알루미늄 경도 시험 (브리넬 경도, 로크웰 경도)

목차

1. 경도 시험의 개요

2. 시험 이론

3. 시험편

4. 시험 방법

5. 시험 결과

6. 결과 및 고찰

7. 결론

8. 참고 문헌 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

본문내용

위치시킨다. 엔빌하부에 있는 스크류 핸들을 오른쪽으로 돌려 시험편과 압자와 접촉시키는데, 이때 소침이 적색점 범위 안에 들어오고 대침은 중심수직선상의 좌우 5눈금 이내에 위치시키도록 한다. 그런 다음 게이지 눈금이 SET위치에 정확하게 위치하도록 하고, 트리거 손잡이를 밀어 시험 하중을 가한다. 트리거 손잡이가 정지를 하면 손잡이를 당겨 원래의 위치로 돌린다. 이때 얻어진 경도 값을 우리가 알고 있는 공식이 대입해 압입된 깊이도 구한다. 이와 같은 시험을 2회 반복하여 실시한다.
5. 시험결과
5-1 브리넬 경도시험
브리넬 경도 시험기에서 생긴 압입자국을 확대경을 이용해 측정한 결과 첫 번째 압입자국은 3.85mm, 두 번째 압입자국은 3.7mm의 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과 값을 우리가 이미 알고 있는 하중(500kg)과 압자의 크기(10mm)와 함께 (식2-3)에 대입해 경도 값을 구했다.
HB =
P
(식2-3)
D
(D-√D²-d²)
2
그 결과 첫 번째 시험은 HB 41.29, 두 번째 시험은 HB 44.85을 얻을 수 있었다.
5-2 로크웰 경도시험
로크웰 경도 시험 후 게이지에 표시된 값은 첫 번째 시험은 HRC 42, 두 번째 시험은 HRC 41 을 얻을 수 있었다. 이 결과 값들을 C스케일을 사용했기에 그에 관련된 식에 대입해 압입 깊이도 구해보았다.
HRC = 100 - 500h (7페이지)
그 결과 첫 번째 시험은 0.116mm, 두 번째 시험은 0.118mm 을 얻을 수 있었다.
6. 고찰
6-1 브리넬 경도시험
실험 결과 값이 각각 HB 41.29, HB 44.85로 평균 HB 43.07을 얻을 수 있었다. 이러한 데이터를 DTB-600의 매뉴얼에 나와있는 데이터 표와 비교해 본 결과 첫 번째 압입자국 3.85mm는 HB 41.3, 두 번째 압입자국 3.7mm는 HB 44.9 로 시험해서 나온 결과 값과 거의 차이가 없는 것을 알 수 있었다.
6-2 로크웰 경도시험
로크웰 경도 시험은 처음은 강구로 시험을 진행했었는데 데이터가 HRB 107과 HRB 109가 나와 다이아몬드 콘으로 변경하여 실험을 하였다. 그 결과 첫 번째 시험은 HRC 42, 두 번째 시험은 HRC 41 을 얻을 수 있었다.
6-3 고찰
처음 시험편을 받으면서 정확한 재질을 알 수 없었기 때문에 시험 결과를 이용해 알루미늄의 기계적, 물리적 특성이 나와 있는 표에 대입하여 재질을 역으로 유추해 보았다. 그 결과 우리가 시험에 사용한 시험편은 5005 또는 6063 합금으로 추리할 수 있었다.
일반적으로 5000번대 알루미늄 합금은 알루미늄에 마그네슘을 첨가하여 강도를 높인 경우로 내식성 및 용접성이 높으나 가공성, 특히 압출성 등과 같은 소성 가공과 전기전도도는 낮은 편이다. 5005합금의 주요 성분은 Mg(0.5~1.1%)이고 3003 합금과 비슷한 정도의 강도를 가진다. 또한 내식성, 용접성, 가공성 등이 양호해 차량 내장 등 저응력 부품인 구조재, 조리용 기구, 일반 고용기물, 방충망 등에 사용되고 있다. 하지만 같은 5000계열이라도 모두가 그렇지는 않다. 5083의 경우는 가공경화형 알루미늄 합금 중에서 최고의 강도가 있고, 내식성, 용접성이 좋다. 그런 성질을 이용해 선박, 차량용재, 저온용 탱크, 압력용기 등에 사용된다.
다음으로 예상되었던 6063 합금은 주요 성분이 Mg(0.45~0.9%), Si(0.2~0.6%) 로서 양극산화 대막은 현저하게 양호고, 압축 가공성 우수하다. 따라서 압출형 재료, 건축용 Sach, /Door나 기타 내외장재, 가구용재, 방열판, 전선관, 기타 Sash 등에 사용된다. 일반적으로 기계재료에 많이 사용되는 6061 합금과 비교를 해보면 우선 구리의 함유 여부와 마그네슘, 규소량의 차이가 난다. 6063 함금의 주용 성분은 Mg(0.45~0.9%), Si(0.2~0.6%) 이고 6061 합금의 주요 성분은 Mg(0.8~1.2%), Si(0.4~0.8%), Cu(0.15~0.40%), Cr(0.04~0.35%) 이다. 또한 6061 합금은 내식성, 용접성이 좋고 중간정도의 강도로 냉각 가공성은 열처리합금으로 양호하여 주로 차량, 선박 등의 수송 구조재, 광학기기 등에 사용된다.
7. 결론.
경도(Hardness)란 한 물체가 다른 물체에 의해 변형을 받았을 때 나타나는 저항의 크기로서 공업재료의 평가에 있어서 중요한 항복의 하나이다. 이번 시험을 통해 얻은 경도 값을 통해 지급된 시험편이 5000 또는 6000 계열의 알루미늄 합금 이라는 것을 유추해 낼 수 있었고, 그것을 토대로 이 재료를 이용 가능한 곳도 알아볼 수 있었다.
브리넬 경도 시험기를 이용한 경도 측정은 스크류 핸들과 START 버튼만 조작해주면 되어 손쉽게 시험을 진행할 수 있었지만 압입흔적의 측정을 위해 확대경을 이용해야 했다. 이 확대경을 이용해 측정자의 미숙으로 인한 오차가 발생할 수도 있을 것 같아보였다. 로크웰 경도 시험기를 이용한 경도 측정은 브리넬 경도 시험기보다 조작에 손이 많이 가긴 하지만 결과 값을 바로 읽어 들일 수 있어서 매우 편리했다.
실험한 결과 값들이 약간의 오차가 있는 것을 확인할 수 있었는데, 이것은 시험편의 사용될 면을 선반으로 가공 후 사포로 표면 가공하면서 두 면이 정확하게 평면이 되지 않고 약간의 기울기가 생겨서 발생된 것으로 생각된다. 보다 정확한 시험을 위해서는 시험에 이용될 면의 가공을 더욱 정밀하게 해야 할 것이다.
8. 참고문헌
유호균 외 공저, 재료 시험법, 도서출판 청호, p137~152
정재강 외 공저, 재료 시험법, 선학 출판사, p95~99, 104~108
오길환 외 공저, 재료 시험법, 기전연구사, p247~280
기계용어 편찬회, 실용 기계 용어 사전, 일진사
대경테크 http://www.dktt.co.kr
대지 비철금속 http://www.al13.co.kr
국가표준정보종합센터 http://www.standard.go.kr
코랄코 코퍼레이션 http://www.koralco.co.kr/
가야 금속 http://www.kayabrass.co.kr/aluminum.htm

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