기술정보

브리넬 경도 시험은 재료의 강도를 신속하게 평가할 수 있는 대표적인 방법으로, 경도 값의 변화는 재료의 특성 변화나 잔여 수명을 예측하는 중요한 지표로 활용됩니다.
전통적인 브리넬 경도 측정방법에서는 압입 자국의 트기를 광학적으로 측정해야 하므로 일정한 장비와 시간이 필요합니다.

그러나 계측 압입법을 이용한 비광학적 브리넬 경도 측정은 하중과 압입 깊이 데이터를 통해 더 효율적이고 정확한 경도평가를 가능하게 합니다.
이 방법은 하중-깊이 곡선을 분석하여 압입 깊이를 보정하고, 이를 바탕으로 경도를 계산함으로써 더욱 정밀한 결과를 얻을 수 있습니다.

브리넬 경도는 구형 압입자를 사용하여 일정한 하중을 시편에 가한 후, 압입 자국의 직경을 측정함으로써 평가됩니다. 그림 1에 나타난 바와 같이, 직경 D(mm)의 구형 압입자가
하중 L(kgf)을 시편 표면에 가하면 영구적인 압입 자국이 형성됩니다. 이 자국의 직경 d(mm)를 정밀하게 측정하여 브리넬 경도를 산출합니다. 브리넬 경도 계산식은 다음과 같습니다.

전통적인 브리넬 경도 시험은 압입 자국의 직경을 광학적으로 측정해야 하며, 이는 시간이 많이 소요되고 고해상도 광학 장비를 요구할 수 있습니다.
또한, 시편 표면 상태나 압입 자국 형태의 불규칙성으로 인해 측정 오차가 발생할 가능성이 높습니다. 이러한 문제로 보다 효율적이고 정확한 측정방법이 필요합니다.

계측 압입법은 광학적 관찰 없이 하중-깊이 곡선을 분석하여 압입 자국 크기를 추정하는 정밀한 기법입니다. 이 방법은 하중 적용 중 실시간으로 압입 깊이를 직접 측정함으로써
광학적 측정을 대체하며 시험 효율성과 정확성을 크게 향상시킵니다. 하중-깊이 곡선은 압입자가 시편에 압입될 때 하중과 압입 깊이의 관계를 나타냅니다.

그러나 이 곡선만으로는 정확한 압입 깊이를 추정하기 어렵습니다. 이는 재료가 탄성 변형과 소성 변형을 동시에 일으키기 때문입니다.

하중-깊이 곡선에서 얻은 변위 데이터를 통해 정확한 압입 깊이를 추정하려면, 재료의 변형 거동을 정밀하게 분석하고 보정해야 합니다.
이를 위해 다음과 같은 보정 방법을 사용합니다.

정확한 압입 깊이가 결정되면, 이를 바탕으로 압입 자국의 직경을 계산할 수 있습니다. 구형 압입자의 형상과 보정된 접촉 깊이를 이용하여, 최종적으로 브리넬 경도를 계산할 수 있습니다.
이 방법은 계측 압입시험을 통해 하중-깊이 곡선을 직접 분석하여 경도를 평가할 수 있게 해 주며, 광학적 관찰 없이도 정확한 브리넬 경도를 얻을 수 있는 장점이 있습니다.

계측 압입법을 이용한 비광학적 브리넬 경도 측정은 기존의 광학적 측정 방법에 비해 시간과 비용을 절감하면서도 높은 정확도를 제공합니다. 하중-깊이 곡선 분석을 통한 정밀한 압입 깊이
추정과 보정 기법을 활용하여, 더욱 신뢰성 있는 경도 측정 결과를 얻을 수 있습니다. 이로 인해 다양한 산업 분야에서 재료의 특성 변화나 품질 관리를 효율적으로 수행할 수 있습니다.