하였다. 굽힘 강성은 두께가 증가할수록 증가하고, 탄성계수는 두께가 증가할수록 감소함을 알 수 있다.
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