개념 한 쪽
가스텅스텐아크용접기능사 경도시험 — 압입과 반발, 비커스 공식 Hv = 1.854×p/d²
이 개념의 문항은 경도시험기가 무엇을 재는지, 쇼어 경도가 어떤 방식인지, 비커스 경도 공식이 어떤 꼴인지를 묻는다. 경도시험은 재료의 단단함을 재는 기계적 시험이며, 브리넬·로크웰·비커스는 압입식, 쇼어는 반발식이다.
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뜻
경도시험은 재료가 얼마나 단단한지를 재는 시험이다. 시험편에 압자를 눌러 자국을 남기거나 추를 떨어뜨려 튀어 오르는 높이를 재는 방식으로 경도를 숫자로 나타낸다.
경도시험기는 재는 방식에 따라 둘로 갈린다. 브리넬은 강구를 눌러 생긴 자국의 면적으로, 로크웰은 누른 깊이로, 비커스는 다이아몬드 정사각뿔(피라밋) 압자로 눌러 생긴 자국의 대각선 길이로 경도를 구한다. 이 셋은 모두 압자를 눌러 자국을 남기는 압입식이다. 반면 쇼어는 강구 또는 다이아몬드 추를 일정한 높이에서 떨어뜨려 튀어 오르는 높이로 경도를 재는 낙하 뛰어오름(반발)식이며, 재료의 탄성변형에 대한 저항을 경도로 나타낸다. 딱딱한 재료일수록 더 높이 튀어 오른다.
비커스 경도의 기본공식은 Hv = 1.854 × p/d²이다. p는 하중(kgf), d는 피라밋 자국의 크기를 나타내는 값이며, 계수 1.854에 하중을 곱한 값을 자국 크기의 제곱으로 나눈다. 지문에 따라 d를 자국의 표면적으로 적기도 하는데, 어느 표기든 자국이 작을수록 d²이 작아져 경도값이 커진다는 원리는 같다. 계수를 1.1로 적거나 분자와 분모를 뒤집은 식은 이 구조와 어긋난다.
시험의 성질도 함께 확인한다. 경도시험은 힘을 가해 단단함을 재는 기계적 시험이고, 부식 시험은 부식 환경에서의 내식성을 보는 화학적 시험이라 기계적 시험에 들지 않는다. 인장·굽힘·충격·피로 시험도 힘을 가하는 기계적 시험이다.
시험기와 시험 종류의 짝도 함께 익힌다. 샤르피와 아이조트는 노치 시험편을 해머로 때려 인성을 재는 충격시험기이고, 인장시험은 만능재료시험기로 잡아당기며, 피로시험은 반복하중을 주는 장치를 쓴다. 굽힘시험은 시험편을 구부려 연성과 결함을 본다. 경도시험기는 이들과 기기부터 다르다.
예제
선지 판단은 측정 방식과 기기의 짝에서 갈린다. '낙하'와 '뛰어오름'이 보이면 쇼어를 고르고, '자국의 면적'은 브리넬, '누른 깊이'는 로크웰, '대각선 길이'는 비커스로 연결한다. 쇼어를 압입식으로 적거나 브리넬을 반발식으로 뒤집은 선지는 방식이 바뀐 것이다. 비커스 공식을 물으면 Hv = 1.854 × p/d²를 기준으로 삼아, 계수가 1.1인 식이나 d²을 분자로 올린 식을 지운다. 기계적 시험이 아닌 것을 물으면 부식 시험을 고르고, 인장·굽힘·경도·충격·피로는 힘을 가하는 기계적 시험이므로 소거한다. 샤르피 시험기를 경도시험기로 적거나, 경도시험으로 연성과 결함을 조사한다고 한 선지도 기기와 목적의 짝이 틀렸다.
자주 묻는 물음
- 쇼어 경도는 어떤 방식으로 재나요?
- 강구 또는 다이아몬드 추를 일정한 높이에서 시험편 위에 떨어뜨리고, 튀어 오르는 높이로 경도를 잽니다. 압입이 아니라 반발을 이용하는 방식이며, 재료의 탄성변형에 대한 저항을 경도로 나타냅니다. 딱딱한 재료일수록 더 높이 튀어 오릅니다.
- 비커스 경도의 기본공식은 무엇인가요?
- Hv = 1.854 × p/d²입니다. p는 하중(kgf), d는 피라밋 자국의 크기입니다. 자국이 작을수록 경도값이 커지며, 계수 1.854와 'p는 분자, d²은 분모'라는 꼴을 함께 기억합니다.
- 경도시험은 기계적 시험에 속하나요?
- 네, 힘을 가해 단단함을 재는 기계적 시험입니다. 인장·굽힘·충격·피로 시험도 같은 기계적 시험군입니다. 부식 시험은 부식 환경에서의 내식성을 보는 화학적 시험이라 기계적 시험에 들지 않습니다.
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