모델 RCF 3, ROLLING CONTACT FATIGUE Machine
(베어링 소재의 초고속 구름접촉 피로도 시험기)
구름 접촉 피로 시험 중 베어링 소재 표면의 피로 입자. (=Rolling Contact Fatigue 시험중 발생한 Pitting 피로 균열 입자)
시험평가 목적 ; EHD 탄성유체윤활과 경계윤활 혼합윤활 영역에서 구름접촉 베어링의 소재를 고속효과로 구름접촉 마찰을 일으켜 Pitting과 같이 피로파괴 수명과 같은 장시간이 필요한 시험을 빠른 시간 내에 시험 가능하게 하여, 자동차와 산업체에서 사용중인 대부분의 구름접촉 베어링의 윤활성능 평가 및 소재의 피로수명 시험을 효과적으로 평가 분석 합니다.
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.
->베어링의 구름접촉피로 메커니즘은 EHD 탄성유체윤활에서는 주기적으로 발생하는 베어링 샘플의 구름접촉 표면 아래의 내부에서 압력이 생성 되고, 경계와 혼합윤활 영역에서는 구름접촉 표면의 돌기 접촉을 통한 표면에서 압력이 생성 된다. 그러므로, RCF 구름접촉 피로는 EHD 탄성유체윤활 조건 시험이 경계 혼합 윤활 조건보다 훨씬 많은 시험 시간이 필요하고, EHD탄성유체윤활에서는 10^9 ~ 10^10 사이클 내외, 경계혼합 윤활에서는 10^6 ~ 10^7 사이클의 내외의 Failure(고장) 시간이 소요 된다.
이 시험기의 사용 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.
3 ROLLER 시험 장치=DISC ON ROD 타입
–> MAX 90,000 RPM의 피로접촉 효과를 만듭니다.
시험 샘플의 윤활 챔버
Keywords:(시험분석 요소)
- bearing materials(베어링 소재의 개발, 구름접촉피로 수명)
- elastohydrodynamic lubrication(탄성유체윤활 시험)
- pitting(모재 표면에 생긴 부식에 의한 점 형태의 자국. 또, 기어의 치면(齒面) 등이 높은 접촉 압력의 반복에 의하여 국부적 피로 때문에 침식되는 현상.)
- rolling contact fatigue/rolling line contact (구름 선 접촉 피로 시험–>헤르쯔접촉 응력에 의한 표면의 누적피로로 인해 발생, 수명 계산식의 기초로 되는 플레킹과, 표면 결함 속에 윤활 기름이 유체 역학적으로 침입한 결과 발생하는 균열이 원인으로 되어 생기는 피팅이 대표 예이다.)
- white etching layers (WEL은 철도 레일과 휠 상호접촉면에서, 급가속 급정지의 현상이 계속적으로 발생하면서 표면에 피로가 적되어 발생되는 표면층을 의미한다).
- hertzian contact (헤르찌안 응력의 접촉)
- elliptical contact (타원형 접촉)
**아래 구동 롤러 크기(=Drive Roller)와 시험샘플 롤러 크기의(=Test Roller) 비율과 시험속도 사양 테이블 입니다. 실제 시험 허용 속도 입니다.
Technical Specifications ;
Contact Configurations: Flat Roller on Flat Roller (Line Contact) /Flat Roller on Crowned Roller (Elliptical Contact)
Maximum Load: 21 kN
Loading Rate: 50 N/s
Temperature Range: Ambient to 150°C
Test Roller Diameter: 20 mm to 50 mm
Driving Rollers Diameters: 200 mm to 250 mm
Maximum Speed: 6,000 rpm
Vibration Sensor: Piezo-electric type with adjustable threshold sensitivity and cut-off time
Interface: Serial Link Interface Module
Software: COMPEND 2000
Motor: 4 kW a.c. vector motor, 2048 ppr encoder, force vent
Electricity: 220/240 V, single phase, 50/60 Hz, 7.5 kW
Clean, dry air: 4 cfm at 8 bar (120 psi)
Mains water and drain: 10 l/min (typical)
Controlled Parameters ;
Motor speed
Applied load
Lubricant inlet temperature
Test duration
Recorded Parameters ;
Motor speed
Applied load
Lubricant inlet temperature
Race-way temperature
Rod Sample end-face temperature
Vibration sensor output
Electrical contact resistance
Services
Electricity: 220/240 V, single phase, 50/60 Hz, 7.5 kW
Clean, dry air: 4 cfm at 8 bar (120 psi)
Mains water and drain: 10 l/min (typical)
한미산업
지난 30여년간 국내 Tribology(마찰/마모/연마/윤활), 스크래치 마이크로 물성 고온 경도계, 베어링시험기, 3차원표면 형상측정기 내외경 측정기, 열_분석기, 열경화 시험기 등을 국내에 공급해오면서 기술산업 발전에 조금이나마 노력하여 왔습니다. 미.일.유럽 소재, 유명 제조공급사인 BRUKER, PHOENIX TRIBOLOGY, KEP, SETARAM, SETSMARMT, INNOWEP, TABER, AMTEC, WALKWAY, ANFATEC, SHINTO-HEIDON, ENEOS MATERIALS, TRICO사의 최첨단 장비들을 국내에 소개 및 판매 기술 지원하여 왔으며, 또한 이기술을 바탕으로 일부 품목 제조를 통하여 국산화에도 노력하여 왔습니다.
상호: 한미산업
대표: 최동하
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