로크웰 경도 시험: 원리, 적용 분야 및 한계

로크웰 경도 시험 원리와 방법(HR)

로크웰 시험은 제어된 하중에서 생기는 영구 압입 깊이를 두 단계로 측정합니다.

1. 예비 하중(Preload): 초기 3–10 kgf의 힘으로 기준점 “0”을 설정해 표면 불균일의 영향을 줄입니다.
2. 주 하중(Major Load): 스케일에 따라 15–3,000 kgf의 추가 하중을 가한 뒤 제거하고 예비 하중은 유지합니다. 주 하중 전후의 깊이 차이로 경도를 계산합니다.

계산식:

여기서:

• N 및 h: 스케일별 상수.
• d: 깊이 차이(mm).

스케일 및 압자

로크웰은 30개 이상의 스케일을 두 그룹으로 나눠 사용합니다:

• 일반 스케일(HR):
  • HRC: 다이아몬드 압자, 150 kgf 하중(담금질 경화강, 예: 60–65 HRC).
  • HRB: 1/16인치 초경합금 볼, 100 kgf 하중(알루미늄·구리 등 연질 금속).
• 표면 경도 스케일(HRN/HRT):
  • HR15N: 얇은 재료 또는 표면 경화층에 사용합니다.

베트남 총리가 승인한 국가 경도 측정 표준은 경도 단위를 HRC.

HRC 경도 단위(Hardness Rockwell C)로 표기합니다. 이는 SKD11, SKD61, SCM440, DC11 강재와 같은 재료의 경도를 나타냅니다. 로크웰 경도계의 C 스케일(검은색 표기)은 다이아몬드 원뿔 압자와 150 kg 힘을 사용하며 중·고경도 재료를 측정합니다.

참고: 오차를 피하려면 재료 종류, 두께, 경도 범위에 맞는 스케일을 선택하세요.

응용 분야

• 품질 관리: 자동차, 항공우주 및 공구 제조에서 재료 균일성을 신속히 확인합니다.
• 재료 선정: 경도와 인장 강도의 상관관계로 고하중 지지 성능을 평가합니다.
• 열처리 검사: 강재가 정해진 공정에 따라 경화되었는지 확인합니다.

장점

• 빠른 측정: 몇 초 안에 결과를 얻어 대량 생산에 적합합니다.
• 간편한 시료 준비: 표면 연마가 필요하지 않습니다.
• 비파괴: 작은 압흔만 남깁니다.
• 다용도: 금속, 플라스틱, 복합재에 적용할 수 있습니다.

제한 사항

• 표면 영향: 기름, 먼지 또는 곡면은 결과를 왜곡할 수 있습니다.
• 스케일 간 직접 비교 불가: 서로 다른 스케일의 경도값은 직접 비교할 수 없습니다.
• 압자 마모: 다이아몬드 압자는 장기간 사용하면 정확도가 낮아집니다.
• 두께 제한: 시료 두께는 압흔 깊이의 10배여야 합니다.

최근 개선 사항

• 자동화:자동 측정기(예: Affri Dako Jominy)는 터치스크린과 자동 하중 전환 기능을 갖췄습니다.
• 휴대용 장비: 대형 부품을 현장에서 검사할 수 있습니다.
• 높은 정확도: 이중 하중 센서와 고급 소프트웨어로 오차를 줄입니다.

다른 시험 방법과 비교

권장 사용 방법

• 기준 블록으로 정기 교정합니다.
• 시료 표면을 깨끗하고 평평하게 만듭니다.
• 변형을 방지하도록 하중 유지 시간을 준수합니다.

경도 환산표

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