블록 온 링 마모 평가의 중요성

측정 목표

이 응용 분야에서 나노베아 기계식 테스터는 스테인리스 스틸 SS304 및 알루미늄 Al6061 금속 합금 시료의 YS 및 UTS를 측정합니다. 샘플은 나노베아 압입 방법의 신뢰성을 보여주는 일반적으로 인정되는 YS 및 UTS 값을 위해 선택되었습니다.

S-10 링에 있는 H-30 블록의 슬라이딩 마모 거동은 Block-on-Ring 모듈을 사용하는 Nanovea 마찰계로 평가되었습니다. H-30 블록은 경도가 30HRC인 01 공구강으로 제작되는 반면, S-10 링은 표면 경도가 58~63HRC이고 링 직경이 ~34.98mm인 강철 유형 4620입니다. Block-on-Ring 테스트는 마모 거동에 대한 영향을 조사하기 위해 건조하고 윤활된 환경에서 수행되었습니다. USP 중질 미네랄 오일을 사용하여 윤활 테스트를 수행했습니다. 마모 트랙은 Nanovea를 사용하여 검사되었습니다. 3D 비접촉 프로파일로미터. 시험 변수는 표 1에 요약되어 있습니다. 마모율(K)은 K=V/(F×s) 공식을 사용하여 평가되었으며, 여기서 V는 마모량, F는 일반 하중, s는 슬라이딩 거리입니다.

결과 및 토론

그림 2는 건조하고 윤활된 환경에서 Block-on-Ring 테스트의 마찰 계수(COF)를 비교합니다. 블록은 윤활 환경보다 건조한 환경에서 훨씬 더 많은 마찰을 갖습니다. COF
첫 번째 50회전에서 런인 기간 동안 변동하고 나머지 200회전 마모 테스트에서는 ~0.8의 일정한 COF에 도달합니다. 이에 비해 USP 중질광유 윤활에서 수행된 Block-on-Ring 테스트는 500,000회전 마모 테스트 전체에서 0.09의 일정하고 낮은 COF를 나타냅니다. 윤활제는 표면 사이의 COF를 ~90배까지 크게 줄입니다.

그림 3과 4는 건식 및 윤활 마모 테스트 후 블록의 마모 흉터에 대한 광학 이미지와 단면 2D 프로파일을 보여줍니다. 마모 트랙 부피와 마모율은 표 2에 나와 있습니다. 200회전 동안 72rpm의 낮은 회전 속도에서 건식 마모 테스트를 거친 스틸 블록은 9.45mm˙의 큰 마모 흉터 부피를 나타냅니다. 이에 비해 광유 윤활유를 사용하여 500,000회전 동안 197rpm의 높은 회전 속도로 마모 테스트를 수행한 경우 마모 트랙 부피는 0.03mm˙로 훨씬 작아집니다.

그림 3의 이미지는 윤활 마모 테스트의 경미한 마모와 비교하여 건조한 조건에서 테스트하는 동안 심각한 마모가 발생하는 것을 보여줍니다. 건식 마모 테스트 중에 발생하는 높은 열과 강한 진동은 금속 파편의 산화를 촉진하여 심각한 삼체 마모를 유발합니다. 윤활 테스트에서는 미네랄 오일이 마찰을 줄이고 접촉면을 냉각시킬 뿐만 아니라 마모 중에 생성된 연마 파편을 멀리 이동시킵니다. 그 결과 마모율이 최대 8×10배까지 현저히 감소합니다. 이처럼 서로 다른 환경에서 내마모성에 큰 차이를 보이는 것은 실제 서비스 조건에서 적절한 슬라이딩 마모 시뮬레이션이 중요하다는 것을 보여줍니다.

테스트 조건에 작은 변화가 생기면 마모 거동이 크게 달라질 수 있습니다. 나노베아 트라이보미터의 다양한 기능 덕분에 고온, 윤활 및 마찰 부식 조건에서 마모를 측정할 수 있습니다. 고급 모터에 의한 정확한 속도 및 위치 제어를 통해 0.001 ~ 5000rpm 범위의 속도에서 마모 테스트를 수행할 수 있으므로 다양한 마찰 조건에서 마모를 조사하는 연구/테스트 실험실에 이상적인 도구입니다.

샘플의 표면 상태는 나노비아의 비접촉식 광학 프로로미터로 검사했습니다. 그림 5는 마모 테스트 후 링의 표면 형태를 보여줍니다. 슬라이딩 마모 과정에서 생성된 표면 형태와 거칠기를 더 잘 보여주기 위해 실린더 형태를 제거했습니다. 200 회전의 건식 마모 테스트 동안 3체 마모 공정으로 인해 상당한 표면 거칠기가 발생했습니다. 건식 마모 테스트 후 블록과 링은 각각 14.1 및 18.1 µm의 거칠기 Ra를 보였는데, 이는 더 높은 속도에서 장기간 500,000회전 윤활 마모 테스트의 5.7 및 9.1 µm와 비교했을 때 매우 높은 수치입니다. 이 테스트는 피스톤 링-실린더 접촉부의 적절한 윤활이 얼마나 중요한지 보여줍니다. 마모가 심하면 윤활을 하지 않아도 접촉면이 빠르게 손상되어 서비스 품질이 돌이킬 수 없을 정도로 저하되고 엔진이 파손될 수도 있습니다.

결론

본 연구에서는 ASTM G77 표준에 따라 Block-on-Ring 모듈을 사용하여 강철 금속 커플의 슬라이딩 마모 거동을 평가하기 위해 Nanovea의 마찰계가 어떻게 사용되는지 보여줍니다. 윤활제는 재료 쌍의 마모 특성에 중요한 역할을 합니다. 미네랄 오일은 H-30 블록의 마모율을 ~8×10ˆ, COF를 ~90배 감소시킵니다. Nanovea 마찰계는 다양한 기능을 갖추고 있어 다양한 윤활, 고온 및 마찰 부식 조건에서 마모 거동을 측정하는 데 이상적인 도구입니다.

Nanovea의 트라이보미터(Tribometer)는 하나의 사전 통합 시스템에서 선택적으로 사용할 수 있는 고온 마모, 윤활 및 마찰 부식 모듈과 함께 ISO 및 ASTM 규격 회전 및 선형 모드를 사용하여 정확하고 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공합니다. Nanovea의 탁월한 제품군은 얇거나 두꺼운 코팅, 부드럽거나 단단한 코팅, 필름 및 기판의 마찰 특성 전체 범위를 결정하는 데 이상적인 솔루션입니다.