RCF 3 MACRO PITTING, 베어링 소재의 초고속 구름피로 시험기

• 2 Roller on Rod 타입 혹은 3 Roller 타입 시험 형태의 구름접촉 피로시험기 라고 불립니다.
• 특히, 탄성유체윤활 환경을 조성하여 장시간의 구름접촉피로 시험을 통하여 MACRO PITTING(매크로 피팅) 발생 수명을 평가 합니다.

시험평가 목적 ;

이 시험기는 EHD(탄성유체윤활, Elastohydrodynamic Lubrication), 경계윤활, 혼합윤활 영역에서 실제 베어링 운전 조건을 모사하여, 구름접촉 베어링 소재에 고속 반복 접촉하중을 부여하는 장비 입니다.

장시간이 소요되는 피팅(Pitting) 및 구름접촉 피로파괴 수명 시험을, 45,000rpm 이상의 초고속 반복 접촉효과를 만들어 단기간에 시험을 완료 할 수 있으며,

• 베어링 소재의 피로수명 비교 평가
• 윤활유의 유막 형성 능력 및 마찰 마모 특성 분석
• 실제 자동차 및 산업용 회전체 베어링 조건에 대한 내구성 검증

을 효율적으로 수행하는 것을 목적으로 합니다.

“2 Roller on Rod” 타입 혹은 “3 Roller” 타입 구름접촉 피로시험기 라고 불립니다.

모델 RCF 3, ROLLING CONTACT FATIGUE Machine

(베어링 소재의 초고속 구름접촉 피로도 시험기)

Phoenix사의 모델 RCF 3 웹사이트 –>

베어링의 구름접촉피로 메커니즘 →

• EHD 탄성유체윤활에서는 주기적으로 발생하는 베어링 샘플의 구름접촉 표면 아래의 내부에서 압력이 생성 되고,
• 경계와 혼합윤활 영역에서는 구름접촉 표면의 돌기 접촉을 통한 베어링 샘플 표면에서 압력이 생성 된다.
• 그러므로, RCF 구름접촉 피로 수명의 경우, EHD 탄성유체윤활 조건 시험시간이 경계 혼합 윤활 조건 시간 보다 훨씬 많은 시험 시간이 필요하고,
• EHD탄성유체윤활에서는 10^9 ~ 10^10 사이클 내외의 피로수명 시험이 소요되고 → Macro Pitting,
• 경계혼합 윤활에서는 10^6 ~ 10^7 사이클의 내외의 Failure(피로고장) 시간이 소요 된다 → Micro Pitting.

모델 RCF 3의 특징 :

• Disc on Rod 타입(=3 ROLLER 타입) 접촉 형상 시험방법으로 ROD(=봉) 모양의 베어링 소재를 시험 샘플화 하기 쉽다.

• 45,000~90,000 rpm 접촉 효과가 발생하도록 과학적으로 설계하여 빠른 구름접촉피로 시험을 할 수 있습니다.

• 베어링 소재의 구름접촉 피로수명 시험 PITTING, WHITE ETCHING LAYER 시험

• 경계윤활~혼합윤활~EHD 탄성유체윤활 영역을 작업자가 제어 가능 합니다.

• Radial 뿐 아니라 Axial 타입의 하중이 적용 되는 모든 구름접촉 베어링 소재 샘플 1개에 대하여 EHD 탄성유체 윤활상태에서 빠른 시간 1~20일 내외의 베어링 소재의 구름접촉피로균열 수명을 평가 할 수 있다. 경계~혼합 윤활에서는 샘플당 0.5~1일 내외의 시간으로 접촉피로 수명을 평가 할 수 있다.

모델 RCF 3 – 주 목적 상세 설명 :

경계 윤활 또는 혼합 윤활 아래에서 베어링 소재의 표면 돌기는 얇아진 윤활막을 통해 접촉하여 베어링 소재 표면에서 피로가 발생하는 과정에서 짓누를 수 있습니다. 어느 시점에서 요철이 서로 달라붙고 표면의 느슨해진 부분이 당겨져 쪼개지는 것과 같은 스폴링이 발생할 수 있습니다. 이것이 Micro Pitting 이고, 베어링 소재의 경도와 표면거칠기가 중요한 영향을 주게 됩니다. 이 시험이 눈에 보이는 베어링 소재에 대한 수명 평가임으로 좀 더 개선하기 쉬운 영역 입니다.

EHD 탄성유체윤활 에서는 돌기 접촉이 발생하지 않지만 표면에 여전히 주기적 하중이 가해져 베어링 샘플 표면 아래 내부에서, 일반적으로 개재물에서 균열이 형성됩니다. 어느 시점에서 시험 베어링 소재의 샘플 표면 아래 내부에서 발생한 이러한 균열은 표면으로 이동하여 매우 높은 압력의 오일로 표면 균열 사이에 채워지고 균열이 떨어져 나가게 되면서 결국 큰 구덩이가 형성됩니다. 이것이 Macro Pitting 입니다 (개재물=결정 안에 포함되는 기포, 액체 방울, 작은 결정 등의 이물질), 매크로 피팅은 베어링 재료 내부의 응력 상승 요인의 무작위 분포에 의함.

모든 기계와 기구의 핵심 부품인 베어링 중 특히 많은 종류의 구름접촉베어링에 있어, EHD 탄성유체윤활 시 생성된 샘플의 주기적인 표면 압력으로 인해, 베어링 샘플 표면 아래의 내부에서 기포 및 작은 결정 등 이물질에서 전파된 소재의 피로수명 파손 메커니즘을 평가하는 장비로서, EHD 탄성유체윤활 작동 영역에서 구름접촉 베어링의 소재를 약 45,000~90,000RPM의 구름접촉 효과를 발생시켜, 초고속으로 구름접촉 마찰을 일으켜 10^9~10^10회(=10~100억)의 회전구름 마찰 접촉이 필요한 Flaking, Spalling, 혹은 Macro Pitting 피로 수명과 같은 장시간이 필요한 시험을 빠른 시간 내에 시험 가능하게 하여 빠르고 효과적인 구름접촉 베어링의 윤활성능 평가 및 소재의 피로수명을 시험 분석하는 장비로, 획기적인 품질 개선 효과를 기대할 수 있다. 경계윤활-혼합윤활-탄성유체윤활 영역을 작업자가 제어 가능 하여, 다양한 시험분석이 가능.

측정 결과 분석 기법 ;

마모 특히 고장(=Failure)은 확률론적 과정으로 측정 결과 분산이 심한 경우가 많아 최소 20회 정도의 반복 시험을 하고 Weibull 고장분포 통계적 기법을 사용해서 분석 합니다.

경계 윤활과 혼합윤활 영역에서의 구름접촉 피로 수명의 또다른 예 ;

기어 접촉과 같은 마이크로 피팅 시험은 10^7 (=1천만번)의 회전 시험이 필요 합니다. 그러므로 MACRO 피팅 시험은 MICRO 피팅시험에 비하여 1,000배의 회전 시험을 요구 하고, Rail Wheel 시험에 비하여 1백만배의 회전 시험을 요구 합니다.