로크웰 경도시험(Rockwell hardness test)1. 실습목적로크웰 경도 시험기의 원리, 구조, 기능, 조작법 등을 이해하여, 주어진 금속재료의 로크웰 경도를 정획히 측정하고, 또 활용할 수 있는 능력을 갖게 한다.2. 사용기기 및 재료가. 로크웰 경도 시험기- 품명 : 로크웰 경도계- 규격 : 600×600m/n- 관리번호 : 1973-0116- 분류번호 : 6635041-0004나. 경도 표준 시험편 (C B 스케일용)다. 시료 : 탄소강 1ea, Cu합금(타 조 실험Data 활용)라. 경도 환산법3. 예비지식가. 경도시험(Hardness Test)경도시험은 인장시험과 더불어 금속재료의 기계적 시험법 중에서 가장 중요한 것이다. 근래 공구와 같은 경질재료 뿐만 아니라 건축을 비롯한 각종 구조물, 내화물, 광물 등에도 점차 경도 문제가 증가되어 가고 있다. 경도라는 용어에 대한 보통 설명은 압력저항, 반발저항, 마찰저항 등으로 나타나는데, 시편에 규정된 일정한 물체를 일정한 힘으로 눌렀을 경우, 경도는 경험적으로 인장강도에 비례한다.기계 공업상, 경도 시험은 제품의 검사 방법으로서 일상적으로 사용되는데도 불구하고, 경도의 개념을 경험적으로 알 수 있어도 확실히 정의하는 것은 곤란하다. 일반적으로 재료의 작은 부분에 힘을 가하여 변형시킬 때, 재료가 나타내는 저항력이라고 생각된다. 저항력이 큰, 즉 딱딱한 재료는 강도와 내마모성이 크고, 신율과 단면수축율이 작으므로 그 기계적 성질도 추측할 수 있다. 측정방법은 사용목적, 시료편의 재질 등에 따라 여러 가지 종류가 있기 때문에, 경도는 「-식 경도」로 나타내며 그 각각의 경도에는 많은 경우, 이론적인 연관성이 없고 단위도 붙이지 않는다.. 경도시험법은 방법에 따라 3가지로 분류한다1 압입저항 : 압자로 시편을 누를 때 변형에 의한 저항의 크기로 경도를구함. (Rockwell, Brinell, Vicker's 등)2 반발저항 : 낙하 또는 충격에 대한 압자의 반발정도로 경도를 나타냄(Shore 등)3 마모저항 : 시편끼리 또는 시편을 단단한 물체로 긁었을 때의 흠으로경도를 비교하는 방법 (마르텐스 등)나. Rockwell 경도시험정각 120°의 다이아몬드로 된 원추체(다이아몬드 콘이라고 한다)나 직경 1/16인치(1.588mm)의 강구를 선단에 붙인 압자를 소정의 하중으로 시험편을 압입하고, 그 깊이를 직접 경도로 읽을 수 있는 방법을 로크웰 경도(Rockwell hardness)시험이라고 한다. 시험편을 앤빌위에 놓고, 핸들을 돌려 압자에 가까히 한다. 시료면에 압자가 접하며, 초하중용 스프링이 압축된다. 이때 압자는 위쪽으로 움직이지만, 이것에 의해 다이얼 인디케이터의 바늘이 회전하다. 압자와 하중이 직접 접촉하도록 할 때, 초하중용 스프링에 의해 10㎏의 하중이 압자에 주어지고, 이것에 의해 압자가 약간 시험편으로 압입된다. 다이얼 인디케이터에는 보통 2개의 바늘이 있지만, 그 중 작은 쪽의 바늘은 눈금표점의 위치까지 움직이며, 이것에 의해 10㎏의 초하중이 걸린 것을 알 수있다. 다이얼 인디케이터의 베젤(bezel)을 돌려 장침의 위치에 SET라고 쓴 눈금(B:30, C:0의 위치)에 맞춘다. 다음에 트리커를 조용히 돌린다. 이것에 의해 주하중이 하중축, 압축축을 거쳐서 압자에 전달되고, 압자가 압입된다. 부하속도는 오일 댐퍼로 조절된다. 규정하중이 부하되고부터 약 30sec경과후에 트리거를 원 위치로 되돌리고, 주하중을 제거한다. 이 상태에서 압자는 탄성적으로 약간 상승하지만, 초하중의 10㎏만큼 만은 스프링에 의해서 하중이 걸려 있다. 이 때 장침이 가리키는 눈금을 읽어 들이면, 초하중과 시험하중으로 인하여 생긴 자국의 깊이차 h를 나타내는데, 이것을 로크웰 경도라 한다. 눈금판에는 2중으로 눈금이 붙어 있다. 바깥쪽은 C스케일, 안쪽은 B스케일이라고 하며 C란 diamond cone을 의미하고 B란 steel ball을 의미한다. 전자에서는 150㎏, 후자에서는 100㎏의 하중이 사용된다. 만약 다이아몬드 콘 압자를 사용하고 150㎏을 부하하였을 때, C숫자가 70이었다고 하면, 이것을 로크웰 경도 C70 이라고 하며 HRC70(또는 70HRC)라고 기술한다. B스케일, C스케일은 알파벳을 연상시키므로 사용한 압자와 하중의 조합에 의해서 여러 가지의 스케일이 사용되고 여기에 알파벳의 기호를 붙혀서 호칭한다. 단 KS에는 B 및 C가 규정되어 있다. 경도 표시법이 있으며, 초경합금에 대해서는 A스케일이 규정되어 있다. 문자판의 C스케일은 흑색으로 0에서 100까지, B스케일은 적색으로 30에서 130까지의 눈금이 있으며,. 각 눈금은 1/500mm의 깊이에 상당한다. 따라서 B스케일을 사용하였을 때의 경도는 자국의 깊이를 h mm라고 하였을 때 (130-500h)이며, C스케일의 경우는 (100-500h)로 주어진다. 시험편의 양면은 원칙적으로 평면이어야 하며, 서로 평행하고 깨끗이 하는 것이 중요하다. 압입자의 고정이 불완전하면 오차가 발생한다. 그러므로 압입자의 강구를 교체한 경우에는 시험기의 최대하중을 걸어 예비시험을 한 뒤에 사용한다. 시험할 때 시험편 간의 자국들간의 거리는 적어도 4d이상(d는 홈의 직경), 또한 시료의 가장자리에서 2d이상인 것이 바람직하다. 초하중 작동시에 표준하중(10㎏)을 서서히 가한 후 지침에 눈금판의{세트점을 맞춘다. 이 때 허용되는 지침의 기울기는 좌우 5눈금 이하로 하고, 이 범위를 넘어 지나치게 도는 기준하중이 과대하므로, 이것을 무효로 하고 다시 새로운 위치에서 하여야 한다.[ 그림 - Rockwell hardness test 원리 ]KS에 의한 경도 수치는 정수 제1자리로 한다. (예:HRB 70) 단, HRC가 50 이상인 경우는 소수 제1자리를 이사삼입하여 0.5단위로 정리한다.(예: HRC 59.5)ex) A재료 → B" → 70({H_R B70 )B재료 → C" → 50({H_R B50 )계산: HR"C" HR"B"50 70HRC=100-500h HRB=130-500h50=100-500h 70=130-500hh=50/100=0.1mm h=60/500=0.12mm시험편의 두께는 자국 깊이의 10배 이상이어야 한다. 이 최저 두께 t는 다음의 식에 의해 추정된다.B스케일 t=(130-HRB)·10/500 = (130-HRB)/50(mm)C스케일 t=(100-HRC)·10/500 = (100-HRC)/50(mm)[ 표 - 로크웰 경도의 스케일 ]{스케일누르개기준하중(㎏)시험하중(㎏){경도 H_R을 구하는방법h는 압입자국의 깊이(㎜)적 용 재 료C▽형꼭지각120°꼭지반지름0.2㎜의다이아몬드10150100-500h흑색눈금(0-100)B 100이상의 굳은 재료로서C 70이하인것(c 0.5%, 중,고탄소강,열처리된합금)B∪형지름1/16 의강구(1.588mm)10100130-500h적색눈금(30-130)어니일링한 상태의 강이며B 100에서 B0의 경도의재료(c 0.3%, 저탄소강,비철합금)4. 실험방법로크웰 경도는 소정의 누르개에 기준하중을 작용시켜 오목부를 만들고 계속하중을 증가시켜 시험하중까지 가하며 일정시간 유지시킨 후 다시 기준하중으로 되돌려 놓았을 때 전후 2회의 기준하중에서의 압입자국의 깊이 0.002mm가 경도치의 단위가 되며 그에 해당된다. 120°다이아몬드 원추 또는 구형의 강구 압흔자를 이용하여 기준하중을 가하고 여기에 다시 하여 시험하중을 만들면 탄성변형은 회복되고 소성변형만 남게 된다.가. 시험편의 준비1 시험편은 양쪽 두면을 평행하게 다듬질 한다.(사포를 이용)2 시험편은 하중을 받아 뒷면이 하중의 영향으로 볼록하게 나오지 않게 충분 한 두께를 가져야 한다.나. 시험1 시험재료의 성질에 따라 적당한 스케일을 선정한다(누르개 및 시험하중)2 시험편을 정확히 시료대 위에 놓고 승강 핸들을 천천히 돌려서 누르개를 시 험편에 접촉시킨다.3 더욱 승강 핸들을 돌리면, 누르개가 시험편을 파고 들어가 다이얼의 단침이 짧은 선에 일치하면 기준하중이 걸리게 된다.4 이때 장침이 멈춘위치(수직위치에서 좌우 5눈금이내가 좋음)에 다이얼의 외 륜을 돌려 C스케일은 0에 B스케일은 30에 맞춘다.5 다음 부하 핸들을 조용히 넘어뜨리면 시험 하중이 걸린다.6 장침이 움직이는 상태를 주시하며 정직상태가 되면 약 30초 정도가 지난후 에 핸들을 처음 위치에 돌려 놓는다. 이때에 시험하중이 제거되어 기준하중이 된다.7 이때 장침이 머무는 곳이, 지시하는 HRC이다.8 시험기에 따라서, 누르개가 다이야몬드일 때는 검은 눈금, 강구일 때는 붉은 눈금을 읽는다.9 나온 경도값을 기록하고 평균을 구하여 재료의 경도값을 타 재료와 비교 검 토한다.
