KR100949315B1 - 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준시편 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브리넬 경도 압흔 측정 계측기의 교정을 위한 교정용 표준시편에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 크기의 압흔이 형성된 표준시편을 제공하여 당해 표준시편에 형성된 압흔의 평균 지름을 기준으로 브리넬 경도 압흔 측정 계측기를 교정함으로써 브리넬 경도 측정의 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준시편에 관한 것이다.

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Description

브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준시편{Standard Indentation Sample for Calibration of Brinell Hardness Indentation Measuring Instrument}

본 발명은 브리넬 경도 압흔 측정 계측기의 교정을 위한 교정용 표준시편에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 크기의 압흔이 형성된 표준시편을 제공하여 당해 표준시편에 형성된 압흔의 평균 지름을 기준으로 브리넬 경도 압흔 측정 계측기를 교정함으로써 브리넬 경도 측정의 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준시편에 관한 것이다.

브리넬 경도의 측정원리는 구형 누르개에 일정 크기의 힘을 가하여 시편 표면을 누른 후 시편 표면에 영구적으로 남겨진 압흔(누르개에 의해 영구히 눌린 자국)의 평균 지름을 측정하여 경도를 산출한다. 즉 누르개에 힘을 가하여 어떤 재료에 변형을 가하게 되면 무른 재료일 경우에는 압흔이 크게 나타나고 단단한 재료일 경우에는 압흔이 작게 나타나는 현상을 이용한 것이 경도 시험방법이다.

도1은 브리넬 경도 시험원리의 개략도를 나타낸다.

도1을 참조하면 브리넬 경도시험에 따른 브리넬 경도의 계산식은 아래의 수학식1과 같다.

수학식1에서 F는 누르개로 시편을 누를 때 가해지는 시험하중이며, D는 구형 누르개의 지름이며, d는 시편표면에 영구히 남는 압흔의 평균지름으로서 d=(d₁+d₂)/2이다.

여기서 F와 D는 시험기의 정확도 등급에 따라서 이미 정해지는 요소이기 때문에 경도에 미치는 영향을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 제어도 가능하지만 d의 경우 전적으로 경도 시험자가 압흔의 측정을 통해 결정하는 양이기 때문에 시험자의 숙련도, 측정절차, 압흔 측정에 사용하는 계측기의 선택 및 세팅방법 등에 따라 크게 달라질 수 있다. 따라서 시험기의 성능이 아무리 좋다 하더라도 측정결과의 정확도는 압흔 측정으로부터 좌우된다.

압흔의 정확한 측정을 위해서는 첫째 압흔 측정에 사용하는 계측기의 교정이 잘 되어 있어야 한다. 지금까지 압흔 측정용 계측기의 교정에 사용하고 있는 기준장비는 표준자가 대표적이다. 그러나 표준자를 사용하여 교정을 실시할 경우 실제 압흔 측정시 계측기의 조명의 밝기 및 초점 등 계측기의 조건이 변하는데 따른 압흔의 왜곡 현상을 교정하기가 불가능하며 이로 인해 계통 오차가 늘 발생하는 문제점을 안고 있다.

브리넬 경도 측정을 위한 압흔 측정용 계측기는 계측하고자 하는 대상물이 바뀌면 계통오차가 발생하게 되는데, 본 발명은 압흔 측정용 계측기를 교정하는 경우 사용하는 대상물과 실제 브리넬 경도 측정을 위한 압흔 측정 대상물이 서로 다름으로써 발생하는 종전의 계통오차를 없애고자 한다.

본 발명은 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정을 위해, 브리넬 경도 측정 시편의 표면에 압흔 지름이 서로 다른 다수개의 브리넬 표준압흔이 형성된 것을 특징으로 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준시편에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 표준시편에는 상기 다수개의 브리넬 표준압흔의 평균 지름에 대한 정보를 제공하기 위하여, 상기 각각의 브리넬 표준압흔을 특정하기 위한 식별자가 표시되기도 한다.

본 발명에 있어서, 상기 표준시편 표면 중 상기 브리넬 표준압흔이 형성된 표면의 거울면은 0.1 ㎛ Ra ~0.3 ㎛ Ra이거나, 상기 각각의 브리넬 표준압흔의 지름은 2.0 ㎜ ~ 6.0 ㎜이거나, 상기 표준시편의 경도는 170 HB ~ 550 HB이기도 하다.

브리넬 경도 측정을 위한 압흔 측정용 계측기는 계측하고자 하는 대상물이 바뀌면 계통오차가 발생하게 되는데, 본 발명은 압흔 측정용 계측기를 교정하는 경 우 표준자 대신 브리넬 경도 측정을 위한 압흔 측정 대상물과 동일한 대상물인 교정용 표준시편을 사용함으로써 종전의 계통오차를 계통오차를 없앨 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 교정용 표준시편에는 평균 지름이 2.0 mm ～ 6.0 mm 이내의 실제 측정하는 대상과 일치하면서도 이상적인 모양을 하고 있는 브리넬 표준압흔을 제공함으로써 측정자 간 비교측정을 용이하게 하여 편차를 혁신적으로 줄일 수 있는 한편 경도 값이 불일치할 경우 원인분석에도 요긴하게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 교정용 표준시편은 브리넬 경도 측정을 위한 압흔 측정용 계측기를 최적상태로 세팅하는데도 유용하게 사용될 수 있고, 최근 들어 보급이 확대되고 있는 압흔 자동식 계측기의 교정 및 정확도 유지에도 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도2는 본 발명에 따른 일실시예의 사시도를, 도3은 도2의 브리넬 표준압흔이 형성되는 브리넬 경도 측정 시편의 사시도를, 도4는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기에 관찰된 식별자 및 브리넬 표준압흔의 개략적 평면도를, 도5는 도2의 표준시편을 제공한 경우와 제공하지 않은 상태에서 시편에 형성된 압흔 측정의 상대편차의 비교도를 나타낸다.

도2 및 도3을 참조하면 상기한 일실시예는 브리넬 경도 측정 시편(110)을 갖는다. 브리넬 경도 측정 시편(110)은 탄소강, 황동, 구리, 알루미늄 또는 기타의 재질일 수 있다. 브리넬 경도 측정 시편(110)은 담금질, 뜨임, 미세입자가공(Lapping, Polishing) 공정을 거쳐 제조된다. 브리넬 경도 측정 시편(110)의 경도는 170 HB ~ 550 HB 일 수 있다. 브리넬 경도 측정 시편(110) 중 후술하는 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)이 형성되는 표면은 거울면이 0.1 ㎛ Ra ~0.3 ㎛ Ra가 되도록 다듬질되는 것이 좋다. 브리넬 경도 측정 시편(110)은 지름 65mm, 두께 15mm의 원판형 및 한변이 30 mm 인 정사각형으로 제조될 수 있다. 즉 상기한 일실시예(100)에 사용되는 브리넬 경도 측정 시편(110)은 브리넬 경도 측정 시험시 사용되는 실제 시편과 동일한 재질 및 동일한 다듬질면을 갖는 것이 바람직하다. 이는 종전의 계통오차를 방지하기 위한 것이다.

도2를 참조하면 브리넬 경도 측정 시편(110)의 표면 중 거울면이 0.1 ㎛ Ra ~0.3 ㎛ Ra가 되도록 다듬질된 상면에는 다수개의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)이 형성된다. 다수개의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)은 그 평균 지름이 서로 상이하도록 형성된다. 각각의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)의 평균 지름은 브리넬 경도 시험기(도면 미도시)의 구형 누르개의 지름에 따라 달라지는데, 구형 누르개 지름이 10mm인 경우에는 각각의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)의 평균 지름은 2.0 ㎜ ~ 6.0 ㎜가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 실제 브리넬 경도 측정을 위한 시험에서 지름이 2mm ~ 10mm 인 구형 누르개를 사용한 경우 대략적으로 시편에 형성되는 브리넬 압흔의 평균 지름이 2.0 ㎜ ~ 6.0 ㎜가 되기 때문이다. 즉, 상기한 일실시예(100)의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)의 평균 지름은 실제 측정되는 압흔의 평균 지름 크기에 대응하는 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 종래의 계통오차를 방지하기 위한 것이다.

도2를 참조하면 브리넬 경도 측정 시편(110)에는 각각의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)을 특정하기 위한 식별자(121-1, 122-1, 123-1)가 표시된다. 식별자(121-1, 122-1, 123-1)는 아라비아 숫자이거나, 기타의 문자, 기호 등일 수 있다. 도2에는 식별자(121-1, 122-1, 123-1)가 아라비아 숫자로서, 1은 도면번호 121의 브리넬 표준압흔을 특정하고, 2는 도면번호 122의 브리넬 표준압흔을 특정하고, 3은 도면번호 123의 브리넬 표준압흔을 특정하는 것으로 나타나 있다. 이 경우 아리비아 숫자 1에 의해 특정되는 브리넬 표준압흔(121)의 평균 지름, 아리비아 숫자 2에 의해 특정되는 브리넬 표준압흔(122)의 평균 지름 및 아리비아 숫자 3에 의해 특정되는 브리넬 표준압흔(123)의 평균 지름에 대한 값이 교정용 표준시편 제공시 주어져야 한다. 따라서, 실험자는 상기한 일실시예에 따른 교정용 표준시편(100)에 형성된 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)을 브리넬 경도 압흔 측정 계측기로 계측하면서 도면번호 121의 브리넬 표준압흔을 측정한 값이 교정용 표준시편(100) 제공시 주어진 아라비아 숫자 1에 대응하는 브리넬 표준압흔(121-1)의 크기와 같은 값이 계측되도록 브리넬 경도 압흔 측정 계측기를 교정하게 된다. 이어서, 상기한 일실시예에 따른 교정용 표준시편(100)에 형성된 도면 122 및 123의 브리넬 표준압흔에 대하여도 같은 과정을 반복하면서 브리넬 경도 압흔 측정 계측기를 교정하게 되면 종전의 계통오차 발생을 방지할 수 있게 된다.

상기한 일실시예의 경우 식별자(121-1, 122-1, 123-1)는 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)의 평균 지름 값을 포함할 수 있다.

한편, 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)을 포함한 압흔의 평균 지름 측정시 압흔이 현미경 시야의 70% 범위에서 측정하는 것이 바람직하므로, 도4를 참조하면 개개의 브리넬 표준압흔(121, 122, 123)의 식별자(121-1, 122-1, 123-1)가 현미경의 나머지 30%의 시야에 들어와 시험자가 지금 현미경을 통하여 측정하고 있는 브리넬 표준압흔이 어떤 브리넬 표준압흔인지 관찰할 수 있도록 할 수 있다.

도5를 참조하면 상기한 일실시예에 따른 교정용 표준시편(100)을 이용하여 브리넬 경도 압흔 측정 계측기를 교정한 경우가 표준자를 사용하여 브리넬 경도 압흔 측정 계측기를 교정한 경우에 비하여 시편에 형성된 압흔의 지름 측정시 상대편차가 작은 것을 알 수 있다.

도1은 브리넬 경도 시험원리의 개략도.

도2는 본 발명에 따른 일실시예의 사시도.

도3은 도2의 브리넬 표준압흔이 형성되는 브리넬 경도 측정 시편의 사시도.

도4는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기에 관찰된 식별자 및 브리넬 표준압흔의 개략적 평면도.

도5는 도2의 표준시편을 제공한 경우와 제공하지 않은 상태에서 시편에 형성된 압흔 측정의 상대편차 비교도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:교정용 표준시편 110:브리넬 경도 측정 시편

121, 122, 123:브리넬 표준압흔 121-1, 122-1, 123-1:식별자

Claims (5)

1. 브리넬 경도 압흔 측정 계측기의 교정을 위해, 브리넬 경도 측정 시편의 표면에 압흔 지름이 서로 다른 다수개의 브리넬 표준압흔이 형성된 것을 특징으로 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준시편.
2. 제1항에 있어서,

   상기 표준시편에는 상기 다수개의 브리넬 표준압흔의 지름에 대한 정보를 제공하기 위하여, 상기 각각의 브리넬 표준압흔을 특정하기 위한 식별자가 표시된 것을 특징으로 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준 시편.
3. 제2항에 있어서,

   상기 표준시편 표면중 상기 브리넬 표준압흔이 형성된 표면의 거울면은 0.1 ㎛ Ra ~0.3 ㎛ Ra인 것을 특징으로 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준 시편.
4. 제3항에 있어서,

   상기 각각의 브리넬 표준압흔의 지름은 2.0 ㎜ ~ 6.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준 시편.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 표준시편의 경도는 170 HB ~ 550 HB인 것을 특징으로 하는 브리넬 경도 압흔 측정 계측기 교정용 표준 시편.

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