경도 시험(알루미늄(Al, 철(Fe), 구리(Cu))

소개글

경도 시험(알루미늄(Al, 철(Fe), 구리(Cu))에 대한 보고서 자료입니다.

목차

서론
가.실험목적
나.관련이론
1.브레넬경도
2.로크웰경도
3.비커스경도

본론
가.실험방법
나.실험결과

결론
가. 실험에 따른 고찰
나. 참고문헌

본문내용

가했을 때 시편의 표면에 생기는 원형의 들어간 홈의 지름 및 깊이를 측정, 그 경도를 아는 방법이다. 경도의 식은
⇔
그림에서 닮은 삼각형 NPRRPQ로부터
혹은
그러므로
일반적으로 자국 깊이 t는 볼의 지름 D보다 작아서 t의 값으로는
①, 번 식으로부터 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.
P : 하중 () , D : 강구의 지름 (), d : 들어간 지름 ()
t : 들어간 최대 깊이 (), A : 들어간 홈의 표면적 ()
그러므로 이 경도계는 시험편이 작은 것, 특히 얇은 재료나 침탄강, 질화강 등의 표면 경도를 측정하기에는 적당하지 못하다.
브리넬 경도기의 시험편(test piece)은 양면이 평행하고 특히 윗 부분의 면은 잘 연마되어야 한다. 시험편의 두께는 들어간 깊이의 10배 이상이 되어야 하며, 압입자의 자국이 시험편의 뒷 면에 나타나서는 안된다. 넓이는 들어간 지름의 약 4배 이상을 필요로 하고 같은 시험편을 몇번이고 시험할 때에는 들어간 자국이 지름의 4배 이상 떨어져 있어야 한다. 강구를 누르는데는 보통 유압식이 사용되며 하중은 시험편에 수직으로 가하여 충격을 주지않고 서서히 증가하여야 한다. 급격히 하중을 가하면 들어간 홈이 커지므로 실제보다 낮게 나타난다. 가하는 하중은 압입자의 지름, 재료의 종류에 따라 다르며, 따라서 다른 하중 P 또는 압입자의 지름 D를 써서 시험한 결과를 비교하려면 P 와 D 의 비를 일정하게 하여야 한다.
이번 경도 시험에서는 로크웰 경도(Rockwell hardness)과 비커스 경도(Vickers hardness)만 하기 때문에 간단히 실험 방법을 알아보자.
주요규격
강 구
5, 10mm
시험하중
500
7500
1000
1500
2000
2500
3000
1) 시료를 테이블 위에 놓는다.
2) 핸들을 돌려 강구압자를 시료에 접촉시킨다.
3) 유압 펌프에 의해 오일을 실린더 안으로 보낸다.
4) 소정의 압력에 달하면 중추가 떠오른다. 이 상태에서 30초를 유지한다.
5) 릴리즈 밸브를 열어 하중을 제거한다,
6) 시편의 압입자국의 직경 d를 계측현미경을 이용하여, X, Y축 방향으로 압흔의 크기 측정
7) 압흔의 크기로부터 경도값을 환산
1). 압입자국의 측정과 경도값의 표시방법
브리넬 측정용 확대경의 외관과 압입자국의 치수 측정방법을 나타낸다.
브리넬 경도시험에서 압입자국의 측정에는 통상적으로 시험기에 부착된 직독식 계측현미경을 사용하는데 보통 한 눈금 0.05mm이기 때문에 0.01mm까지 읽는 것은 상당히 힘들다. 시험편의 표면이 평활하여 압입자국의 둘레가 선명하게 나타난다면 별도의 공구현미경으로 0.01mm까지 혹은 더 정확하게 읽을 수 있기 때문에 목적에 맞는 적당한 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 비커스 경도시험기와 병용하여 사용하는 시험기에는 투영기가 부착되어 있는 경우도 있어 이를 이용하여도 된다. 시험시 압입자국의 측정간격은 일상적으로 아래 그림과 같이 행한다.
일상적인 압입자국의 측정위치 사이의 간격
압입자국(d)의 측정시에는 하중을 제거한 다음 그림과 같이 서로 직각을 이루는 두 방향의 직경과 을 측정하여 와 같이 평균값을 구하고 이 값을 압입자국의 지름으로 사용한다.
압입자의 지름과 하중
D(mm)
하중 P(Kg)
시편의 최소두께
h = 30
h = 10
h = 5
h = 2.5
10
3000
1000
500
250
6(mm)
5
750
250
125
62.5
6~3(mm)
2.5
187.5
62.5
31.2
15.6
6~3(mm)
용도
철강
구리, Al
무른재료
매우연한재료
※참고 : 하중검사에도 오차가 발생할수 있기 때문에
을 이용한다 허용오차는 ±1%로 한다.
가압 시간은 15 - 30 초가 적당하다.
2).브리넬경도 시험결과에 영향을 주는 인자
가). 시험편의 크기
시험편에 가해진 압력은 항복점의 수배에 이르므로 자국의 부근은 어떤 범위에 걸쳐서 소성변형을 일으킨다. 가공된 재료에서는 항복점이 높으므로 이 반지름이 작게 되고 따라서 시험편은 작게 되고 따라서 시혐편의 크기도 이에 따라 작아도 된다. 압입깊이가 시험편의 두께의 1/3이면 경도는 3%정도 증가한다. 시험편이 적으면 압력을 지지할 만한 충분한 질량이 없으므로 보다 많은 변형하고 따라서 자국도 커진다. 브리넬 경도시험편에 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.
①시험편의 시험면은 평면이어야 한다.
②시험편의 평면도는 압입자국의 직경을 0.01mm까지 쉽게 측정할 정도로 되어있어야 한다.
③시험편의 표면마무리는 압입자국의 직경을 0.05mm까지 밖에 읽을 수 없을 경우에는 기계가공을 주의깊게 함으로써 충분하나 0.01mm까지 읽을 수 있을 때에는 #500 연마지로 마무리하여야 하며, 0.05mm이하까지 읽을 때에는 #600연마한 후 버핑연마까지 하여야 한다. 일반적으로 압입자국의 직경의 0.01mm 이내로 일기 위한 시편의 표면 준비에는 큰 지장이 없다.
④시험을 할 때에는 시편을 시편 받침대 위에 단단히 밀착시키고 일정한 시간 동안 하중을 유지시킨 다음 제거해야 한다.
⑤시편의 두께는 압입자국의 깊이의 약 10배 이상으로 한다. 어느 경우나 압입자국이 생김으로써 일어난 변화가 시험편의 뒷면에 나타나지 않아야 한다. 압입자국의 깊이는 다음과 같은 식으로 구한다.
여기서 t : 시험편의 압입길이(mm)이다.
⑥시험편의 폭은 압입자국의 직경(d)의 약 5배 이상이어야 한다.
나). 하중작용시간
외력과 변형은 항상 평형이 되어 있는 것이 아니다. 소성영역에서는 더욱 그렇고 변형은 시간을 요하는 현상이므로 일반적으로 늦어진다. 이 늦어짐은 재료의 M.P와 실험온도에 의해서 변하고 말하자면 여문재료에서는 그다지 크지 않지만 연한재료에서는 고려해야 한다. 하중을 증가시킬 때 조용히 조작하면 그 사이에 시간의 변화에 의한 영향은 실제로 문제시 되지 않으므로 강철에 대해서는 15~20초, 연한금속은 30초 정도로 한다. 일반적으로 하중작용시간이 길면 하중이 다소 증가한다.
다). 자국의 지름과 깊이와의 관계
압입자국은 시험편의 소성변형에 의해서 되므로 탄성변형이 이것과 동반하게 되는 것은 일반의 경우와 마찬가지다. 이 탄성의 회복

키워드

경도,   기계적,   알루미늄,   철,   구리,   비커스,   로크웰