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신코코리아
조회 수 : 17647
2011.09.28 (18:12:46)

1.실험 목적

경도 시험을 통해서 경도값을 측정하고 그를 토대로 경도기에 따라 측정 가능한 시편을 알아본다

2.실험 이론

ⅰ)브리넬 경도 시험

1900년 스웨덴의 J.A.Brinell 이 Steel Ball 을 시험편에 압입할 때 압입 저항력의 대소로 경도를 측정하는 방법을 제안 하였다.

HB(브리넬경도값) = P / A = P / (π×D×H) = 2P / πD × ( D- (D²- d²)^½)

P:작용하중(kgf)

h:압입 자국의 최대길이(mm)

D:강구(Steel ball)의 직경(mm)

A:표면적(mm²)

d:압입 자국의 직경(mm)

특징

①한번만 찍어내므로 시편의 윗면의 상태에 의하여 측정치에 큰 오차가 없다.

②측정 시간이 비교적 길다.

③커다란 압입 자국을 얻으므로 불균일한 재료의 평균적인 경도값 측정 가능.

④간단한 장치로 현장에서의 경도 측정 용이.(주물 제품 경도 측정 용이)

⑤다른 경도 시험에 비하여 표면 긁힘이나 거칠기에 덜 영향 받는다.

ⅱ)로크웰 경도 시험

1919년 미국의 S.P.Rockwell 에 의하여 고안되고 Wilson 社 에 의해 실요화 됨.

압입자에 기준 하중(어느경우든지 10kgf) 으로 시험편의 표면에 압입하고

여기에 다시 시험 하중(주하중:W = 10kgf + 140kgf = 150kgf)을 가하면 시험편은

압입자의 형상으로 변형을 일으킨다.( 탄성 변형 + 소성 변형)

이 상태에서 시험 하중(W= 140 kgf) 만을 제거하면 처음의 기준 하중만 받는

상태로 되어 탄성 변형은 회복되고 소성 변형만 남는다.

이때의 깊이를 처음 기준 하중만을 가했을 때의 깊이를 기준으로 측정하면

그 깊이는 시험편의 경도와 대응하는 양을 나타낸다.

특징

①압입자의 시험 하중에 따라 여러 종류의 스케일이 사용 되고 있다.

(한 스케일로는 단단한 재료부터 연한 재료까지 일괄 측정이 어렵기 때문.)

②10kgf의 초하중(기준하중) 상태에서 시작하므로 시험편의 표면 상태는 어느 정도 무시 가능.

③측정면이 반드시 평면이어야 할 필요가 없고, 경우에 따라서는 환봉 시험편도 측정 가능.

④조작이 용이하여 다수의 시험을 할 경우 유리하다.

⑤압입 자국이 비교적 작다.(한 시편으로 여러번 측정 가능)

ⅲ)비커스 경도 시험

1925년 R.L.Smith 와 G.E.Sandland 가 처음으로 제안한 것을 영국의 비커스 암스트롱 社에서 시험기를

상품화.(브리넬 시험의 단점 보완함)

비커스 경도(Hc)는 대면각이 136˚의 Diamond 피라미드형 압입자로 시편을 압입 하였을 때 작용 하중(P)을

압입된 자국의 표면적으로 나눈 값.

 

%BA%F1~1.JPG

(참고 자료. 귀찮니즘은... 어쩔수 없음 ㅎㅎㅎ)

특징

①압입자가 다이아몬드이므로 아주 단단한 재료도 측정 가능.

②브리넬 경도에서는 자국의 지름(d)을 0.01mm 까지 읽을 수 있으나

비커스 경도 시험에서는 0.001mm 까지 읽을 수 있다.(그만큼 오차가 작음.)

③자국이 항상 상사형이므로 하중을 1~50kgf까지 변경해도 경도값이 거의 일정하다.

④자국이 작다.

⑤하중을 광범위하게 변경해도 경도의 수치는 변화 없다.

ⅳ)마이크로 비커스 경도 시험

시험 하중이 15~1000kgf 인 비커스 경도 시험을 말한다. 원리는 비커스 경도 시험과 동일.

자동이므로 측정시 편리함.

3.실험 방법

ⅰ) 브리넬 경도기

○ 시편 준비(연마).

○ 스크류 핸들 조작으로 시험 하중 만큼의 추를 동시에 올린다.

○ 유압 밸브 확인 후 시험 하중 만큼의 추를 동시에 올린다.

○ 하중 지시용 게이지에 작용 하중이 선정된 하중과 일치하도록 펌프질을 한다.

○ 10~15초 대기 후 유압 밸브를 열어 준다.

○ 압흔이 찍히고 게이지가 0이 되면 유압 밸브를 잠근다.

○ 스크류 핸들 조작으로 시편을 꺼낸다.

○ 압입 자국의 지름 확인후 경도값을 계산한다.

ⅱ)로크웰 경도기

○ 시편의 종류와 상태에 따라 스케일을 선정한다.(연마된 시편)

○ 스케일과 그에 따른 하중용 추를 체결한다.

○ 초기 하중압 핸들을 돌려 시편과 압입자를 밀착 시킨다.

○ 계측기의 작은 바늘을 set에 맞추고 긴 바늘도 set에 맞춘다.

○ 경도기의 손잡이를 살작 밀어준다.

○ 압흔이 찍히고 손잡이가 멈추면 다시 당겨서 고정 시킨다.

○ 긴바늘이 가르키는 게이지를 읽는다.

C 스케일은 검정색(바깥쪽)을 읽고

B 스케일은 붉은색(안쪽)을 읽는다.

ⅲ)비커스 경도기

○ 평평하게 연마된 시편을 측정대 위에 올린다(하중 5KG, 하중시간 10초)

○ 접안렌즈를 통해 초점을 맞추고 기준선과 측정선을 일치시켜 영점을 맞춘다.

○ 터렛반을 돌려 압입자가 시험편 측으로 오게 해준다.

○ Start 버튼을 누르면 압흔이 찍힌다.

○ 터렛반을 돌리고 접안렌즈를 통해 두 대각선의 길이를 구한다.

○ 두 대각선 길이를 이용하여 환산표에서 경도값을 결정한다.

ⅳ)마이크로 비서스 경도기

○ 평평하게 연마된 시편을 준비하고 하중을 결정한다(200kgf)

○ 시편을 측정대 위에 올리고 초점과 기준선과 측정선을 맞춘다.

○ Start 버튼을 누른다.

○ 압흔 자국의 대각선 길이를 측정하면 자동으로 경도값이 나온다.

시편은 45C, 20C, 알루미늄, 구리 를 준비한다.

※실험에 참고 하시기 바랍니다 ^^

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