■ 왜 IIT를 잔류응력 측정하는 데 사용하나요?

잔류응력 측정기술은 파괴적인 방법과 비파괴적인 방법으로 나뉩니다. X-ray 및 중성자 회절과 같은 방법은 비파괴적인 방법이나, 매우 시험 조건에 민감하다는 단점이 있습니다. 반면, 절단 및 홀드릴링 방법은 정량적인 결과를 도출하지만, 파괴적인 방법입니다. 따라서, IIT는 재료에 미소부위를 압입 함으로서 대상 영역의 직접적인 기계적 반응을 얻을 수 있으며, 비파괴적인 방법으로 표면의 잔류응력을 정량적으로 평가할 수 있습니다.

각각의 측정법은 잔류응력을 감지하는 깊이와 면적이 다르기 때문에 결과 값이 달라질 수 있습니다(IIT는 최대 앞잎 깊이를 제어하여 잔류 응력 감지 깊이를 제어합니다). 파괴적인 방법으로 측정된 잔류응력은 변형 게이지 크기에 따라 결정됩니다. X-ray 및 중성자 회절법은 매우 부분적인 데이터만 제공하므로 깊이가 다른 상황에서 구분하기가 쉽지 않고, 시험 표면의 상태에 따라 크게 영향을 받습니다.

또한, 시험 중 정밀 표면 연마 또는 변형 게이지 부착 시 시험자가 유발하는 에러가 발생할 수 있습니다. 반면, IIT는 재료로부터 직접적으로 반응을 구할 수 있으므로, X-ray 및 중성자 회절법에 비해 연마 작업이 비교적 덜 요구되며 실제 현장 실험에서는 변형 게이지가 필요하지 않습니다. 즉, IIT는 다른 시험 방법보다 시험자가 유발시킬 수 있는 에러에 덜 민감합니다.

■ 시험법 분류표

IIT는 미세구조에 영향 없이 광범위한 재료에 적용할 수 있습니다. 재료의 표면에서 잔류응력을 평가할 수 있는 직접적인 응력 측정 방법입니다. 한 지점을 측정하는 데 30초도 걸리지 않고, 현장 적용성이 높습니다.

■ IIT: 잔류응력 측정의 기본 원리

잔류응력은 기계적 물성이 아닌 응력 상태입니다. 그림 3은 잔류응력이 하중/변위 곡선에 어떻게 영향을 미치는지를 도식적으로 보여주고 있습니다. 만약, 압축 잔류 응력이 걸려있을 경우, 이 응력에 의해 압입자 주위의 부분이 압착되므로 응력이 없는 상태에서 (그림 3 좌측 상단 참고) 같은 압입 깊이에 도달하려면 더 큰 하중이 필요합니다. 반면, 인장 잔류 응력이 걸려 있을 경우, 장력에 의해 재료가 완화되므로 비교적 적은 하중으로 같은 압입 깊이에 도달 할 수 있습니다.

그러므로, 잔류응력을 평가하려면 응력 상태와 응력이 없는 상태의 2개의 하중/변위 곡선이 필요합니다. 오른쪽 그림 3에 나와 있듯이, 두 곡선의 하중 차이는 특정 변위에서 곡선을 (주로 응력이 있는 곡선의 최대 깊이) 비교하여 알 수 있습니다.

그림 3. 잔류응력 측정의 기본 원리

그림 3의 는  지점에서 응력이 없는 상태의 하중입니다. 는  지점에서 응력 상태의 하중이며, 는 응력 상태에서의 최대 압입 깊이입니다. 실험적으로 결정된 ∆L 는 (압입 하중 차이) 잔류 응력 상태의 텐서와 관련이 있습니다. 예를 들어, 압입되는 방향에 수직한 재료 표면의 잔류응력 성분은 편차 응력의 형태로 분해될 수 있으며, 이 응력항은 압입 하중 차이와 직접적으로 관련이 있습니다 (더 많은 정보는 ISO-TR 29381 참고). 축 대칭 형태를 갖고있는 비커스 압입자를 사용하여 평가된 잔류응력은 압입 방향과 수직인 2개의 표면 성분의 평균값입니다.