경도실험레포트

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목차

1. 개 요

2. 실험의 목적

3. 관련 이론

4. 실험 장치

5. 실험 방법

6. 실험 결과

7. 고찰 및 결론

8. 참고 문헌

본문내용

실험
실험측정순서
시험편을 압자 스핀들에 수직되게 설치한다. 구좌면을 가진 앤빌위에 시험편을 올려놓고, 앤빌 승감봉을 상승시켜 압자에 접촉시켜 구속시킨다.
시험편에 소전의 하중을 30초동안 가한다. 하중을 가하기 위하여 relief valve를 약간 잠그고 유압펌프의 레버를 상하로 작동시켜 설정하중까지 압력을 올리고, 중추걸이가 떠올라 소요하중이 시편에 가해지게 하여 30초동안 유지시킨다.
하중을 제거시키고 시편을 제거한다. Relief valve를 반시계 방향으로 돌리면 고압유는 저압유로 유출되어 유압을 제거하므로 중추걸이는 처음의 위치로 강하되고, 압력지시계의 지침은 0으로 돌아간다. 엔빌 승강봉을 하강시키고 시험편을 제거한다.
4) 계측현미경을 이용하여 압흔의 지름을 측정한다.
측정시 유의 사항.
1) 시험편
ㄱ. 시험편의 두께는 자국의 깊이의 10배 이상이 되도록 충분한 두께를 가져야 한다.
ㄴ. 측정명은 압입된 자국의 직경 측정시 0.01mm까지 측정이 가능하도록 매끈하게 연마하여야 하며 시편대 위에서 평면을 유지할 수 있어야 한다.
ㄷ. 시편의 모양에 따라 시편대의 보조고정대를 사용한다.
ㄹ. 압입자국은 서로간의 중심거리가 4d이상 또는 시편의 변두리로부터 2d 이상의 간격을 유지하여야 한다.
2) 릴리즈 밸브를 풀때의 주의사항.
: 유압펌프의 레버를 상하로 작동시킨후 하중을 가하기 위해 릴리즈 밸브를 풀 때 너무 급속도로 풀게 되면 하중을 주는 시험기의 강구가 가속을 받게되어 정확한 측정값을 얻을 수 없다.
압입자국의 측정
:배율 20배의 계측현미경의 사용하여 측정 정밀도 0.05mm까지 정확히 측정한다. 측정시 직교하는 2방향에 대해 측정하며 이때 접안부의 너얼리 부를 돌리면 눈금이 90도 회전하여 시편이나 현미경 몸체를 이동시키지 않는다.
6. 브리넬 경도 표시법
브리넬 경도는 아래와 같은 기호로서 표시한다.
HB S ( 10 / 3000 ) 341
①② ③ ④ ⑤
① 브리넬 경도임을 표시
② 압흔자의 종류를 표시(S:강구,W: 초경합금구)
③ 압흔자의 직경(㎜)
④ 시험하중(㎏f)
⑤ 브리넬 경도치
7. 시험결과 및 견해
1) 직경 10mm의 강구를 가진 브리넬 경도 시험기로 1750kg의 하중을 동에 가하여 실험을 해보았다. 다음 표는 측정을 통해 얻어진 압흔의 직경이다.
1차
2차
3차
측정치
5.5
5.4
5.6
단위 : mm
위의 3회의 실험결과의 평균값인 5.5mm를 위의 식 1에 대입하여 브리넬 경도를 구해보면
-----------식 1)
따라서 이 경우의 브리넬 시험 결과를 표시해 보면 다음과 같다
HB S (10 / 1500) 68
2) 다음으로 직경 10mm의 강구를 가진 브리넬 경도 시험기로 1500kg의 하중을 알루미늄에 가하여 실험을 해보았다. 다음 표는 측정을 통해 얻어진 압흔의 직경이다.
1차
2차
3차
측정치
4.3
4.5
4.8
단위 : mm
위 3회의 실험 데이터중 3차분의 데이터는 본인의 릴리프 밸브 조작 실수로 잘못된 결과로 보고 무시한다. 따라서 압흔의 직경은 1차, 2차의 데이터 값의 평균인 4.4mm로
하여 위의 식 1에 대입하여 브리넬 경도를 구해보면 다음과 같다.
따라서 이 경우의 브리넬 시험 결과를 표시해 보면 다음과 같다
HB S (10 / 1750) 94
위의 두 실험결과를 정리해보면시편 재질
강구의 직경
하중
브리넬 경도
동
10 mm
1500 kg
HB S (10 / 1500) 68
알루미늄
10 mm
1750 kg
HB S (10 / 1750) 94
3) 고찰내용
: 실험 결과와 기존의 실험 데이터를 대략적으로 비교해 보면
자국의 지름(mm)
브리넬 경도
k=30
철강
k=10
(구리와 구리합금)
k=5
(연한 금속)
k=2.5
(연한금속)
하중(kg)
3000
1000
500
250
4.40
187
62.4
31.2
15.6
5.50
116
38.6
19.3
9.66
기존의 실험 데이터
위의 브리넬 경도 표로부터 우리가 실험한 값과의 정확한 결과값의 비교는 할수 없지만 식 1)에서 보듯이 브리넬 경도값과 하중은 비례관계에 있다는 것으로 대략적으로 비교를 해보면
A) 직경 10mm의 강구를 가진 브리넬 경도 시험기로 1750kg의 하중을 동에 가하여 실험을 했을때 압흔의 직경의 평균값은 5.5mm 이고 이 브리넬 경도값은 68 이다. 그러면 위 표에서 k=5인 연한금속에 500kg의 하중을 가했을 때 직경의 평균이 5.5mm인 브리넬 경도는 19.3 이다. 나의 하중이 기존의 데이터보다 3.5배 크므로 19.3의 브리넬 경도에 3.5배를 해주면 67.55로 본인이 실험한 결과인 브리넬 측정치 68과 매우 근접한 값이 나 온다.
B) 직경 10mm의 강구를 가진 브리넬 경도 시험기로 1500kg의 하중을 알루미늄에 가하여 실험을 했을때 압흔 직경의 평균값은 4.4이고 이 브리넬 경도값은 94였다. 위의 표1)에서 k=5인 연한금속에 500kg의 하중을 주었을때 브리넬 경도값은 31.2이다. 여기서 본인의 하중과 기존 데이터와의 하중비는 3배차이가 나므로 31.2에 3배를 해주면 93.6으로 이또한 매우 근사한 값을 얻음을 알수 있다.
: 브리넬 경도 시험기를 통하여 금속의 외부에 대한 저항력을 알아 보았다. 그러나 하중과 브리넬 경도값이 비례관계에 있음에도 불구하고 약간씩 오차가 나는 것은 먼저 강구가 압입되는 시편의 압흔 자국 사이의 거리가 너무 가깝기 때문이라고 생각된다. 하나의 시편에 여러번 시험을 할 경우 금속시편 내부에 기존의 압흔을 중심으로 반발력이 생겨 그영역 안에서 시험을 할 경우 정확한 경도값을 얻을수 없기 되기때문이다. 또한 본인이 시험을 할때 하중을 가하는 시간을 너무 짧게한것도 정확한 데이터 값을 얻을수 없었던 한 요인이었던 것 같다.
이번 실험을 통해서 금속재료의 외부 하중에 대한 저항능력에 대해 배웠고 보고서를 작성하는동안 브리넬 경도시험법 외에도 재료의 경도를 실험하는 방법이 있음을 알고 정리한다 . 이 각각의 경도시험법은 같은 재료료 시험을 하더라도 각각의 측정방법과 표시 방법이 틀리기 때문에 비교대상이 되서는 안

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