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로크웰경도 A+ 레포트

로크웰경도시험담당과목 :담당교수 :학과 :학반 :학번 :성명 :제출일자 : 2014. 6. 9 (월)목 차? 서 론1. 이론③, ④▣ 경도시험의 목적③▣ 로크웰경도시험의 원리③▣ 로크웰경도시험의 특징④▣ 시험편④? 본 론2. 시 험④, ⑤▣ 시험 시 주의사항④▣ 시험방법⑤? 결 론3. 시험결과⑥4. 고 찰⑥1. 이 론▣ 경도시험의 목적경도시험의 목적에는 사용 재료의 경도 값을 알고자 하는 경우, 경도 값으로부터 강도를 추정하고 싶은 경우 또는 경도 값으로부터 시험편의 가공 상태나 열처리상태를 비교하고 싶은 경우 등이 있다. 재료의 단순 경도 값을 알고자하는 경우에는 적절한 시험방법을 선택하면 된다. 그러나 경도 값으로부터 강도를 추정하는 경우에는 근본 목적이 강도의 추정이므로 침탄처리 등의 표면 처리된 시험편이나 가공경화가 많이 일어나는 재료에 있어서 가공에 의한 표면경화가 나타난 시험편은 경도 값으로부터 강도를 추정하는 데에는 문제가 있다. 경도 값으로부터 시험편의 가공 상태나 열처리상태 등을 알고 싶을 경우에는 그에 따라 적절한 경도 측정 방법을 결정해야 하는데, 우리는 비커스, 로크웰, 브리넬 등의 여러 가지 경도시험 방법 중 로크웰 경도시험 방법을 통하여 재료의 하중에 대한 변형 정도를 측정하여 재료의 변형 특성을 이해하도록 한다.▣ 로크웰경도시험의 원리로크웰 경도 시험은 간단하고 특별한 기술이 필요하지 않으므로 가장 널리 쓰이는 경도 시험법이다. 이 시험법은 여러 가지의 압입자와 하중을 조합함으로써 사실상 가장 단단한 것에서부터 가장 연한 것까지 모든 금속과 합금을 시험할 수 있는 스케일이다.초기에 가한 기준 하중과 그 후에 가한 시험 하중으로부터 생긴 침투 깊이의 차이로 경도 지수를 결정하며, 기준 하중을 작용시킴으로써 시험의 정확도를 높이게 되었다. 시험 하중과 기준 하중의 양에 따라 로크웰과 가상(superficial) 로크웰의 두 가지 형태가 있다. 로크웰의 경우 미세 하중이 10kgf이고 시험 하중은 60, 100, 150 kgf이다. 가상 로크웰의 경우 기준 하중은 3kgf이고 시험 하중은 15, 30, 45 kgf이다.※ 로크웰 경도 시험기의 압입자의 종류와 크기(표 1)스케일압입자기준하중시험하중경도산출식사용범위A다이아몬드 원추120 DEG,0.2mm10kgf60100-150h열처리강, 합금강, 초경합금D100C150F강구나 초경합금구 직경 1.588mm60130-500h매우 연한재료B100연한재료G150B보다 딱딱한 재료H강구나 초경합금구직경 3.175mm60분말합금Al합금E100K150(그림 1)그림1은 로크웰 경도기에 기준하중을 가하다가 실험하중을 가하고 일정 시간 뒤 실험하중을 제거해서 기준 하중만을 가해 탄성변형부분은 다시 제자리로 돌아가고 소성변형 높이만을 경도로 측정한다.h=h2-h3여기서 나온 h를 경도 산출식에 대입하여 계산하면 경도를 계산할 수 있다.▣ 로크웰경도시험기의 특징1) 경도값이 직접 눈금판 위에서 읽을 수가 있으므로 시험이 간편하다.2) 자국이 작아, 얇고 작은 판이나 경도가 큰 재료부터 연한재료까지 광범위하게 적용함.3) 10kgf의 기준하중상태에서 시작하므로 시험편의 표면 상태를 어느 정도 무시할 수 있 다. 브리넬경도시험에서는 시험편의 측정 표면을 충분히 평활하게 다듬어야 하지만 로크웰 경도 시험에서는 흑피상태 그대로 직접 할 수 있다.▣ 시험편시험편의 두께는 압입자국의 깊이의 8~10배 이상이어야 하고, 경도 측정위치는 인접한 자국의 중심에서 3~4d이상이고, 가장자리로부터 2.5d이상 떨어져있는 것이 좋다. 시험편은 견고한 지지대 위에 밀착되어야 하고 하중은 시험편과 수직이 되도록 가해져야 한다. 시험편의 표면은 산화물이나 불순물이 있어서는 안된다.2. 시 험▣ 시험 시 주의사항1) 시험편의 재질에 따라 적합한 스케일을 설정해준다.2) 시료의 시험면과 이면을 서로 평행하게 한다.3) 시료의 두께는 압자의 자국의 차의 10배 이상으로 한다.4) 시험면은 매끈하게 불순물이 부착되어 있지 않게 한다.5) 시험기는 안전성이 충분히 있는 곳에 놓고 압자 취부축을 연직으로 하여 사용한다.7) 경도를 측정하는 자국의 중심간 거리는 자국의 직경의 4배 이상 혹은 자국의 중심에 서 시료의 주변까지 거리의 2.5배 이상으로 한다.8) 압자를 시료면에 접촉시킬 때는 승강핸들을 천천히 돌려 접촉시킨다.▣ 시험방법그림1 그림2그림4 그림3그림5 그림61) 로크웰경도시험기(그림1)에 전원을 킨다.2) 전원이 켜지면 시험할 재료에 맞춰 압자 및 스케일을 설정한다.3) 시험편(그림2)을 받침대 위에 올리고 위치를 맞춘다.4) 양손으로 천천히 핸들을 돌려 그림3과 같이 시료면을 압자의 선단에 접촉시키고, 계속해서 핸들을 돌려서 시료대를 상승시켜 ‘딸깍’하는 소리가 날 때까지 하중을 가한다.6) ‘딸깍’소리가 나면 돌리던 핸들을 멈추고 약 10초간 유지한다.7) 완료 소리가 나면 그림4와 같이 핸들을 원래의 위치로 되돌려 하중을 제거한다.8) 시험기 화면(그림5)에서 경도값을 확인하여 기록한다.9) 시험편을 시료대에서 꺼낸다.10) 같은 방법으로 (그림6)와 같이 3개의 시험편을 한 시험편 당 5번의 시험을 하여 경도값을 구한다.3. 시험결과시료No. 1No. 2No. 3재질알루미늄황동경강스케일HRFHRBHRG압자1.588mm 강구기준하중10kgf시험하중60kgf100kgf150kgf하중시간10초경도값HRC90.247.9476.98비고89.7/90.0/91.5/89.8/9043.6/49.1/49.2/48.3/49.574.9/77.1/77.1/78.3/77.54. 고 찰지금까지 경도 실험은 이론으로만 배워 와서 실습은 이번이 처음이었는데 시험이 생각보다 간단하다는 것을 알게 되었다. 기계재료시간 경도에 대해서 배웠기 때문에 이론적으로는 어렵지 않았다. 시험에서 우리가 해야 할 것은 시험을 하기 전 시험편의 재질에 따라 압자 및 스케일을 다르게 설정해주는 것, 압자와 닿을 시료면에 이물질을 제거하는 것, 그리고 시험할 때 핸들을 천천히 돌려 압자와 시료면이 닿으면 멈추는 정도였다. 시험편은 알루미늄, 황동, 경강 총 3가지의 시험편으로 사용하였고, 한 시험편당 5번의 시험을 하였는데, 측정위치를 바꾸면서 실행한 다섯 번의 시험이 오차로 인해 매번 경도값이 다르게 나타났다. 오차의 원인을 분석해본 결과, 경도 측정위치는 이미 존재하는 압입자국의 중심으로부터 4d(d는 압입 작구의 직경) 이상, 시편 가장자리로부터 2d이상 떨어져 시험을 해야 앞에서 실시한 실험에 의해 시편의 내부에 남아있는 잔류응력의 영향을 덜 받는다고 설명을 들어, 최대한 고려를 하여 시험에 임했는데 하나의 시편으로 여러 번의 측정을 하다 보니 영향을 완전히 안 받을 수가 없고, 기계가 아닌 사람의 손으로 측정위치를 맞추다 보니 오차가 생긴 것 같다. 또한 압자를 반복적으로 계속 사용하여 압자의 마모도 측정값에 영향을 끼쳤을 것이라 사료된다.

공학/기술| 2014.06.11| 6페이지| 1,000원| 조회(310)

경도시험, 쇼어경도, 비커스경도, 브리넬경도

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인장시험레포트

인장시험담당과목 :담당교수 :학과 :학반 :학번 :성명 :제출일자 : 2014. 6. 9 (월)목 차? 서 론1. 시험이론③▣ 인장시험이란?③▣ 인장시험의 목적③? 본 론2. 시 험③,④▣ 인장시험에 필요한 물품③▣ 시험방법④? 결 론3. 시험결과⑤▣ 시험편의 응력-변형률 선도 해석⑤4. 고 찰⑥1. 시험이론▣ 인장시험이란?인장시험이란 재료를 잡아 당겨서 그 재료의 인장력을 측정하는 것을 주로 목적으로 하는 시험을 말한다. 인장 시험으로 재료의 기계적 성질 즉, 탄성적 성질, 소성 거동, 비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 파단강도 등을 판단 할 수 있다. 이 실험을 통해서 인장 시험기의 원리 및 구조를 이해하고 그것을 통해 응력 변형률 선도를 구할 수 있다. 이 응력 변형률 선도를 이해할 수 있으며 재료의 연성인지 취성인지, 또 이 재료의 탄성변형구간, 항복구간, 변형경화구간, necking구간 등을 설정할 수 있고 그에 따른 탄성계수, 비례한도, 항복점, 극한강도, 파단강도 등을 읽어낼 줄 안다.▣ 인장시험의 목적인장시험은 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험 중에서 가장 기본적인 시험으로써 재료의 기계적 성질 중에서 탄성과 소성을 평가하는 중요한 시험방법이다. 인장시험의 장점은 시편에 걸리는 응력의 분포가 잘 해석되어 있으며 손쉽고 경제적으로 시험을 수행할 수 있는 점이다. 일반적인 측정으로는 응력-변형 선도를 작성하여 최대하중, 인장강도, 항복강도, 내력(0.2% 연신율에 상응하는 응력), 연신율, 단면 수축률 등을 구한다. 정밀측정으로는 비례한도, 포아송비 탄성한도, 탄성계수 등을 측정한다. 이와 같은 여러 가지 특성은 재료가 규격에 합당한가를 판단하는 기초자료, 여타 다른 소재의 대체 가능성 검토, 생산품의 품질관리 자료, 신소재 개발의 기초자료 등으로 사용된다.2. 시 험▣ 인장시험에 필요한 물품① 버니어 캘리퍼스(그림1)② 만능재료시험기(그림2)③ SM-45C 시험편(그림3)④ V-block(그림4)⑤ 하이트게이지(그림4) 그림 1그림2 그림3 그림4▣ 시험방법1) SM-45C 시편에 보드마카로 파단 될 부분을 색칠한다. (그림3)2) 시편을 V-block에 대고 전체높이의 절반길이에 맞춰 하이트게이지로 긋는다.3) 절반길이를 기준으로 위, 아래로 10mm간격으로 선을 긋고, 버니어 캘리퍼스로시편의 직경을 측정한 후 단면적을 계산한다. (그림4)4) 그림4와 같이 시험편을 만능재료시험기에 일정한 길이로 위쪽부터 척에 물리고, 다음 아래쪽을 척에 물린다.5) 만능재료시험기와 연결된 PC의 프로그램으로 0점 조절 후 서서히 하중을 가하여 시험편을 파단 될 때까지 하중을 가한다.6) 그림6와 같이 파단된 2개의 시편을 꺼내 파단부의 지름을 측정하여 기록한다. 7) 연결된 PC의 프로그램에서 응력 변형률 선도를 확인한다.(그림7)그림 5 그림 6그림 73. 시험결과실험 전실험 후표점거리20mm28mm직경14mm10.56mm단면적153.9㎟87.58㎟연신률35%단면 수축률43%최대하중10968.10 kgf = 107487.4N/㎟극한강도71.25 kgf/㎟ = 698.25N/㎟항복하중7539.91 kgf = 73891.1N/㎟항복강도48.98 kgf/㎟ = 480N/㎟▣ 시험편의 응력-변형률 선도 해석그래프(그림7)에서 볼 때 비례한도 이상으로 하중이 증가함에 따라 변형률은 응력의 증가량에 비해 빨리 증가하게 되는데 그 지점을 항복점이라 하고 그 지점의 강도를 항복강도()라고 한다. 그 항복점이 도달하기 전 구간을 탄성변형구간이라고 하는데 그래프에서 볼 때 초반 데이터는 완만한 곡선을 그리다가 가파르게 상승하는 구간이 나오는데 그 점부터 항복점까지가 탄성변형구간이라고 보면 된다. 탄성변형구간을 넘어가는 구간부터는 변형률이 다시 0 으로 돌아가지 않게 영구적으로 변형되게 되는데 이를 소성변형 또 이 구간을 소성변형구간이라고 한다. 소성변형은 응력의 최댓값에 의해서 뿐만 아니라, 하중이 제거되기 전의 경과시간에 의해서도 영향을 받는데 소성변형의 응력 영향 부분을 슬립(Slip)이라 하고, 시간과 온도의 영향 부분을 크리프(creep)라고 한다.Necking현상그래프에서는 응력이 최대인 부분이 나오게 되는데 이를 극한강도()라고한다.극한강도부근에서부터는 Necking 현상 (물체가 하중에 의해 형상이 잘록해지는 현상-사진) 이 일어나게 된다. 또 극한강도 이후에서는 부재가 견딜 수 있는 전하중이 실제로 감소하게 되는데 이것은 단면적의 감소에 의한 것이지 재료의 강도 손실에 의한 것은 아니다.그리고 그래프에서는 극한강도 이후에 어느 시점에 도달하면 물체가 파단 되는 것을 볼 수 있는데 그 지점을 파단강도()라고 한다.4. 고찰이번 시험은 시험기에 시편을 직접 장착해보고 시험과정을 볼 수 있어서 책에서 배울 때 보다 쉽게 이해할 수 있었다. 모든 시험에서 그렇듯 기계가 아닌 손으로 하는 작업에는 조금씩 오차가 생겨서 완벽하지는 않았지만 대체적으로 만족스러웠다. 인장시험기를 사용하여 재료의 탄성계수, 항복응력, 인장강도, 연신율 등을 측정하였다. 이번 실험에서 응력을 주어 어느 정도 변형이 일어나는지 응력-변형율 선도를 실시간으로 볼 수 있었는데, 기계가 그려주는 그래프가 점점 우리가 배웠던 응력과 변형율의 그래프에 가깝게 그려졌으며 이론으로 배웠던 것들이 실제 실험에서도 그러함을 알 수 있었다. 인장시험 중 시험편을 분석해보면 파단되기 전 파단부위가 잘록하게 되는 넥킹현상이 있었고, 인장된 부분이 색이 변하였다. 그립이 잡고 있던 부분은 색이 변하지 않은 것으로 보아 인장 시험 시 인장되는 부분은 시험편의 가운데 얇은 부분에서 인장이 일어나는 것 같다. 시험편이 끊어질 때는 둔탁한 소리로 ‘퍽’하면서 파단이 되었는데, 이는 함께 붙어 있던 분자들이 떨어지면서 결합에너지가 방출되어 열과 소리가 발생한 것으로 예상된다.

공학/기술| 2014.06.11| 6페이지| 1,000원| 조회(217)

경도시험, 시험, 기계

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샤르피충격시험 A+ 레포트 평가A좋아요

샤르피 충격시험담당과목 :담당교수 :학과 :학반 :학번 :성명 :제출일자 : 2014. 6. 9 (월)목 차? 서 론1. 이론③,④▣ 샤르피 충격시험③▣ 충격시험의 목적③▣ 시험관련식④? 본 론2. 시 험④,⑤▣ 시험준비④▣ 시험방법④,⑤▣ 시험 시 유의사항⑤? 결 론3. 시험결과⑤4. 고 찰⑥1. 이 론▣ 샤르피 충격 시험 (charpy Impact Test)샤르피 충격시험은 전자식 해머 운동에 의한 충격 시험이다. 시편을 놓고 해머를 일정 높이까지 들어 올렸다가 놓으면, 해머는 시험편을 파괴하고 반대쪽으로 튀어 오르게 된다. 이 때 처음 해머를 들어 올렸을 때의 해머의 위치 에너지와 반대쪽으로 튀어 올랐을 때의 위치 에너지의 차가 시편을 파괴하는 데 소요된 충격 에너지라고 할 수 있다. 이를 시편의 단면적으로 나눈 값을 충격치라고 하고, 이는 재료의 인성을 측정하는 데 사용된다. 샤르피 충격 시험은 인장력이 크게 작용하게 된다. 시험에 사용되는 시편의 크기가 10x10x55mm이고, 중앙에 V자형 또는 U자형의 노치를 붙인다.▣ 충격시험의 목적기계, 구조물에는 충격하중을 받는 경우가 적지 않으며, 이러한 충격하중에 대한 강도는 정적인장시험으로부터 구할 수 없다. 왜냐하면 정적인장시험에 있어 연신율 또는 단면 수축률이 큰 재료라고 해서 반드시 충격에도 강하다고 할 수 없기 때문이다. 파괴역학의 개념이 발달하기 이전부터, 충격파괴 인성시험은 빠르고 저렴하며 간단하기 때문에 구조 재의 파괴거동을 결정하는데 있어서 가장 폭넓게 사용 되어왔다.특히 온도에 따른 재료의 취성천이 과정을 손쉽게 알아 볼 수 있다는 점은 충격시험의 가장 커다란 장점이라 할 수 있다. 일반적으로 충격시험은 재료의 연성 또는 인성의 판정을 위한 것으로 저온 취성, 노치 취성 등의 성질을 파악 할 수 있다. 시험편은 표준 astem(e-23)시험편을 사용한다. 충격시험은 시험편의 충격저항을 시험하는데 있다. 시편을 충격적으로 파단 시켜 파단 될 때까지 흡수되어 에너지의 많고 적음으로써 재료의 인성(toughness) 및 취성(brittleness)을 판정하기 위한 것이다. 재료의 이러한 성질은 가해지는 하중의 속도에 영향을 받는데 인성은 인장시험, 즉 정적인 시험을 통해서 어느 정도 결정을 할 수 있으나 인장 시험만으로는 구별이 안된다.그러므로 이러한 재료의 특성을 정확히 판정하기 위해서는 정적인 시험 외에 동적인 충격시험이 필요하다. 또, 일반적으로 건축물 구조물에는 충격하중이 가해지는 경우가 많은데, 이러한 재료의 시험에 있어서는 인장시험보다는 충격시험이 더욱 중요함을 알 수 있다. 실제로 사용되는 기계부품, 구조물에 대한 충격시험에서는 하중이 작용하는 방식에 따라 충격 인장, 충격 압축, 충격 굽힘, 충격 비틀림 등으로 구별한다.▣ 시험관련식1 시편에 흡수된 충격 흡수 에너지값 2. 샤르피 충격값E=WR(COS beta `-`COS alpha ) U={E} over {A} a. W : 해머의 무게 (30kg`` TIMES `9,8m/s ^{2} = 294N)b. R : 회전축에서 해머까지의 거리 = 0.9m a. E, 흡수된 에너지c.alpha : 파단 전 해머 높이에 대한 각도 b. A, 시편의 노치부의 단면적d.beta : 파단 후 해머 높이에 대한 각도 (1cm` TIMES 0.8cm`=`0.8cm ^{2})2. 시 험▣ 시험준비샤르피 충격 시험기 V노치 시험편 (대경기계 DTI-603b)시험편을 지지대 중앙에 놓는다.(이때 V홈이 타격되는 부분 반대쪽으로 올 것!)샤르피 충격시험기의 전원을 켜고 시험기와 연동된 PC에 프로그램을 실행시킨다.▣ 시험방법안전핀을 제거한다.시작버튼을 누른다.시험기에서 시험편을 제거한다.시험이 끝나면 다시 안전핀을 끼운다.연동된 PC에서 결과값을 확인한다.▣ 시험 시 유의사항1) 샤르피 충격 시험기를 다루는 데 있어서는 여러 위험요소가 존재하기 때문에, 되도록 한 사람이 작동하는 것이 좋다.2) 정확한 시험을 위해서는 시편을 양단 힌지에 올릴 때 반드시 해머가 충격을 가하는 곳이 정중앙에 위치하도록 하며, 지면과 수평을 유지하도록 한다.3) 시험 전에 꼭 안전핀을 제거하고, 시험 후에는 꼭 안전핀을 다시 꼽는다.4) 해머가 완전히 멈추고 제 자리로 복귀하면 시험편을 꺼낸다.3. 시험결과V노치파단 전 해머각도파단 후 해머 각도Energy JouleStress(㎟)단면적No. 1139.61º131.11º28.01J0.35㎟80㎟No. 2139.61º133.70º18.62J0.23㎟80㎟시험 후 시험편4. 고찰이번 시험은 샤르피충격시험기를 이용하여 노치가 있는 시편을 α값이 139.61? 로 일정한 높이에서 해머로 충격하여 파단하고 그 때의 흡수한 위치에너지를 구하고 해머의 위치에너지에 의해 시편에 가해지는 충격치를 알아보는 실험이었다. 이전에 했던 시험보다 시험방법이 간단하게 보였으나 안전케이지가 없었으면 조금 위험한 시험이겠다라는 생각이 들었다. 수업시간에 배운 내용으로는 해머무게와 중심에서 해머 암까지 길이, 시험 전 해머각 그리고 시험 후 해머각으로 흡수에너지를 직접 계산해야 된다고 배웠는데 우리학교 충격시험기는 최신식이라 시험 후 시험기와 연동된 PC프로그램에서 바로 결과값이 자동으로 계산되어 나와서 참 편리했다. 시험과정에서 시험의 진행은 정석대로 진행하였으나 두 번의 시험의 결과값이 달랐다. 그 이유를 분석해본 결과, 시험과정에서 오류가 있기 보다는 시편의 가공 상태, 또 우리 조가 받은 두 개의 시험편의 V노치 홈의 길이가 달랐는데, 그 영향을 받아서 오차가 생겼을 것이라 생각된다. 그리고 첫번째 시험에서는 위 과 같이 파단 되지 않았으나, 두 번째 시험에서는 시험편이 완전히 파단 되었는데 그것 또한 오차의 원인이 된 것 같다. 시험과정 중에 있었던 오차 원인으로는 시험 중 노치부의 타격점 차이가 오차의 원인이 될 수 있다고 생각한다. 사람의 손으로 중심을 맞추다보니 중심을 정확히 맞추지 못했던 것 같다. 이번시험에서 아쉬웠던 점은 시험편의 온도나 홈의 모양에 따라서 결과값이 달라진다고 배웠었는데 V노치가 아닌 U노치로도 시험을 해보고 싶었고, 상온상태의 시험편이 아닌 고온, 저온상태의 시험편도 시험해보고 싶다는 생각이 들었다.

공학/기술| 2014.06.11| 6페이지| 1,000원| 조회(805)

인장시험, 경도시험, 샤르피, 기계공학시험

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