경도 시험기 가이드: 록웰 및 비커스 방법 설명
A 경도 시험기 일반적으로 제어된 하중 하에서 경화된 압자를 재료 표면에 누르고 결과 압흔의 깊이 또는 크기를 평가하여 국부적인 소성 변형에 대한 재료의 저항을 측정합니다. 경도 테스트는 금속 가공, 열처리 및 재료 공학에서 가장 널리 사용되는 품질 관리 검사 중 하나입니다. 경도는 내마모성, 인장 강도 및 기계 가공성과 밀접하게 연관되어 있어 제조업체는 부품이 재료 사양을 충족하는지 빠르고 비파괴적으로 확인할 수 있습니다.
수십 가지 경도 테스트 방법과 스케일이 존재하지만 Rockwell과 Vickers는 산업 및 실험실 환경에서 가장 널리 지정되는 두 가지 방법으로 남아 있으며 각각 서로 다른 재료 유형, 부품 형상 및 정밀도 요구 사항에 적합합니다. 이 가이드에서는 경도 시험기의 일반적인 작동 방식, Rockwell 경도 시험기의 단계별 사용 방법, Vickers 경도 시험기와 다른 시험 방법의 차이점을 다룹니다.
경도 시험기의 작동 원리
방법에 관계없이 모든 경도 시험기는 동일한 기본 원리로 작동합니다. 즉, 특정 모양과 재료의 압자를 통해 알려진 힘을 적용한 다음 결과 변형을 측정하여 경도 값을 도출합니다. 테스트 방법 간의 차이점은 인덴터 형상, 적용된 하중, 측정이 기계로 직접 측정한 압입 깊이 또는 하중이 제거된 후 광학적으로 측정된 압입 크기를 기반으로 하는지 여부입니다.
로크웰 테스트는 사용되는 특정 스케일에 따라 다이아몬드 콘이나 경화 강철 볼을 사용하여 압입 깊이를 직접 측정하고, 기계가 작은 하중과 큰 하중 적용 사이의 깊이 차이에서 자동으로 값을 계산하기 때문에 거의 즉시 경도 판독값을 생성합니다. 이와 대조적으로 Vickers 및 브리넬 테스트는 일반적으로 현미경이나 통합 광학 측정 시스템을 사용하여 재료 표면에 남아 있는 압흔의 물리적 치수를 측정하고 측정된 압입 영역에서 경도를 계산하는 방법에 의존합니다.
특정 재료 및 응용 분야에 적합한 경도 시험기와 스케일을 선택하는 것은 재료의 예상 경도 범위, 테스트 조각의 두께 및 표면 마감, 응용 분야에 빠른 생산 현장 점검이 필요한지 또는 정밀한 실험실 수준 측정이 필요한지 여부를 포함한 요인에 따라 달라집니다. Rockwell용 ASTM E18 및 Vickers용 ASTM E92와 같은 테스트 표준은 제조업체와 실험실이 추적 가능하고 반복 가능한 결과를 위해 따라야 하는 정확한 절차, 하중 및 교정 요구 사항을 정의합니다.
로크웰 경도 시험기 사용 방법
로크웰 경도 시험기를 올바르게 사용하려면 시험편을 준비하는 것부터 시작해야 합니다. 시험할 표면은 깨끗하고 평평해야 하며, 판독값을 왜곡할 수 있는 스케일, 산화 또는 표면 불규칙성이 없어야 합니다. 사소한 표면 오염이라도 결과를 크게 왜곡할 수 있기 때문입니다. 시험편을 기계의 모루에 놓고, 시험할 재료 유형과 예상 경도 범위에 따라 올바른 스케일별 하중과 함께 더 단단한 재료에는 다이아몬드 콘, 부드러운 재료에는 강철 볼 등 적절한 압자가 선택됩니다.
테스트 과정 자체는 2단계 하중 순서를 따릅니다. 먼저 작은 하중을 가하여 압자를 재료 표면에 단단히 고정시키고 안정적인 기준점을 설정합니다. 그런 다음 주요 하중을 가하고 지정된 체류 시간 동안 재료가 가해진 힘에 완전히 반응할 수 있도록 유지합니다. 작은 하중이 남아 있는 동안 주요 하중이 제거되면 기계는 두 하중 단계 사이의 압입 깊이 차이를 측정하고 해당 깊이 차이는 테스터의 다이얼 또는 디지털 판독값에 표시되는 로크웰 경도 값으로 직접 변환됩니다.
일관되고 정확한 결과를 얻으려면 작업자는 단일 측정에 의존하기보다는 시험편의 여러 지점에서 여러 판독값을 취해야 합니다. 사소한 재료 불일치나 표면 변화로 인해 개별 판독값이 달라질 수 있기 때문입니다. 인접한 압입으로 인해 생성된 응력 장의 간섭을 피하기 위해 테스트 지점을 충분히 멀리 배치하고 인증된 테스트 블록을 사용한 정기적인 검증을 통해 테스터의 교정을 유지하는 것은 시간이 지남에 따라 신뢰할 수 있는 Rockwell 경도 데이터를 생성하는 데 필수적인 방법입니다.
비커스 경도 시험기: 차이점
A 비커스 경도 시험기 정사각형 기반 피라미드 형태의 정밀한 모양의 다이아몬드 압자를 사용하고 선택된 하중에 따라 재료 표면에 압입되며, 로크웰 테스트와 달리 테스트 자체에서 측정된 압입 깊이가 아닌 남겨진 압입의 측정된 대각선 길이로부터 경도 값을 계산합니다. 이러한 광학 측정 접근 방식에는 압입 대각선을 높은 정밀도로 측정할 수 있는 통합 현미경 또는 카메라 시스템이 필요합니다. 작은 측정 오류라도 직접적으로 경도 값의 부정확함으로 이어지기 때문입니다.
Vickers 테스트의 주요 장점 중 하나는 매우 넓은 적용 가능한 경도 범위와 동일한 인덴터 형상을 사용하여 매우 부드러운 금속부터 극도로 단단하고 부서지기 쉬운 재료에 이르기까지 광범위한 재료를 테스트할 수 있다는 것입니다. 이는 서로 다른 규모에 따라 서로 다른 경도 범위에 대해 서로 다른 인덴터와 하중이 필요한 Rockwell 테스트의 경우에는 해당되지 않습니다. 이러한 다용성으로 인해 Vickers 테스터는 장비 구성을 전환할 필요 없이 다양한 재료 유형 및 경도 수준을 처리하는 연구 및 품질 관리 환경에서 특히 유용합니다.
최신 Vickers 경도 시험기에는 압입 이미지를 캡처하고 대각선 측정값과 그에 따른 경도 값을 자동으로 계산하는 자동화된 광학 측정 소프트웨어가 점차 통합되어 역사적으로 수동 현미경 기반 측정의 한계였던 작업자 주관성을 크게 줄였습니다. 이러한 자동화 덕분에 Vickers 테스트는 이전의 수동 측정 접근 방식보다 훨씬 더 빠르고 일관성이 있게 되었으며, 동시에 Vickers 테스트가 얇은 코팅, 작은 부품 및 표면 경화 표면층의 미세 경도 테스트에 선호되는 방법이 되는 정밀한 정밀도와 폭넓은 재료 적용 가능성을 유지했습니다.
압자 유형, 측정 기준 및 일반적인 용도에 따른 일반적인 경도 시험 방법을 비교합니다.
