마모의 종류와 파손 분석 및 설계

 1  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-1
 2  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-2
 3  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-3
 4  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-4
 5  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-5
 6  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-6
 7  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-7
 8  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-8
 9  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-9
 10  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-10
 11  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-11
 12  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-12
 13  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-13
 14  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-14
 15  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-15
 16  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-16
 17  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-17
 18  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-18
 19  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-19
 20  마모의 종류와 파손 분석 및 설계-20
※ 미리보기 이미지는 최대 20페이지까지만 지원합니다.
  • 분야
  • 등록일
  • 페이지/형식
  • 구매가격
  • 적립금
자료 다운로드  네이버 로그인
소개글
마모의 종류와 파손 분석 및 설계에 대한 자료입니다.
목차
1. 마모의 종류

1) 현상에 의한 분류

2) 접촉양식에 의한 분류

2. 마모의 표시법

1) 마모량(Wear Amount) W : 체적감량 또는 증량감량

2) 마모율(Wear Rate)

3) 비마모율(Specific Wear Rate 또는 Specific Wear Amount)

4) 마모계수(Coefficient of Wear)

5) 상대내마모율(Relative Wear Resistance)

6) 길이마모 와 마모깊이

3. 마모시험방법

4. 응착마모(Adhesive Wear)

1) 응착마모의 Holm-Archard식

2) 마찰조건의 영향

3) 전착(이착), 마모분의 형성

4) 재료성질의 영향

5 Abraisive 마모(Abraisve Wear)

6. 피로마모(Fatigue Wear)

1) 미끄럼접촉

2) 구름접촉

7. 부식마모

1) 기구

2) 영향인자

본문내용
abrasive 마모는 표면이 거칠고 경한 돌기의 작용이나 경한 분말이나 외부로부터 분진
등의 연마작용, abrasive paper 등에 의해 발생하는 마모이다. 주로 재료의 기계적 성질의
영향이 크다 할 수 있다. 이것은 전술한대로 요철설에 의한 마모의 확장으로 간주할 수
있다.


그림 18. abrasive 마모의 모식도


그림 18은 경도가 높은 돌기가 저경도의 마찰면을 깊이 d 만큼 abrasive 하는 경우를 모
식화 한 것이다. 돌기를 점정각이 2인 원추고 가정하고 하중 P, 약한 재료의 유동압력
을 이라면



마모체적은



이 두 식을 d로 결합하면



이 식에서 유동압력 은 경도와 동일하므로 전술한 Holm-Archard의 결과와 동일한 식
임을 알 수 있다.
하여간 이 마모는 상대마찰면의 표면조도나 아니면 마찰면에 이물질이 개입되어 표면이 주로 깍여 나가는 형태의 마모현상을 말하고 일반적으로 두 면의 경도차가 크고 특
히 경한 쪽의 조도가 큰 경우나 응착이 적고 윤활상태가 양호할 때 이물질이 개입되는
경우는 이러한 행태의 마모가 지배적이다. 일반적으로 abrasive마모는 마모량이 크며 학
자에 따라서는 분체마모, 토사마모, 연(硏)마모라고도 불리운다.

이 마모는 건설, 토목기계나 괴상물, 입체, 분체 등을 처리 우송하는 기계뿐만이 아니고
기름 윤활을 하는 기계나 엔진의 윤활유관리 및 세정이 불충분할 때, 공기 중 먼지, 마
모분, 그라인더의 파편, 절삭분 등이 마찰면에 개입되면 이러한 마모를 발생한다. 이러한
현상을 역으로 이용하면 다이아몬드를 그것보다 약한 알리미나 등으로 연마가 가능하다.
또한 이러한 마모는 이와 같이 처음부터 입자가 개입할 경우뿐만 아니라 마모과정 중
에 입자가 발생하여 abrasive마모로 천이 되는 경우도 있다.
사용 중 먼지 등의 개입도 있으나 마모과정 중에 발생하는 abrasive입자는

a. 입자와의 반복접촉으로 표면피로로 인한 박리
b. 입자와의 접촉으로 표면 cracking으로 탈락
c. 입자가 표면에 응착하여 입자가 탈락할 때 내부전단으로 탈락

등으로 생성되며 이 경우는 마찰계수와 마모율과는 비례하는 것으로 알려지고 있다.


그림 19. abrasive마모의 분류


1) 분류

abraisve 마모의 분류는 미끄럼, 구름, 충돌 등 입자와의 접촉양식이나 고착입자, 자유입자 등 입자의 존재상태 그리고 입자의 건조상태, 절삭, 변형 등의 면의 손상상태 등에 따라 여러 분류를 하나 3 종류로 분류하는 것일 일반적이다.

a. gauging abrasion
브로도져의 컷팅에지와 같이 암석과 충돌적으로 접촉하여 표면이 절삭되는 마모로 부하는 동적이라 할 수 있다.

b. grinding abrasion
볼밀의 볼과 라이너와 같이 표면간에 괴상 또는 입자상의 물체를 부술 때 일어나늠 마
모로 부하는 정적이나 국부응력이 높다.

c. scratching abrasion(erosion)
토사를 처리하는 페이로다의 바겟크부나 트렉터의 가래, 분압체의 운송파이프와 같이 표면에 입자가 걸림으로 인해 생기는 마모로 비교적 응력이 적다.

상기에서 ac으로 형태가 변할수록 응력이 적어지고 마모량도 적어 진다. 그러나 a에
서 내마모성을 나타내는 재료가 c의 경우에도 효과가 있다고 할 수 없다(대표적으로 고
Mn오스테나이트강). 물론 그 역도 마찬가지이다.

2) 영향인자

a. 재료성질의 영향

경도

일반적으로 응착마모나 피로마모에 대한 내마모설계시 재료를 경하게 하는 경우가 많
으나 이 경우도 적용이 된다. 그림 20은 구소련의 학자(Khrushov)가 AlO연마포에 각종
금속재료를 scratching시켜 경도와 상대내마모성(클수록 마모가 적다)을 비교한 것이다.
(a)처럼 전반적으로 순금속 자체의 경도가 클수록 내마모성이 뛰어나다는 것을 알 수 있
다. 그러나 (b)처럼 열처리에 의해서도 향상되지만 같은 경도의 annealing된 금속보다 열
악하며 소입하고 저온 tempering한 고경도의 중탄소강은 소입 후 고온 tempering한 저경
도의 고탄소강과 내마모성이 유사하다는 것을 알 수 있다. 그리고 (c)처럼 냉간가공에
의한 경도향상(가공경화)은 내마모성향상에 그다지 기여하지 않는다는 것을 알 수 있다.
그러나 합급에 의한 경도향상도 유효하나 어느 정도의 소성변형이 없으면 오히려 나빠
진다.
그러나 일부 gauging abrasion과 같이 충졸적일 때 가공경화기능이 큰 재료는 경도와 상
관관계가 존재하는 것으로 알려져 있다. 또한 이들의 내마모성은 경도뿐만 아니라 조직에도 크게 영향을 받는다. 그래서 열처리에 의한 경화는 큰 효과가 없으나 백주철처럼
안정되고 경한 탄화물이 정출되면 유효하다. 그러나 충경하중에는 불리하다.


그림 20. 경도에 대한 Abrasive 마모


탄성계수

재료의 탄성계수와 내마모성(scratching)과의 관계는 비교적 경도의 경황가 잘 일치하는 것으로 알려져 있다. 또한 가공경화재의 경우에도 잘 일치를 보이나 열처리재의 경우는
일치하지 않는다.
이러한 측면에서 Oberle는 전술한 경도와 탄성계수와의 비 (H/E 또는 H/E : Modell Va
lue)로 정리하여 이 값이 클수록 내마모성이 좋은 것을 밝혔으나 완전하지 않지만 그래
도 잘 맞는 편이다.


그림 21. 연마지에 대한 마모율, 항복응력, 영율과의 관계


그림 21에 그 일례를 나타내었다. 항복응력 및 영율이 큰 재료의 마모율이 현저히 낮다는 것을 알 수 있다. 그리고 일반적으로 동일 경도라면 탄성계수가 적은 것이 내마모성
이 좋다.


화학조성 및 조직

동일 경도에서 압연재가 조질재보다 우수하다
일정 탄소량에서는 Cr이 많은수록 유리하고 일정 강도에서는 탄소함유량이 많을수록
유리하다.
Ferrite를 경화하는 것 보다 Pearlite가 유리하다
탄화물이 많을수록 유리하다
경도가 동일하다면 Martensite < Pearlite < 고탄화물계가 양호하다
조대한 초정 탄화물은 불리하다.

b. 입자의 영향

abrasive마모에서 입자의 경도는 매우 중요하다. 만일 입자가 재료 표면경도보다 높은
경우에 마모가 일어나므로 일반적으로 입자경도보다 재료표면을 경하게 해야 할 필요가
있다. 또한 입자의 크기는 입경이 증대할수록 마모는 많아지고(진실접촉면적이 커지며)어
느 정도크기에서 일정해 지는 것이 일반적이다. 이와 같이 일정해지는 입경을 임계입경
이라 부른다. 이 임계입경은 하중과 무관하고 마모량이 많으면 임계직경은 커진다. 따라서 이 경우 마모입자와 임계입경과도 상관과계가 성립한다. 그래서 마모입자가 크면 마모가 많아지고 적으면 일정해 진다.
입자형상의 경우는 당연히 날카로울수록 마모가 많아진다.

c. 접촉상태

일반적으로 자유입자에 의한 마모가 고정입자에 의한 마모보다 적다. 자유입자의 경우 우선 접촉각에 의해 마모는 크게 변화한다. 그림 22는 모래 슬러리유송의 곡관부의 마모를 나타낸 것이다. 부위에 따라 마모정도가 상이함을 알 수 있다. 이 경우 관의 R을 크
게 하여도 마모가 적어진다고 할 수 없다. 그림 23은 접촉각에 의한 마모를 나타내고 있
으나 일반적으로 취성재료는 수직방향의 하중에 연성재료는 수평방향의 하중에 약하다.


그림 22. Si슬러리에 의한 곡관부의 마모


그림 23. 접촉각도에 의한 마모변화


또한 당연히 하중이 크면 마모량은 증대하나 충격하중시에는 하중이 증가함에 따라 그격히 증가하다가 일정 하중이상에서는 일정하게 증가한다(거리특성곡선과 유사하다.)
속도의 영향은 조거에따라 변화가 일반적으로 속도가 빨라지면 일정하다가 마모는 증
가한다.
입자의 농도(shot 구+공기) 처음에는 증가다하가 극대치를 보인 후 감소한다. 이것은 입
자끼리의 충동에 의한다. 물론 입사각이 틀리면 변한다. 슬러리 유송파이프에서는 입자
농도(Cv), 유속(V), 입경(d), 관경(D) 과 마모와의 관계는 다음과 같이 알려져 있다.



표면과 입자 간에 수분이 개입되면 마모에 변화를 보인다. 일반적으로 수분량이 증가함
에 따라 쉽게 재료에 침입이 가능해 져 마모량이 증대하다가 더욱 많아지면 물이 쿠숀
역확을 하여 마모가 감소한다. 그리고 pH가 증대하면 부식이 증대해 많아지고 중성액체
라도 입자에서 용출되는 화학물질로 pH가 변할 때가 있다. 또한 산소도 부식량을 많게 하나 과잉시는 부동태화를 촉진한다. 간결운전도 악영향을 미친다.
일반적으로 응착마모에서는 산화피막은 유효하나 이 경우는 파손이 용이해 악영향을 미친다.

3) abrasive마모의 대책

이 abrasive마모는 마모량이 현저하므로 설계나 공작, 조립시 주의해야 한다.

(1) 방진(防塵)을 완전히 해야 한다.

외부에서 들어오는 먼지, 모레는 abrasive마모의 주역이다. 따라서 bearing 등에서는 seal
을 하거나 커버를 부착해야 한다. 또한 윤활유중의 이물질은 반듯이 제거해야 하며 마모
입자가 제거되도록 설계해야 한다. (2) 접촉면의 표면거칠기를 적게 해야 한다. 특히 경
한재료는 경민가공하거나 lapping을 해야 한다. 그리고 가공시의 가공변질층은 경도를 상
승시키거나 이것은 백해무익이다.
이상의 (1),(2)의 방안은 설계나 가공측면에서 비용 등을 감안할 때 해결이 용이하지 않다. 결국 기계적 성질이 우수한 재룔를 선정하는 것이 차선책이다.
(3) 본질적으로 경도가 탄성계수가 높은 재료가 좋다. 열처리에 의한 경도상승도 효과가
있다. 그리고 경도와 탄성계수의 조합인 H/E 또는 H/E가 큰 재료를 선정한다.

6. 피로마모(Fatigue Wear)

일반저긍로 구름접촉을 반복하면 표면피로로써 pittin를 발생하나 이 경우는 소위 구름
접촉피로