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재료의 경도에 대해 알아야 할 모든 것

제조 및 엔지니어링 분야에서 유형, 테스트 방법, 경도에 영향을 미치는 요소 등 재료 경도의 필수 사항을 살펴보세요.
하이탑 / 블로그 / <a href="https://hitopindustrial.com/ko/재료의-경도/" title="재료의 경도에 대해 알아야 할 모든 것">재료의 경도에 대해 알아야 할 모든 것

특정 부품이 사용되거나 설치될 기능적 환경을 고려하는 것이 경험상 법칙입니다. 제품 생산에 사용되는 재료를 선택하는 것은 확실히 까다로울 수 있지만, 그러한 혼란이 발생할 경우 최종 용도가 최선의 지침이 됩니다.

획기적인 생산 결정을 내릴 때 가장 중요한 측면 중 하나는 재료의 경도입니다. 

언뜻 보면 재료의 경도는 주어진 개념처럼 보일 수 있지만 이 측면의 저류는 깊습니다. 이 글에서 우리는 물질적 경도의 중요성과 유형을 밝히고 분석할 것이므로 깨달을 준비를 하세요!

재료 경도란 무엇입니까?

아시다시피, 변형, 찌그러짐, 긁힘 등을 견딜 수 있는 재료를 갖는 것이 중요합니다. 간단히 말해서, 재료 경도는 재료가 외부 힘에 대해 갖는 저항의 척도입니다. 기본적으로 금속, 광물, 플라스틱 등의 인성을 이야기하는 것과 같습니다.

재료의 경도

예를 들어, 다이아몬드 표면과 분필 위에 손가락을 대보세요. 다이아몬드는 매끄러우며 분필은 부서지기 쉽고 고르지 않다는 것을 알 수 있습니다. 외부 힘에 대한 반응의 차이는 재료의 경도에 대한 모든 것을 알려줍니다.

금형 제조의 강철 경도

강철 경도는 필수 요소입니다. 금형 제조. 그 이유는 금형의 성능, 내구성, 수명에 영향을 미치기 때문입니다. 이제, 성형에 적합한 강재를 선택할 때 경도가 고려해야 할 필수 요소라는 점을 이해해야 합니다. 

금형 제조에서는 로크웰(HRC), 브리넬(HB), 비커스(HV)와 같은 스케일을 사용하여 경도를 측정할 수 있습니다. 강철의 경우 경도가 높을수록 내마모성이 향상되고 공구 수명이 길어집니다.

다음은 일반적인 내용 중 일부입니다. 금형강 및 경도 범위. 첫째, 중소 규모의 생산량에 적합한 프리하든강(HRC 30-40)이 있습니다. 다음으로 범용 성형 용도에 사용되는 경화강(HRC 40-50)이 있습니다. 그런 다음 대량 생산에 사용되는 고경도 강철(HRC 50-60+)을 찾을 수 있습니다. 

위에서 언급한 카테고리 중 하나를 선택할 수 있습니다. 그러나 사출성형과 압축성형을 진행하려면 각각 고경도강과 경화강을 선택해야 한다는 점을 기억하세요. 중경도 강철은 블로우 성형에 좋습니다. 

결국, 표면 처리는 항상 금형의 경도와 마모 품질을 향상시킬 수 있습니다.

재료 경도의 종류

따라서 재료의 경도는 유연성, 강도, 변형, 가소성, 점도 등과 같은 요소에 따라 달라진다고 말하는 것은 잘못된 것이 아닙니다. 그리고 모든 재료가 다르게 작용하기 때문에 다음과 같은 경도 유형이 다릅니다.

스크래치 경도

스크래치는 단단한 소재가 부드러운 소재에 닿을 때 발생하는 날카로운 선입니다. 이로 인해 긁힌 자국이 나타날 수 있습니다. 당신이 새 휴대폰의 포장을 풀려고 하는데 피할 수 없는 긁힘이 걱정된다고 가정해 보겠습니다. 이제 긁힘 방지 특성이 좋은 소재라면 휴대폰은 안전할 것입니다. 그러나 그 반대는 해로울 수 있습니다.

재료 경도의 종류

모스 경도 척도(Mohs Hardness Scale)와 같이 재료의 긁힘 저항성을 확인하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 광물이나 도자기에 사용할 수 있습니다. 따라서 스크래치 경도가 높은 소재는 태양 아래서 발생하는 모든 스크래치를 견딜 수 있습니다.

스크래치 경도가 있으면 더 이상 수리에 돈을 쓸 필요가 없다는 이점이 있습니다. 평생 동안 새 것처럼 보이는 제품을 구입할 수 있습니다. 여전히 의심스러운 경우 언제든지 긁힘 경도 테스트를 수행하여 매끄러운 표면을 잃지 않을 수 있습니다.

반동 경도

다음은 반발 경도입니다. 당신이 농구공을 드리블하고 있는데 그것이 다시 튀어오르는 것을 상상해 보십시오. 이제 이는 재료의 반동 경도 특성 때문에 가능합니다. 따라서 리바운드 경도는 바운스백 품질과 약간 비슷하지만 재료의 경우입니다. 

재료는 기본적으로 부딪힐 때 에너지를 흡수한 다음 원래 모양으로 되돌아올 수 있습니다. 예를 들어, 고무는 쥐면 압축되었다가 놓으면 원래 모양으로 돌아갑니다. 

Charpy 및 Izod 테스트를 사용하여 확인할 수 있습니다. 반동 경도 재료의. 이렇게 하면 재료가 충격을 얼마나 잘 견디고 강하게 돌아올 수 있는지 확인할 수 있습니다. 간단히 말해서, 어떤 높이에서 망치를 떨어뜨려 같은 수준으로 돌아가는지 확인하면 됩니다. 그렇지 않다면 아마도 반발 경도가 낮을 것입니다. 

압흔 경도

완벽한 예는 엄지 손가락으로 반죽 조각을 누르는 것입니다. 따라서 반죽에 남는 느낌을 통해 반죽이 얼마나 부드럽거나 단단한지를 알 수 있습니다. 마찬가지로 압입 경도는 재료가 외부 힘에 얼마나 저항하는지를 측정합니다.

Brinell 및 Vickers 테스트와 같은 몇 가지 테스트가 있습니다. 물체를 재료에 충분히 세게 누르고 들여쓰기를 측정하면 됩니다. 결과적으로 특히 갑작스러운 충격이 가해졌을 때 압력에도 포기하지 않는 재료가 손에 쥐어지게 됩니다. 

재료 경도에 영향을 미치는 요인

재료의 재료 경도에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 요소를 염두에 두는 것이 항상 중요하며 그 요소는 다음과 같습니다.

결정 구조

작은 빌딩 블록으로 구성된 물질을 상상해 보십시오. 일부 재료는 잘 배열된 벽돌 더미(결정 구조)처럼 이러한 블록을 깔끔하고 정돈된 방식으로 구성합니다. 

다른 것들은 흩어져 있는 레고(무정형 구조)처럼 좀 더 무질서합니다. 이제 경도와 관련하여 이러한 블록이 구성되는 방식이 중요합니다. 명확한 계획을 가진 재료는 더 무작위적인 구조를 가진 재료에 비해 경도 특성이 다른 경향이 있습니다.

입자 크기

재료가 모래 한 숟갈처럼 많은 작은 알갱이로 이루어진 것처럼 생각해보세요. 이제 이 알갱이가 크면 방해물이 줄어들 것입니다. 그러나 규모가 작다면 작은 장애물이 많이 있을 것입니다. 

입자 크기가 작을수록 일반적으로 방해가 될 수 있는 장애물이 더 많아집니다. 이는 단순히 재료가 구부러지는 방식에 영향을 줄 수 있는 작은 결함이나 불규칙성이 있을 수 있음을 의미합니다. 따라서 장애물이 많을수록 경도가 높아지는 경우가 많습니다.

온도

이제 온도에 대해 이야기해 봅시다. 자료를 파티에 참석한 사람들의 그룹으로 상상해 보십시오. 더 높은 온도에서는 손님들이 자유롭게 어울리고 쉽게 돌아다니는 것과 유사하여 원자의 움직임이 증가합니다. 

그러나 상황이 식기 시작하면 손님이 그 자리에서 얼기 시작합니다. 재료의 경우 저온에서 원자 이동성이 감소하면 재료가 더 단단해질 수 있습니다. 원자가 많이 움직일 수 없기 때문에 변화에 대한 저항력이 더 커졌다고 말할 수 있습니다.

재료 경도를 테스트하는 방법은 무엇입니까?

재료 경도 이론에 익숙하더라도 테스트 수행 방법을 이해하는 것이 중요합니다. 이제 해당 테스트에 대해 이야기해 보겠습니다.

로크웰 경도 시험

로크웰 경도 시험

이 테스트의 원리는 세게 눌렀을 때 얼마나 저항할 수 있는지 측정하여 재료의 강도를 확인하는 것입니다. 이를 위해 들여쓰기라는 도구를 사용할 수 있습니다. 이 도구는 재료에 무거운 하중을 얼마나 멀리 밀어 넣을 수 있는지 확인하는 데 사용됩니다.

우선, 압자가 올바른 위치에 있는지 확인하기 위해 더 가벼운 하중만 사용하십시오. 그런 다음 무거운 부하를 사용할 수 있는 메인 이벤트가 옵니다. 압자가 재료에 얼마나 깊게 들어가는지 관찰하십시오. 

그러나 결과를 분석하는 척도는 다양합니다. 단단한 재료의 경우 HRC 스케일을 사용하고 부드러운 재료의 경우 HRB 스케일을 사용할 수 있습니다. 이 테스트는 금속 및 합금에 적합합니다. 예를 들어, 자동차 엔진의 금속이나 자전거의 합금이 도전에 적합한지 확인할 수 있습니다. 

브리넬 경도 시험

브리넬 경도 테스트는 재료를 친근하게 쥐어짜서 어떻게 반응하는지 보는 것과 같습니다. 덴트의 크기를 측정하여 재료의 "덴트성"을 확인하는 것이 전부입니다. 이 작업에는 구형 압자라는 특수 도구를 사용할 수 있습니다. 

절차는 간단합니다. 작고 둥근 공을 재료 조각에 밀어넣는 것부터 시작하세요. 이 테스트에서는 이 구형 압입기에 알려진 양의 압력을 가할 수 있습니다. 프레스 후 남겨진 찌그러짐을 살짝 살펴보세요. 마치 엄지손가락으로 플레이도우를 누른 후의 여파를 보는 것과 같습니다. 이 찌그러짐의 크기는 매우 중요하며, 이 찌그러짐 크기를 숫자로 바꾸는 공식이 항상 사용됩니다. 

이 테스트는 금속 경도 테스트의 슈퍼 히어로와 같습니다. 금속이 약간 눌렸을 때 얼마나 견고하고 저항력이 있는지 확인하는 데 일반적으로 사용됩니다. 여러분이 가장 좋아하는 요리 냄비에 들어 있는 합금이 매일 직면할 수 있는 압력을 견딜 수 있는지 확인할 수 있습니다.

비커스 경도 시험

이 테스트에서는 재료가 작은 다이아몬드 포인트까지 얼마나 잘 견디는지 확인할 수 있습니다. 피라미드 모양의 작은 다이아몬드를 상상해보세요. 이제 이 다이아몬드를 물질에 밀어넣어 다이아몬드가 어떻게 반응하는지 상상해 보세요.

피라미드 모양의 작은 다이아몬드를 상상해보세요. 이제 이 다이아몬드를 물질에 밀어넣어 다이아몬드가 어떻게 반응하는지 상상해 보세요. 간단히 말하면, 이 작은 다이아몬드가 하중을 받는 물질과 만났을 때 남겨진 움푹 들어간 부분의 크기를 측정하는 것입니다.

먼저, 이 작은 다이아몬드에 하중을 가해야 합니다. 마치 재료에 부드럽게 밀어넣는 것과 같습니다. 재료에 약간의 움직임을 주는 다이아몬드라고 생각하십시오. 이 작업이 끝나면 생성된 찌그러짐을 살펴보세요. 이제 멋진 부분이 있습니다. 움푹 들어간 곳의 대각선을 측정하세요. 마치 움푹 들어간 곳의 너비와 길이를 확인하는 것과 같습니다.

누프 경도 시험

누프 경도 시험

이것은 비커스(Vickers) 테스트, 즉 누프(Knoop) 경도 테스트의 가까운 사촌격입니다. 형제와 같지만 모양이 다른 도구를 사용합니다. 다이아몬드를 상상해 보세요. 하지만 이번에는 피라미드가 아닌 작은 마름모 모양입니다. 이것이 바로 누프 압입기입니다. 이제 이 독특한 다이아몬드를 물질에 가볍게 눌러 그것이 어떻게 반응하는지 살펴보세요.

누프 테스트는 하중을 가할 때 이 능면체 다이아몬드가 남긴 움푹 들어간 부분을 측정하는 것입니다. 이 테스트에서는 움푹 들어간 곳의 길고 짧은 대각선을 측정해야 합니다. 또한, 두 가지 각도에서 찌그러짐을 확인할 수 있습니다.

쇼어 경도 시험

고무 휴대폰 케이스가 얼마나 부드럽거나 튼튼한지 궁금하신 경우 쇼어 경도 테스트(Shore Hardness Test)가 적합합니다. 이 테스트는 재료, 특히 질퍽한 엘라스토머 및 폴리머(고무 및 플라스틱 등)가 움푹 들어간 흔적이 나타나기 전에 얼마나 처리할 수 있는지 확인하기 위한 부드러운 찔림과 같습니다.

이는 메모리폼 매트리스를 누를 때 얼마나 찌그러지는지 확인하는 것과 유사합니다. 여기서는 다이아몬드나 피라미드 대신 듀로미터(Durometer)라는 특수 도구를 사용해야 합니다. 재료를 부드럽게 누르는 친숙한 프로브입니다. 

경도계는 재료가 얼마나 눌려졌는지 측정합니다. 이렇게 하면 손가락이 점토 조각을 얼마나 깊게 누르는지 확인할 수 있습니다. 부드러운 고무인지 단단한 플라스틱인지 테스트 대상에 따라 다양한 눈금자 또는 눈금이 사용됩니다. 더 부드러운 재료에는 Shore A 스케일이 있고, 더 단단한 재료에는 Shore D 스케일이 있습니다. 

미세 경도 시험

이러한 테스트를 상상해 보십시오. 하지만 가장 작은 세부 사항을 확대하는 것이 미세 경도 테스트 모든 것입니다. 다른 테스트와 달리 큰 덩어리를 다루는 대신 세밀하고 작은 부품을 가질 수 있습니다. 이는 돋보기를 사용하여 물질의 미세한 세계를 검사하는 것과 동일합니다.

이 테스트에는 보통 크기의 압자 대신 작은 압자를 사용하십시오. 이는 미니 다이아몬드나 능면체 도구를 재료에 밀어넣는 것과 유사합니다. 프레스 후에는 들여쓰기의 크기를 측정해야 하지만 크기는 훨씬 작습니다. 당신이 해야 할 일은 작은 압흔이 남긴 작은 발자국을 자세히 살펴보는 것뿐입니다.

흥미로운 부분은 다음과 같습니다. 측정값을 사용하여 비커스 또는 누프 경도 수치를 계산합니다. 이는 작은 특징을 다룰 때 재료가 압력을 얼마나 잘 견디는지에 대한 아이디어를 제공합니다.

스크래치 경도 테스트

열쇠나 동전을 가지고 표면에 긁으세요. 긁힌 자국이 있거나 표면에 아무 일도 일어나지 않는 것을 볼 수 있습니다. 결국 이 테스트는 재료가 더 단단한 물체와 접촉했을 때 긁힘에 얼마나 잘 저항할 수 있는지 파악하는 것입니다. 

이는 자동차 키와 휴대폰 화면을 테스트하여 흔적이 있는지 확인하는 것과 같습니다. 예를 들어, 긁힐 수 없는 방패가 있는 전형과 같은 좀 더 견고한 재료를 구입하십시오. 이 더 강한 재료를 사용하여 테스트 중인 샘플을 긁을 수 있습니다.

긁힘이 발생하면 물체를 매우 자세히 살펴보십시오. 샘플에 나타나는 긁힘이나 흔적은 해당 샘플이 도전에 얼마나 잘 견디었는지를 알려줍니다.

재료 경도 측정 단위는 무엇입니까?

경도와 압력의 측정 단위를 혼동하는 것은 매우 쉽습니다. 재료 경도의 SI 단위는 메가파스칼(MPa)입니다. 그러나 한 가지 차이점이 있습니다. 일부 테스트는 정성적이며 특정 SI 단위가 없습니다. 이제 앞서 읽은 경도 유형마다 측정 척도가 다릅니다. 요약은 다음과 같습니다.

경도 시험SI 단위 측정
모스 경도 척도이 테스트는 정성적입니다.
브리넬 경도메가파스칼(MPa)
비커스 경도메가파스칼(MPa)
로크웰 경도없음(무차원)
미세 경도 테스트메가파스칼(MPa)
해안 경도없음(무차원)

이별의 말!

결론은 올바른 소재를 선택하려면 소재의 경도를 이해하는 것이 중요하다는 것입니다. 제품 디자인, 등. 이런 식으로 당신은 당신이 만들고 있는 것을 통제할 수 있습니다. 최근 발전으로 인해 이러한 테스트를 보다 정확하게 수행할 수 있는 능력이 향상되었으며, 적절한 지침에 따라 테스트를 수행하려는 경우 문의하기!

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