국의 중심으로부터 4 (는 압입자국의 직경) 이상, 시편의 가장자리로부터 2.5이상 떨어져 있는 것이 좋다. 어떤 측정위치의 중심 은 이미 압입자국의 영향을 받는 범위내에 있거나 새로운 압입자국으로 인하여 시험편 가장자리에 영향을 주는 범위내에 있어서는 안된다.
⑩ 로크웰경도시험기의 특징
10Kgf의 초하중(기준하중)상태에서 시작하므로 시험편의 표면상태를 어느 정도 무시할 수 있다. 브리넬경도시험에서는 시험편의 측정 표면을 충분히 평활 하게 다듬어야 하지만 로 크웰경도시험에서는 흑피상태 그대로 직접 할 수 있다.
측정면이 반드시 평면이어야 할 필요가 없고, 경우에 따라서는 환봉시험편이라도 측정이 가능하다.
경도치는 눈금판에서 읽을 수 있으므로 조작이 용이하므로 다수의 시험을 할 경우 유리하 다.
압입자국이 비교적 작다.
3. 실험장치
압입자의 종류
- Diamond cone
: C Scale
- steel ball
: B Scale
명칭 : 로크웰경도시험
제작회사 : DAE - YEONG
모델명 : HRD -150D
용량 : 150
▲ 로크웰경도의 각 부 명칭
4. 실험방법
① 전원을 연결한다.
② 시료에 적합한 앤빌을 스크류 상단에 고정한다.
평앤빌, V앤빌
③ 주전원 스위치를 ON 한다.
④ 시료에 적합한 스케일을 선택한다.
, ,
⑤ 선택한 스케일에 맞도록 하중용추를 변환한다.
- 60kg , - 100kg, - 150kg
⑥ 스케일에 맞는 압입자를 선택하여 끼운다.
Diamond cone : C Scale
강구(steel ball) : B Scale
⑦ 하중유지 시간을 설정한다.
작용시간은 5초, 10초, 15초, 20초, 25초, 30초로 설정이 가능하다.
B나 C스케일의 경우 10초 유지후 시험하중을 제거해도 무방하다.
⑧ 시료를 앤빌 위에 올려놓는다.
⑨ 초기하중 가압 핸들을 오른쪽(시계방향)으로 돌려서 서서히 하중을 가한다.
압입자가 가볍게 접촉하면 다이얼게이지의 바늘이 돌아가는데, 그 바늘이 두바퀴 반을 돌 게하여 두 바늘이 위로 향하게 한다.
지침의 위치는 중심으로부터 좌우 5눈금 이내에 들어야 하면 위를 초과하였을 경우에는 다시 새로운 위치에서 시작하여야 한다.
⑩ 반원형 작은 지침이 Set 지점에 일치할 때까지 하중을 가한다.
C Scale : 0, B Scale : 30
⑪ starting plate를 누르면 시험 램프가 꺼지고 하중유지 시간이 지나면 자동으로 시험램프에 불이 켜진다.
하중부하 - 하중유지 - 하중제거가 자동으로 완료된다.
⑫ 이때 Indicator 상에 긴 바늘이 가리키는 수치를 읽는다.
, 검정색(바깥 쪽), 적색(안쪽)의 숫자를 읽는다.
⑬ 시험이 끝나면 초기하중 가압 핸들을 왼쪽(시계반대방향)으로 충분히 돌려 시료를 꺼낸다.
⑭ 로크웰경도값은 KS A 0021에 따라 정수 한 자리까지 끝맺음 한다. 다만, 로크웰경도 C Scale의 경우 경도값이 50이상에서는 소수점 이하 한 자리를 2사 3입하되 0.5단위로 끝맺음한다.
⑮ 경도값의 표기는 반드시 스케일을 같이 표기해준다.
5. 실험 결과
압입자
스케일
B Scale
C Scale
재질
steel
diamond
형상
ball
cone
기준하중
10kg
10kg
시험하중
100kg
150kg
눈금판의 색깔
빨강
검정
경도의 결정법
= 130 - 500h
= 100 - 500h
단단한재료
용도
연한재료
우리가 실험했던 조건
시험온도
처리상태
연마조건
지지방법
하중작용시간
재질
측정
횟수
경도값
평균값
25C
가공
sand paper #220
#400
평판앤빌
10초
SS41(1)
1회
69
69.6
2회
70
3회
69
4회
70.5
SS41(2)
1회
71.6
71.8
2회
72
3회
71.5
4회
72
Al합금
1회
80.2
79.44
2회
78.5
3회
78
4회
80.5
5회
80
황동합금
1회
60
60.02
2회
60
3회
60
4회
59.8
5회
60.3
▲ [ 표 3 ] 실험결과표
▲ [ 그래프1 ] 같은 시편에서의 경도값 차이
▲ [ 그래프 2 ] 시편의 종류에 따른 로크웰경도값
6. 고찰 & 결론
① [ 그래프 1 ]에서 볼 수 있듯이 똑같은 재질의 시편이라도 경도값에 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 더 확실하게는 [ 표 3 ]에서 SS41 각각 두 시편의 평균값을 보면 차이가 난다는 사실을 알 수 있다. 나는 그 이유가 시편의 두께에 있다고 생각한다. 즉, 시편 2개의 두께가 달라서 경도값에 차이가 있다고 생각한다. 작으면 압력을 지지할 만한 충분한 질량이 없으므로 시편의 두께가 큰 것보다 많이 변형해서 자국이 커지기 때문이다. 그리고 시편의 평면도도 측정값에 영향을 줄꺼라 생각한다. 그렇기 때문에 시편의 두께를 압입자국의 깊이에 약 10배 이상으로 하고, 연마할 때 대충하지 않고, 정성을 다해서 해야된다.
② [ 그래프 3 ]을 보듯이 각각의 시편에서도 약간의 오차가 생겼다는 것을 알 수 있다. 나는 여기에도 이유가 있다고 본다. 첫 번째 연마를 빨리해서 시편이 수평이 맞지 않아서 이고, 두 번째는 같은 시편에 여러 번 측정을 하게 되는데, 그 거리가 너무 가까워서 압입자국에 영향을 줘서 그런다고 생각한다. 마지막으로 시편에 불순물로 인해서 오차가 생겼다고 생각한다.
③ 로크웰경도시험은 먼저 기준하중을 걸고 나서 시험하중을 가하는 방식이므로 시험편의 표면이 반드시 브리넬 경도시험때보다 평평하지 않아도 되기 때문에 시험이 좀더 편한거 같고, 그리고 경도값도 직접 눈금판 위에서 읽을 수가 있어서 확대경을 이용해서 압입자국을 측정하는 브리넬경도시험보다 편했다. 또, 시험방법이 다양하기 때문에 연한재료까지 적절하게 측정할 수 있어서 좋은 것 같다.
④ 스케일에 따라서 압입깊이에 영향을 줄거라고 생각한다.
7. 참고문헌
재료시험법 ( p.271 ~ 280 ) 오길환채두병김학윤연윤모송 건장군오 공저 첨단과학기술도서출판 기전연구사
재료기초 실습 ( p.110 ~ 118 ) 김학윤송 건 공저 첨단과학기술도서출판 기전연구사
기계공학시험 ( p.200 ~ 204 ) 강 건박정도김태형 공저 보성각