기계공학 실험 - 경도 실험
분야
hwp- 금속 등 재료의 비교 경도를 결정하는 시험. 경도 시험기를 사용하여, 시험편 또는 제품의 표면에 일정한 하중으로 일정 모양의 경질 압자를 압입하든가 또는 일정한 높이에서 해머를 낙하시키는 등의 방법으로 경도를 측정하는 시험이다. 재료의 압입저항, 반발저항, 마모저항 등을 측정하기 위한 시험으로, 인장시험과 함께 재료의 기계적 시험법으로 널리 사용된다. 시험법은 압입 경도시험법, 충격 경도시험법, 긁기 경도시험법의 3가지가 대표적이며 브리넬(Brinell), 로크웰(Rockwell), 쇼어(Shore), 비커스(Vickers) 경도가 유명하다.
2. 실험 목적
- 경도시험의 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 추정하는데에는 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 여러가지 경도시험 방법 중 로크웰 경도시험 방법을 통하여 재료의 하중에 대한 변형 정도를 측정하여 재료의 변형 특성을 이해하도록 한다.
3. 관련이론
1) 강도(strength)
- 재료에 하중이 걸린 경우, 재료가 파괴되기까지의 변형저항을 그 재료의 강도라고 한다. 인장강도 압축강도·굽힘강도·비틀림강도 등이 있다.
인장강도는 시험편을 서서히 잡아당기는 인장시험으로 측정하며, 압축강도는 짧은 기둥모양의 시료에 축방향으로 압축하중을 가하여 측정한다. 비틀림강도는 둥근 기둥모양의 시료가 비틀림에 의해 파괴되었을 때 가해진 비틀림 모멘트로부터 계산에 의해 구한다.
