분야
hwp2.균열이 없는 요소의 피로
(a)고-사이클 피로
(b)저-사이클 피로
3.균열이 있는 요소의 피로
4.일반적인피로수명향상방안
1.피로 파괴
정의
ASTM(american society of testing and materials) E-206 에서는 피로(FATIGUE)를 다음과 같이 정의하고 있다.
「피로는 재료의 한 부분에 변동 스트레스와 변형을 받아서 충분한 변동 사이클 이후에 균열(crack) 혹은 파괴를 일으키는 조건에 있을 때 재료 내에 일어나는 국부적 영구 구조변화의 진행 과정이다.」
또한 피로는 반복응력 또는 반복변형을 받는 부품 또는 이를 이루고 있는 소재에 물리적 손상이 발생하는 과정이다. 이와 같이 작은 스트레스의 반복에 의한 파괴를 피로파괴 라 부르며, 이는 제품의 수명설계를 할 때 매우 중요한 파괴모드이다.
피로 파괴의 과정
① 마이크로 균열 발생
② 한계길이(이 이상의 길이로 되면 단번에 파괴되어 버리는 한계의 균열 길이)까지의 균열 성장
③ 단면의 파단
2.균열이 없는 요소의 피로
(a)고-사이클피로
고사이클피로(high cycle fatigue)는 103에서 106보다 훨씬 큰 하중 사이클에서 일어나는 경우로 상대적으로 낮은 응력 진폭에서 일어나는 고장을 의미한다.
고-사이클 피로의 사례
1.기어이 절손 (Gear Tooth Breakage)
기어이 절손은 기어이 전체나 일부분이 과부하나 충격, 또는 굽힘응력 작용시 재질 내구한계를 초과하는 반복응력에 의한 피로현상으로 깨지는 파손이다. 그림은 전형적인 고사이클(high cycle) 피로 파괴이다. 이 파손에서는 초점(focal point)나 특징적인 "눈(eye)", "해변무늬(beach mark)" 과 같은 피로절손을 깨끗하게 볼 수 있다.
이런 성질의 파손은 설계에서 간과한 초과 하중, 호브 자국(hob tear) 또는 이뿌리 구석 노치, 금속 함유물, 열처리 크랙, 정렬오차 등에서 발생한다. 피로파손이 발전할 때까지 많은 사이클이 필요하다. 이것은 왜 "눈"이나 "해변무늬"를 분명히 관찰 할 수 있는가에 대한 설명이다. 절손은 초기에 작은 크랙형성에서 시작한다. 약간의 운동이 피로 "눈"에서 관찰할 수 있는 "프레팅 부식(fretting corrosion)"을 발전 시 킨다. "해변무뉘"는 크랙의 전파를 보여주며 파손이 될 때 까지 시간이 필요한 것을 의미한다. 일반적으로 절손면은 실제 파손이 일어 날 때까지 상당한 양의 크랙 표면 운동이 일어난 것을 의미 하듯이 매우 부드럽다. 마지막 파손 영역에서는 빠른 크랙 성장을 보이는 거친 표면을 가지고 있다.
2. 고속증식로「몬주」 이차냉각계통으로부터의 나
