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AR 월간 아카이브: 9월 2020
가공 부품 검사
기계 부품
3D 프로파일 측정을 사용한 CAD 모델 검사
작성자:
Duanjie Li, PhD
개정자
조슬린 에스파르자
소개
복잡한 형상을 만들 수 있는 정밀 가공에 대한 수요는 다양한 산업 분야에서 증가하고 있습니다. 항공우주, 의료, 자동차부터 기술 기어, 기계, 악기에 이르기까지 지속적인 혁신과 진화로 인해 기대치와 정확도 기준이 새로운 차원으로 높아지고 있습니다. 이에 따라 제품의 최고 품질을 보장하기 위한 엄격한 검사 기술과 기기에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
부품 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일 측정의 중요성
공차 및 생산 표준 준수 여부를 확인하려면 가공된 부품의 특성을 CAD 모델과 비교하는 것이 필수적입니다. 부품의 마모로 인해 교체가 필요할 수 있으므로 서비스 기간 동안의 검사도 매우 중요합니다. 필요한 사양에서 벗어난 부분을 적시에 식별하면 비용이 많이 드는 수리, 생산 중단 및 평판 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다.
NANOVEA는 터치 프로브 방식과 달리 광학 프로파일러 접촉 없이 3D 표면 스캔을 수행하여 가장 높은 정확도로 복잡한 형상을 빠르고 정밀하며 비파괴적으로 측정할 수 있습니다.
측정 목표
이 애플리케이션에서는 치수, 반경 및 거칠기에 대한 포괄적인 표면 검사를 수행하는 고속 센서가 장착된 3D 비접촉식 프로파일러인 NANOVEA HS2000을 소개합니다.
40초 이내에 모두 완료됩니다.
나노비아
HS2000
CAD 모델
가공된 부품이 원하는 사양, 공차 및 표면 마감을 충족하는지 확인하려면 부품의 치수와 표면 거칠기를 정밀하게 측정하는 것이 중요합니다. 검사 대상 부품의 3D 모델과 엔지니어링 도면이 아래에 제시되어 있습니다.
거짓 색상 보기
CAD 모델과 스캔한 가공 부품 표면의 가색 보기를 그림 3에서 비교합니다. 샘플 표면의 높이 변화는 색상의 변화로 확인할 수 있습니다.
그림 2에 표시된 대로 3D 표면 스캔에서 3개의 2D 프로파일을 추출하여 가공된 부품의 치수 공차를 추가로 확인합니다.
프로필 비교 및 결과
프로파일 1 ~ 3은 그림 3 ~ 5에 나와 있습니다. 정량적 공차 검사는 엄격한 제조 표준을 준수하기 위해 측정된 프로파일을 CAD 모델과 비교하여 수행됩니다. 프로파일 1과 프로파일 2는 곡면 가공 부품에서 서로 다른 영역의 반경을 측정합니다. 프로파일 2의 높이 변화는 156mm 길이에 걸쳐 30µm로 원하는 ±125µm 공차 요건을 충족합니다.
공차 한계값을 설정하면 분석 소프트웨어가 가공된 부품의 합격 여부를 자동으로 판단할 수 있습니다.
가공된 부품 표면의 거칠기와 균일성은 품질과 기능을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 그림 6은 표면 조도를 정량화하는 데 사용된 가공된 부품의 상위 스캔에서 추출한 표면 영역입니다. 평균 표면 거칠기(Sa)는 2.31µm로 계산되었습니다.
결론
이 연구에서는 고속 센서가 장착된 나노베아 HS2000 비접촉식 프로파일러가 치수 및 거칠기에 대한 포괄적인 표면 검사를 수행하는 방법을 보여주었습니다.
고해상도 스캔을 통해 사용자는 가공된 부품의 세부적인 형태와 표면 특징을 측정하고 이를 CAD 모델과 정량적으로 비교할 수 있습니다. 또한 이 기기는 스크래치 및 균열을 포함한 모든 결함을 감지할 수 있습니다.
고급 윤곽 분석은 가공된 부품이 설정된 사양을 충족하는지 여부를 판단할 뿐만 아니라 마모된 부품의 고장 메커니즘을 평가하는 데도 탁월한 도구로 사용됩니다.
여기에 표시된 데이터는 모든 나노베아 광학 프로파일러에 장착된 고급 분석 소프트웨어로 가능한 계산의 일부에 불과합니다.
이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.
프레팅 마모 평가
프레팅 마모 평가
작성자:
Duanjie Li, PhD
개정자
조슬린 에스파르자
소개
프레팅은 "하중을 받고 진동이나 기타 힘에 의해 미세한 상대 운동을 받는 두 재료 사이의 접촉 영역에서 발생하는 특수 마모 과정"입니다. 기계가 작동 중일 때 볼트로 고정되거나 고정된 조인트, 움직이지 않으려는 구성 요소 사이, 진동하는 커플링과 베어링에서 진동이 필연적으로 발생합니다. 이러한 상대적인 슬라이딩 동작의 진폭은 종종 마이크로미터에서 밀리미터 정도입니다. 이러한 반복적인 저진폭 동작은 표면에서 심각한 국부적인 기계적 마모와 재료 이동을 유발하여 생산 효율성, 기계 성능을 저하시키거나 심지어 기계에 손상을 입힐 수 있습니다.
정량적 지표의 중요성
프레팅 마모 평가
프레팅 마모는 종종 2체 마모, 접착 및/또는 프레팅 피로 마모를 포함하여 접촉 표면에서 발생하는 여러 복잡한 마모 메커니즘을 포함합니다. 프레팅 마모 메커니즘을 이해하고 프레팅 마모 보호를 위한 최상의 재료를 선택하려면 신뢰할 수 있고 정량적인 프레팅 마모 평가가 필요합니다. 프레팅 마모 거동은 변위 진폭, 정상 하중, 부식, 온도, 습도 및 윤활과 같은 작업 환경에 의해 크게 영향을 받습니다. 다재다능한 트라이보미터 다양한 현실적인 작업 조건을 시뮬레이션할 수 있는 것은 프레팅 마모 평가에 이상적입니다.
스티븐 R. 램프만, ASM 핸드북: 19권: 피로와 골절
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear
측정 목표
이 연구에서는 다양한 진동 속도와 온도에서 스테인리스 스틸 SS304 샘플의 프레팅 마모 거동을 평가하여 다음과 같은 성능을 보여주었습니다. 나노비아 T50 트라이보미터는 금속의 프레팅 마모 과정을 잘 제어하고 모니터링하는 방식으로 시뮬레이션합니다.
나노비아
T50
테스트 조건
스테인리스 스틸 SS304 샘플의 프레팅 내마모성은 다음과 같이 평가되었습니다. 나노비아 선형 왕복 마모 모듈을 사용한 트라이보미터. 카운터 재료로는 WC(직경 6mm) 볼이 사용되었습니다. 마모 트랙은 다음을 사용하여 검사했습니다. 나노비아 3D 비접촉식 프로파일러.
프레팅 테스트는 실온(RT)과 200°C에서 수행되었습니다. °C에서 고온이 SS304 샘플의 프레팅 내마모성에 미치는 영향을 연구했습니다. 샘플 스테이지의 가열판은 프레팅 테스트 중에 샘플을 200°C에서 가열했습니다. °C. 마모율입니다, K는 다음 공식을 사용하여 평가되었습니다. K=V/(F×s)여기서 V 는 착용한 볼륨입니다, F 는 정상 부하이고 s 는 슬라이딩 거리입니다.
이 연구에서는 카운터 재료로 WC 볼을 예로 사용했습니다. 실제 적용 상황을 시뮬레이션하기 위해 맞춤형 픽스처를 사용하여 모양과 표면 마감이 다른 모든 고체 소재를 적용할 수 있습니다.
테스트 매개변수
마모 측정값의
결과 및 토론
3D 마모 트랙 프로파일을 사용하면 다음과 같이 계산된 마모 트랙 체적 손실을 직접적이고 정확하게 측정할 수 있습니다. 나노비아 산악 분석 소프트웨어.
100rpm의 저속 및 실온에서 왕복 마모 테스트 결과 0.014mm의 작은 마모 트랙이 나타났습니다.³. 이에 비해 1000rpm의 고속에서 수행된 프레팅 마모 테스트는 0.12mm의 부피로 상당히 큰 마모 트랙을 생성합니다.³. 이러한 가속 마모 과정은 프레팅 마모 테스트 중에 발생하는 고열과 강한 진동으로 인해 금속 파편의 산화를 촉진하고 심각한 삼체 마모가 발생하기 때문일 수 있습니다. 200°C의 고온에서 프레팅 마모 테스트를 진행합니다. °C는 0.27mm의 더 큰 마모 트랙을 형성합니다.³.
1000rpm에서 프레팅 마모 테스트의 마모율은 1.5×10입니다.-4 mm³/Nm으로, 이는 100rpm에서 왕복 마모 테스트의 마모 속도에 비해 거의 9배에 달하는 수치입니다. 고온에서의 프레팅 마모 테스트는 마모 속도를 3.4×10으로 더욱 가속화합니다.-4 mm³/Nm. 다양한 속도와 온도에서 측정된 내마모성의 현저한 차이는 실제 적용을 위해 프레팅 마모에 대한 적절한 시뮬레이션이 중요하다는 것을 보여줍니다.
트라이보시스템에 테스트 조건의 작은 변화가 도입되면 마모 거동이 크게 달라질 수 있습니다. 다재다능한 나노비아 트라이보미터는 고온, 윤활, 부식 등 다양한 조건에서 마모를 측정할 수 있습니다. 고급 모터에 의한 정확한 속도 및 위치 제어를 통해 사용자는 0.001 ~ 5000rpm 범위의 속도에서 마모 테스트를 수행할 수 있으므로 다양한 마찰 조건에서 프레팅 마모를 조사하는 연구/테스트 실험실에 이상적인 도구입니다.
다양한 조건에서의 프레팅 마모 트랙
광학 현미경으로
3D 웨어 트랙 프로필
근본적인 이해에 대한 더 많은 인사이트 제공
프레팅 마모 메커니즘의
마모 트랙 결과 요약
다양한 테스트 매개변수를 사용하여 측정
결론
이 연구에서는 다음과 같은 역량을 보여주었습니다. 나노비아 스테인리스 스틸 SS304 시료의 프레팅 마모 거동을 잘 제어되고 정량적인 방식으로 평가하는 트라이보미터입니다.
테스트 속도와 온도는 소재의 프레팅 내마모성에 중요한 역할을 합니다. 프레팅 중 높은 열과 강한 진동으로 인해 SS304 샘플의 마모 속도가 9배 가까이 빨라졌습니다. 200°C의 높은 온도 °C는 마모율을 3.4×10으로 더욱 증가시켰습니다.-4 mm3/Nm.
다재다능한 나노비아 트라이보미터는 고온, 윤활, 부식 등 다양한 조건에서 프렛팅 마모를 측정하는 데 이상적인 도구입니다.
나노비아 트라이보미터는 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 정밀하고 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 고온 마모, 윤활 및 트리보 부식 모듈을 하나의 사전 통합된 시스템에서 옵션으로 사용할 수 있습니다. 당사의 독보적인 제품군은 얇거나 두꺼운, 연질 또는 경질 코팅, 필름 및 기판의 전체 범위의 마찰 특성을 측정하는 데 이상적인 솔루션입니다.
