3.3 축의 연성과 취성 파괴

Ductile and Brittle Failures of Shafts

 

취성 파괴란 응력을 받은 재료가 소성적으로 변형하지 못하는 것으로 약 1,830 m/sec 이상의 아주 높은 균열 전파율로 파괴 시작 영역에서 비틀림의 징후도 없이 갑자기 파괴되는 것이 특징이다. 이러한 파괴는 파괴면이 Herring-Bone 또는Chevron 패턴과 같은 특징을 갖고 Chevron은 파괴 발생지 쪽으로 향한다.

연성 파괴는 파단면에서 비틀림(Plastic Flow)이 발생하고 통상 인장 시험이나 비틀림 시험편에서 관찰되는 것과 유사하다. 축이 축의 강도 보다 큰 단일 하중으로 파괴될 때 파괴되기 전에 보통 상당한 소성 변형이 있는데, 이것은 인장으로 파괴된 축을 육안 검사하면 쉽게 관찰되지만, 비틀림으로 파괴될 때는 종종 명확하지 않다. 재료의 소성 변형 성질을 연성이라 하는데, 연성으로 파단된 축의 표면은 축의 형상, 축에 작용하는 응력 형태, 하중 정도 등의 함수이고 합금의 경우는 온도의 함수이다.

축의 연성 파괴는 정상 운전 중에도 발생하는데, 운전 제한 조건 무시, 사용 재료의 강도 취약, 축이 단일 과하중을 갑자기 받을 때 등에서 발생하기도 한다. 재질이 좋지 않은 재료를 사용하거나 열처리 상태가 좋지 않은 재료(예, Quenching 및 Tempering 대신에 Annealing한 것)의 사용에 의한 결함은 연성 파괴를 발생시킬 수 있다.

 

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