장비 고장의 근본 원인: 궁극의 가이드

기계 장비 고장의 원인은 다양하며, 일부는 장비 자체에 내재된 결함으로 인한 것이고, 다른 일부는 불합리한 원래 설계 구조, 치수, 조정 및 재료 선택과 같은 설계 문제와 관련이 있습니다. 또한 고르지 않은 재료 품질, 과도한 내부 잔류 응력 등과 같은 부품 재료의 결함 문제도 있습니다.

제조 공정 중 기계 가공, 주조, 단조, 열처리, 조립 및 표준 부품의 기술적 문제와 같은 제조 문제도 고장의 원인이 됩니다. 또한 부품의 부적절한 선택 및 조정, 잘못된 설치와 같은 조립 문제도 문제를 일으킬 수 있습니다. 마지막으로 검사 및 테스트 문제도 장비 고장의 원인이 될 수 있습니다.

I. 기계 부품의 고장

(1) 기계 부품 고장의 분류

기계 부품이 지정된 기능을 상실하면 고장난 것으로 간주합니다. 부품이 지정된 기능을 완료할 수 없거나 안정적이고 안전하게 계속 사용할 수 없는 다음 두 가지 상태 중 하나에 해당하면 고장난 것으로 간주합니다.

부품 고장은 기계 장비 고장의 주요 원인입니다. 따라서 부품의 고장 패턴을 연구하고 고장 원인을 파악하여 개선 조치를 취하는 것은 기계 고장의 발생을 줄이고 기계의 수명을 연장하는 데 큰 의미가 있습니다.

기계 부품 고장의 주요 증상은 부품 손상의 가장 큰 비중을 차지하는 부품의 작업 결합 표면의 마모와 찢어짐입니다. 재료 부식과 노화는 부품의 작업 과정에서 불가피하게 발생하는 또 다른 유형의 고장이지만 일반적으로 그 비율은 훨씬 적습니다. 이 두 가지 형태의 고장은 정상적인 사용 조건에서 기계 부품의 주요 고장 모드를 본질적으로 요약한 것입니다.

다음과 같은 다른 형태의 장애 피로 골절 부품의 변형은 실제로 자주 발생하고 가장 위험한 고장 유형으로 간주되지만, 대부분 제조 및 설계 결함이나 부적절한 기계 유지보수 및 사용으로 인해 발생합니다.

고장 분석은 고장의 주요 원인을 파악하고 적절한 제어 방법을 채택하기 위해 부품의 마모, 파손, 변형, 부식과 같은 현상이나 과정의 특성과 규칙을 조사하고 연구하는 것을 말합니다.

고장 분석의 목적은 장비 고장률을 줄이고 장비 서비스 수명을 연장하기 위해 수리 기술 계획을 수립하고 고장을 일으키는 특정 요인을 제어할 수 있는 신뢰할 수 있는 기반을 제공하는 것입니다.

또한 고장 분석은 장비 설계 및 제조를 위한 피드백 정보를 제공하고 장비 사고 식별을 위한 객관적인 증거를 제공할 수 있습니다.

(2) 부품 마모

1) 구성 요소의 마모 패턴

자동차나 트랙터와 같은 기계를 구성하는 기본 단위는 부품과 구성품이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 베어링, 기어, 피스톤-실린더 어셈블리 등 여러 부품으로 구성된 마찰 쌍은 일정한 마찰과 마모를 겪다가 열과 화학물질 같은 외부 힘과 환경적 요인의 영향을 받아 결국 고장이 나게 됩니다.

모든 기계 고장 중 마모 관련 고장은 상당한 비중을 차지합니다. 따라서 부품의 마모 패턴과 그에 맞는 짝을 이해하는 것은 필수적입니다.

a) 구성 요소의 일반적인 마모 곡선

마모는 일종의 점진적 결함입니다. 예를 들어 실린더 마모로 인한 결함은 팬 벨트 파열이나 커패시터 고장과 같은 갑작스러운 결함과는 다르며, 후자는 갑작스러운 결함인 반면 마모로 인한 결함은 점진적인 결함입니다.

b) 허용 마모 및 제한 마모

2) 마모성 마모

입자 마모라고도 하는 마모 마모는 마찰 쌍의 접촉면 사이에 단단한 입자가 존재하거나 한쪽 재료의 경도가 다른 쪽보다 현저히 높을 때 발생하며, 다음과 유사한 마모 현상을 초래합니다. 금속 절단.

접촉면에 눈에 보이는 절단 자국이 특징인 기계적 마모의 한 유형입니다. 모든 마모 유형 중에서 연마 마모가 약 50%를 차지하며 가장 흔하고 손상을 입히는 마모 형태입니다.

마모 속도와 강도가 높아 기계 장비의 수명이 크게 단축되고 에너지와 자재 소비가 상당합니다.

마찰 표면이 받는 응력과 충격에 따라 연마 마모는 끌 절단 스타일, 고응력 연삭 스타일, 저응력 긁힘 스타일의 세 가지 유형으로 더 나눌 수 있습니다.

a) 연마 마모 메커니즘

연마 입자의 기계적 작용에는 두 가지 과정이 포함됩니다. 하나는 연마 입자에 의한 마찰 표면의 미세 절단 과정이고, 다른 하나는 입자에 의한 표면층의 교대 접촉 응력으로 인해 표면층의 밀도가 지속적으로 변화하고 궁극적으로 표면 피로로 인한 침식입니다.

연마 입자의 원인으로는 외부 먼지 및 모래, 칩 침입, 유체 유입, 표면 마모 파편, 재료 구조의 표면 딱딱한 지점, 내포물 등이 있습니다. 연마 마모의 주목할 만한 특징은 마모 표면에 나선형, 원형 또는 곡선의 작은 칩과 약간의 분말이 상대 운동 방향과 평행한 작은 홈이 있다는 것입니다.

b) 마모성 마모를 줄이기 위한 조치

연마 마모는 마찰 쌍의 표면에 대한 연마 입자의 기계적 작용으로 인해 발생합니다. 따라서 연마 마모를 줄이거나 제거하기 위한 전략은 다음 두 가지 측면에서 접근할 수 있습니다.

i) 연마제 유입 감소

기계 장비의 마찰 쌍에 외부 연마재가 들어가는 것을 방지하고 런인 과정에서 생성된 칩을 즉시 제거합니다.

구체적인 조치로는 공기 필터 및 연료/오일 필터 설치, 방진 밀봉 장치 추가, 윤활 시스템에 자철석, 칩 수집실 및 오일 오염 표시기 설치, 공기, 연료 및 오일 여과 장치의 정기적인 청소 및 교체 등이 있습니다.

ii) 부품 표면의 내마모성 향상

첫째, 내마모성이 좋은 소재를 선택할 수 있습니다.

둘째, 내마모성이 필요하고 충격 하중을 받는 부품의 경우 열처리 및 표면 처리 는 구성 요소 재료 표면의 특성을 개선하고 표면 경도를 향상시키며 연마재의 경도를 초과하기 위해 노력하는 데 사용할 수 있습니다.

셋째, 정밀도 요구 사항이 덜 엄격한 부품의 경우 내마모성 합금을 작업 표면에 용접하여 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

3) 접착 마모

접착 마모는 상대적인 이동 중에 한 마찰 표면에서 다른 마찰 표면으로 재료가 이동하여 발생하는 마모 유형을 말합니다. 마찰 쌍 표면의 손상 정도에 따라 접착 마모는 경미한 마모, 번짐, 긁힘, 찢어짐 및 압착의 다섯 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

접착 마모 메커니즘

마찰 쌍이 과부하 조건에서 작동하면 윤활 불량, 빠른 상대 이동 속도, 마찰로 인해 발생하는 열이 충분히 빨리 소멸되지 않아 표면 온도가 매우 높아집니다.

심한 경우 금속의 표면층이 부드러워지거나 녹아 표면 강도가 떨어질 수 있습니다. 고압의 표면 돌출부는 서로 달라붙어 상대적인 이동 중에 찢어지게 됩니다. 이로 인해 재료가 약한 표면에서 강한 표면으로 이동하여 마찰 쌍에 압착 또는 긁힘과 같은 치명적인 손상이 발생할 수 있습니다.

접착 마모를 줄이기 위한 조치 ② 접착 마모를 줄이기 위한 조치

a. 마찰 쌍의 표면 상태 제어하기

마찰 표면이 깨끗하고 매끄러울수록 접착 마모가 발생할 가능성이 높아집니다. 표면 거칠기 가 지나치게 작습니다. 금속 표면에는 종종 소성 변형이나 100~200℃의 온도 상승으로 인해 접착 필름이 손상될 수 있는 흡착 필름이 있으며, 이 두 가지 모두 접착 마모를 유발할 수 있습니다.

접착 마모를 줄이려면 하중, 온도, 속도 및 기타 작업 조건에 따라 적절한 윤활제를 선택해야 합니다.

윤활유에 첨가제를 첨가하여 필요한 윤활 조건을 설정할 수도 있습니다. 대기 중의 산소는 금속 표면에 보호 산화막을 형성하여 금속의 직접적인 접촉과 접착을 방지하고 마찰과 마모를 줄일 수 있습니다.

b. 제어 머티리얼 구성 및 마찰 쌍 표면의 미세 구조

접착 마모는 재료 구성과 미세 구조가 유사한 두 금속 재료 사이에서 발생할 가능성이 가장 높은데, 이는 고체 용액이나 금속 간 화합물을 형성하는 경향이 강하기 때문입니다.

따라서 마찰 쌍의 재료는 고용체를 형성하는 경향이 가장 적은 재료여야 하며, 이는 서로 다른 재료 구성과 결정 구조를 가져야 함을 의미합니다.

마찰 쌍의 한쪽 표면을 납, 주석, 은 또는 구리와 같은 금속 또는 연질 합금으로 덮으면 접착 마모에 대한 저항력을 높일 수 있습니다. 베어링 라이너의 표면 재질로 바비트 메탈 또는 알루미늄 브론즈와 같은 소재를 사용하면 접착 마모에 대한 저항력을 향상시킬 수 있습니다. 강철과 주철의 조합도 접착 마모에 대해 우수한 성능을 발휘합니다.

c. 열 전달 조건 개선

열전도율이 좋은 소재를 선택하고 마찰 쌍을 냉각하거나 적절한 방열 조치를 취하면 마찰 쌍의 상대적 이동 중 온도를 낮춰 마찰 쌍 표면의 강도를 유지할 수 있습니다.

4) 피로 마모

피로 마모는 마찰 쌍 표면의 국부적인 영역에서 주기적인 접촉 응력에 의해 형성된 피로 균열로 인해 재료의 미세한 입자가 떨어지는 현상을 말합니다. 마찰 쌍 사이의 접촉 및 상대 운동에 따라 피로 마모는 롤링 접촉 피로 마모와 슬라이딩 접촉 피로 마모로 나눌 수 있습니다.

피로 마모의 메커니즘

피로 마모 과정은 균열 형성 및 팽창, 미세 입자의 형성 및 탈락이라는 파괴적인 과정입니다. 연마 마모와 접착 마모는 마찰 쌍 표면과의 직접적인 접촉과 관련이 있습니다. 윤활유가 두 마찰 표면을 분리하면 이 두 가지 마모 메커니즘이 작동하지 않습니다.

피로 마모의 경우 마찰 표면 사이에 윤활유가 있고 직접 접촉하지 않더라도 윤활유 막을 통해 전달되는 응력으로 인해 마모가 발생할 수 있습니다.

마모 마모 및 접착 마모와 달리 피로 마모는 즉시 발생하지 않지만 일정 횟수의 스트레스 사이클이 지나면 미세한 입자가 떨어져 마찰 쌍이 작동 능력을 잃게 됩니다. 피로 마모의 메커니즘은 균열 발생 위치에 따라 다음 두 가지 경우로 나눌 수 있습니다.

a. 롤링 접촉 피로 마모

구름 베어링 및 변속기 기어와 같은 상대적인 구름 마찰 쌍의 표면에 다양한 깊이의 가시 또는 펑크 마크가 있는 구덩이(깊이 0.1-0.2mm 미만) 또는 더 넓은 면적의 입자 흘림이 발생하는 것은 구름 접촉 피로 마모(피팅 또는 스팔링 마모라고도 함)로 인해 발생합니다.

b. 슬라이딩 접촉 피로 마모

두 개의 슬라이딩 접촉 물체의 경우 전단 응력은 소성 변형이 가장 심한 표면 아래 0.786b 깊이(b는 평면 접촉 영역 폭의 절반)에서 최대가 됩니다. 주기적인 하중 하에서 변형이 반복되면 재료 표면의 국부적인 강도가 약화되고 균열이 먼저 나타납니다.

슬라이딩 마찰과 일반 하중으로 인한 전단 응력의 결합 작용은 최대 전단 응력을 0.786b에서 더 깊은 표면으로 이동시켜 슬라이딩 피로 마모를 유발합니다. 박리된 층의 깊이는 일반적으로 0.2~0.4mm입니다.

피로 마모를 줄이거나 없애기 위한 전략 ② 피로 마모를 줄이거나 없애기 위한 전략

피로 마모를 줄이거나 없애기 위한 전략에는 주로 다음 두 가지 측면에서 균열 형성 및 팽창에 영향을 미치는 요인을 제어하는 것이 포함됩니다.

a. 적절한 재료 선택 및 열처리

강철에 비금속 내포물이 존재하면 응력 집중이 쉽게 발생할 수 있으며, 이러한 내포물의 가장자리는 균열을 형성하여 재료의 접촉 피로 수명을 단축시킬 가능성이 높습니다. 소재의 미세 구조와 내부 결함도 마모에 큰 영향을 미칩니다.

일반적으로 작고 균일한 입자와 구형으로 분포된 탄화물은 압연 접촉 피로 수명을 향상시킵니다. 탄소 함량이 마텐사이트 는 용해되지 않은 탄화물의 동일한 조건에서 약 0.4%-0.5%이며, 재료의 강도와 인성이 균형이 잘 잡혀 있고 접촉 피로 수명이 높습니다.

For 미해결 탄화물은 적절한 열처리를 통해 더 적고 미세하며 균일하게 분포되도록 하면 피로 균열을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 경도가 일정 범위 내에서 증가하면 접촉 피로에 대한 저항력도 증가합니다.

예를 들어 베어링 스틸 표면 경도는 약 62HRC에서 최대 피로 방지 마모 능력을 발휘합니다. 기어 톱니의 경우 58-62HRC의 경도 범위가 최적입니다.

또한 두 접촉하는 구름체 사이의 경도를 맞추는 것도 중요합니다. 예를 들어, 구름 베어링의 경우 궤도와 구름체의 경도가 비슷하거나 구름체가 궤도보다 약 10% 더 단단한 것이 적절합니다.

b. 표면 거칠기의 적절한 선택

경험에 따르면 표면 거칠기를 적절히 줄이는 것이 피로 방지 마모 능력을 향상시키는 효과적인 방법입니다. 예를 들어, 구름 베어링의 표면 거칠기를 Ra 0.40μm에서 Ra 0.20μm로 줄이면 수명을 2~3배 늘릴 수 있고, Ra 0.20μm에서 Ra 0.10μm로 줄이면 수명을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

그러나 Ra 0.05μm 이하로 낮춰도 수명 연장에 미치는 영향은 거의 없습니다. 표면 거칠기에 대한 요구 사항은 표면의 접촉 응력과 관련이 있습니다. 일반적으로 접촉 응력이 높거나 표면 경도가 높을수록 더 작은 표면 거칠기 값이 필요합니다.

또한 표면 응력의 상태, 피팅 정확도, 피팅의 특성, 그리고 윤활유 모두 피로 마모 속도에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 과도한 표면 응력, 너무 작거나 너무 큰 피팅 간격, 사용 중 윤활유에서 생성되는 부식성 물질 등이 모두 피로 마모를 악화시킬 수 있습니다.

5) 부식성 마모

부식성 마모 메커니즘

마찰 과정에서 금속은 주변 매체와 화학적 또는 전기화학적으로 동시에 반응하여 금속 표면에 부식 생성물을 형성하고 분리합니다. 이러한 현상을 부식성 마모라고 합니다.

부식과 기계적 마모가 결합하여 형성되는 마모 현상으로, 마모 메커니즘이 연마 마모, 접착 마모, 피로 마모와는 다릅니다. 고온 또는 습한 환경에서 자주 발생하는 매우 복잡한 마모 과정이며 산, 알칼리, 염분과 같은 특수 매체가 있는 조건에서 발생할 가능성이 더 높습니다.

부식성 매체와 재료의 특성에 따라 부식성 마모는 일반적으로 산화 마모와 특수 매체에서의 부식성 마모의 두 가지 범주로 나뉩니다.

a. 산화 마모

산화 마모로 알려진 이러한 유형의 마모는 공기 중 산소나 윤활유의 작용으로 인해 마찰 표면에 형성된 산화막이 기계적 마찰에 의해 빠르게 제거될 때 발생합니다. 산업에서 사용되는 대부분의 금속은 산화되면 표면 산화막을 형성할 수 있으며, 이러한 산화막의 특성은 마모에 큰 영향을 미칩니다.

금속 표면에 기판에 단단히 결합된 조밀하고 온전한 산화막이 형성되어 있고 내마모성이 우수하면 마모가 경미합니다.

그러나 필름의 내마모성이 나쁘면 마모가 심해집니다. 예를 들어 알루미늄과 스테인리스강 모두 산화막을 쉽게 형성하지만 알루미늄 표면의 산화막 내마모성은 좋지 않은 반면 스테인리스강은 양호하므로 스테인리스강이 알루미늄보다 산화 내마모성이 더 강합니다.

b. 특수 미디어의 부식성 마모

환경의 산, 알칼리 등 전해질의 작용으로 마찰면에 형성된 부식 생성물이 기계적 마찰에 의해 빠르게 제거되는 마모 형태를 특수 매체에서의 부식성 마모라고 합니다.

이 마모의 메커니즘은 산화 마모와 비슷하지만 마모 속도가 훨씬 빠릅니다. 매체의 특성, 환경 온도, 부식 생성물의 강도, 접착력 및 기타 요인이 모두 마모 속도에 큰 영향을 미칩니다.

이러한 유형의 부식성 마모는 유체 이송 펌프와 같이 부식성 유체, 특히 고체 입자가 포함된 유체를 이송할 때 유체와 접촉하는 모든 부품이 부식성 마모를 겪을 가능성이 매우 높습니다.

부식성 마모를 줄이기 위한 조치 ② 부식성 마모를 줄이기 위한 조치

a. 올바른 소재를 선택하고 표면에 산화 방지 처리를 적용합니다. 크롬, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐과 같은 원소가 포함된 강철을 선택하여 마찰 표면의 산화 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

또는 주사와 같은 강화 치료법 피닝 롤 프레싱 또는 양극 처리를 마찰 표면에 적용하여 금속 표면에 조밀한 구조 또는 산화막을 형성하여 산화 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

b. 특정 매체의 작용에 의한 부식성 마모의 경우 부식 매체의 형성 조건을 제어하고, 적합한 내마모성 재료를 선택하고, 부식 매체의 작용 방식을 변경하여 마모율을 줄일 수 있습니다.

6) 프레팅 마모

두 개의 고정된 접촉 표면이 미세한 진폭의 진동을 경험할 때 발생하는 프레팅 마모는 주로 키 연결 표면, 간섭 또는 전환 맞춤 표면, 기계 본체의 볼트나 리벳으로 연결된 표면 등 비교적 고정된 부품 인터페이스에서 나타납니다. 따라서 간과되는 경우가 많습니다.

프레팅 마모의 주요 위험은 피팅 정밀도의 감소와 함께 간섭 피팅 부품의 간섭이 감소하고 심지어 느슨해지는 것입니다. 연결부가 느슨해지거나 분리될 수 있으며, 심한 경우 사고로 이어질 수 있습니다. 또한 프레팅 마모는 응력 집중을 유도하여 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다. 피로 골절 커넥터의

i) 프레팅 마모 메커니즘

프레팅 마모는 연마 마모, 접착 마모, 산화 마모를 포괄하는 복합적인 마모 유형입니다. 일반적으로 접촉 응력으로 인해 접촉 표면의 미세한 돌출부가 소성 변형되어 금속 접착을 유발하는 국부적인 영역에 집중적으로 발생합니다.

작은 진폭의 진동이 반복적으로 발생하면 접착점이 깎이고 깎인 표면이 산화됩니다. 접촉면이 접촉을 잃지 않기 때문에 마모 입자가 쉽게 배출되지 않습니다. 이러한 입자는 진동으로 인해 접촉 표면에서 연마제 역할을 하여 접착 마모, 산화 마모 및 연마 마모가 결합된 프레팅 마모를 만듭니다.

ii) 프레팅 마모를 줄이거나 제거하기 위한 조치

실제 경험에 따르면 재료 속성하중, 진폭 크기, 온도 등이 프레팅 마모에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 따라서 프레팅 마모를 줄이거나 없애기 위한 주요 전략은 다음과 같습니다:

a) 머티리얼 속성 개선

적절한 소재 조합을 선택하고 경도를 높이면 프레팅 마모를 줄일 수 있습니다. 일반적으로 접착 방지 특성이 좋은 소재는 프레팅 마모에도 강한 반면, 알루미늄과 주철, 알루미늄과 스테인리스강, 공구강과 스테인리스강과 같이 접착 방지 특성이 좋지 않은 소재는 프레팅 마모에 더 취약합니다.

탄소강의 표면 경도를 180HV에서 700HV로 높이면 프레팅 마모를 50%까지 줄일 수 있습니다. 표면 황화 또는 인산염 처리와 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 코팅도 프레팅 마모를 줄이는 데 효과적인 방법입니다.

b) 부하 제어 및 사전 스트레스 증가

특정 조건에서는 하중에 따라 프레팅 마모량이 증가하지만 증가율은 지속적으로 감소합니다. 특정 임계 하중을 초과하면 마모가 감소합니다. 따라서 간섭 핏의 사전 응력 또는 간섭을 제어하면 프레팅 마모를 효과적으로 늦출 수 있습니다.

c) 제어 진폭

실험에 따르면 진폭이 작으면 마모율도 작습니다. 그러나 진폭이 50~150μm 사이이면 마모율이 크게 증가합니다. 따라서 진폭은 30μm 이내에서 효과적으로 제어해야 합니다.

d) 적절한 온도 제어

0℃ 이상의 저탄소강의 경우 온도가 상승함에 따라 마모량이 서서히 감소합니다. 150~200℃에서는 마모가 급격히 감소하지만 온도가 계속 상승하면 마모가 증가합니다. 온도가 135℃에서 400℃로 상승하면 마모가 최대 15배까지 증가할 수 있습니다. 중탄소강의 경우 일정한 조건에서 130℃에서 프레팅 마모의 전환점이 발생합니다. 이 온도 이상에서는 프레팅 마모량이 현저히 감소합니다.

e) 적절한 윤활유 선택

실험 결과 일반 액체 윤활제는 프레팅 마모를 방지하는 데 효과적이지 않은 것으로 나타났습니다. 점도가 높고 낙점이 높으며 전단 저항성이 강한 윤활 그리스는 프레팅 마모를 방지하는 데 어느 정도 효과가 있습니다. 가장 효과적인 것은 MoS2와 같은 고체 윤활제입니다.

7) 마모 관리

제어 요소

마모에 영향을 미치는 요인은 복잡하지만 크게 재료 특성, 작동 조건, 기하학적 요인, 작업 환경의 네 가지 범주로 나눌 수 있으며, 각 범주에는 수많은 특정 요소가 포함되어 있습니다.

특히 모든 마모 공정에서 이러한 요소를 종합적으로 고려해야 하는 것은 아닙니다. 특정 마모 상태에 따라 일부 요소는 중요하고 고려가 필요한 반면, 다른 요소는 중요하지 않거나 관련성이 없을 수도 있습니다.

마모 부품 소재 선택에 대한 일반적인 고려 사항

마모 조건에 관계없이 부품 마모를 제어하고 제품 품질을 보장하기 위해서는 올바른 소재를 선택하는 것이 중요합니다. 올바른 소재를 선택하기 위한 첫 번째 단계는 부품의 작동 조건과 환경을 자세히 이해하는 것입니다. 이를 바탕으로 부품에 대한 전반적인 성능 요구 사항이 결정됩니다.

일반적으로 이러한 전반적인 성능 요구 사항은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다: 비마모성 성능 요구 사항과 마찰 성능 요구 사항. 비마모성 성능 요구 사항은 다시 일반 성능 요구 사항과 특수 성능 요구 사항의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

슬라이딩 베어링을 예로 들어보겠습니다. 기계 부품으로서 기계 부품의 일반적인 요구 사항인 일정한 강도, 가소성, 가공성 및 비용 효율성을 갖춰야 합니다.

그러나 슬라이딩 베어링은 비 마찰 성능 요구 사항 중 특수 요구 사항인 적절한 경도와 우수한 열전도율도 갖춰야 합니다.

물론 마찰 구성 요소로서 가장 중요한 것은 마찰 성능 요구 사항이므로 별도의 분류가 필요합니다. 여기에는 일반적으로 표면 손상 조건, 마찰 계수, 마모율 및 작동 한계가 포함됩니다.

슬라이딩 마모의 경우 표면 손상 조건이나 경향은 주로 페어링 재료 간의 호환성에 따라 달라집니다. 앞서 언급했듯이 상호 용해도가 높은 두 금속은 서로 강하게 접착하거나 용접되어 스크래치나 결합을 일으킬 수 있습니다. 이는 철 기반, 니켈 기반 합금은 물론 티타늄 합금과 다음과 같은 소재에 적용됩니다. 알루미늄 합금.

그러나 경도가 60 HRC 이상인 담금질강과 같은 고경도 소재는 이러한 제한이 적용되지 않으므로 자체 매칭 조건에서 사용할 수 있습니다.

마찰 계수와 관련하여 제동 장치와 같은 일부 상황에서는 마찰 계수를 특별히 고려해야 합니다, 클램핑 장치 및 일부 전송 장치에 사용됩니다. 일반적으로 마찰 계수는 시스템의 동적 성능, 재료의 표면 응력, 표면 온도 및 시스템에 필요한 전력을 결정합니다.

마모율은 부품의 수명에 직접적인 영향을 미치므로 소재 선택에 있어 그 중요성은 분명합니다. 작동 조건에 따라 마모 메커니즘이 크게 달라질 수 있다는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

다양한 마모 메커니즘 또는 마모 유형의 마모율을 줄이기 위해 필요한 소재 성능 요건은 완전히 동일하지 않습니다. 따라서 마모 부품 소재를 선택할 때 중요한 점은 먼저 지배적인 마모 메커니즘을 파악하는 것입니다.

(3) 부품의 부식 손상

부품의 부식 손상은 화학적 또는 전기 화학적 반응으로 인한 표면 재료 손실, 표면 품질 파괴 및 내부 결정 구조 손상 현상을 말합니다. 금속 소재 주변 매체를 손상시켜 궁극적으로 부품 고장으로 이어질 수 있습니다.

금속 부품의 부식 손상은 다음과 같은 특징이 있습니다. 손상은 항상 금속의 표면층에서 시작되며 종종 구덩이, 반점 및 파열과 같은 외부 변화를 동반합니다. 손상된 금속은 산화물 또는 수산화물과 같은 화합물로 변형되어 녹슨 철판에 부착된 산화철 층과 같이 금속 표면에 부분적으로 부착된 부식성 물질을 형성합니다. 강판.

1) 부식의 유형 피해

금속과 매체 간의 상호 작용 메커니즘에 따라 기계 부품의 부식 손상은 화학적 부식과 전기 화학적 부식의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.

기계 부품의 화학적 부식

화학 부식은 매체가 비전도성인 경우 전류가 발생하지 않고 금속과 매체 간의 화학 반응으로 인해 발생하는 부식을 말합니다.

화학적 부식을 일으키는 매체는 일반적으로 건조한 공기, 고온 가스 및 기타 매체에서 발생하는 기체 부식과 유기 액체, 가솔린, 윤활유 및 기타 매체에서 발생하는 비전해질 용액에서의 부식이라는 두 가지 형태가 있습니다.

금속과 접촉할 때 화학 반응을 일으켜 표면 막을 형성하고, 이 막이 지속적으로 떨어지고 재생되면서 부품이 부식됩니다.

대부분의 금속은 상온에서 공기 중에서 자연적으로 산화될 수 있습니다. 그러나 일단 표면에 산화층이 형성되면 금속과 매체 사이의 물질 전달을 효과적으로 차단할 수 있다면 보호막 역할을 하게 됩니다. 산화층이 산화 반응을 효과적으로 방지하지 못하면 금속은 계속 산화되어 부식 손상을 입게 됩니다.

금속 부품의 전기 화학적 부식 ② 금속 부품의 전기 화학적 부식

전기화학적 부식은 금속이 전해질 물질과 접촉할 때 발생합니다. 대부분의 금속 부식은 전기화학적 부식에 해당합니다. 금속 전기화학적 부식의 특징은 부식을 일으키는 매체가 전도성 전해질이며, 부식 과정에서 전류가 발생한다는 점입니다. 전기화학적 부식은 화학적 부식보다 더 흔하고 훨씬 더 강력합니다.

2) 기계 부품의 부식 손상을 줄이거나 제거하기 위한 전략

적절한 재료 선택

다음과 같은 환경 조건과 용도에 따라 적합한 내식성 소재를 선택합니다. 합금강 니켈, 크롬, 알루미늄, 실리콘, 티타늄 등의 원소가 함유된 제품은 피하세요. 가능하면 나일론, 플라스틱, 세라믹 등의 소재를 사용하세요.

합리적인 구조 설계

부품 구조를 설계할 때는 전체 영역에 걸쳐 균일한 조건을 유지하고 합리적인 설계, 단순화된 형태, 적절한 표면 거칠기를 달성하기 위해 노력해야 합니다. 구조적 응력 집중, 열 응력, 유체 정체 및 축적, 국부적 과열 및 이와 유사한 현상과 마찬가지로 전위차가 큰 금속 간의 접촉은 피해야 합니다.

보호 코팅 적용 ③ 보호 코팅 적용

금속 표면을 아연 도금, 크롬 도금 또는 몰리브덴 코팅층과 같은 부식 방지 금속 보호층으로 덮어 금속을 매체로부터 분리하고 부식을 방지하세요. 비금속 보호 층과 유성 페인트, 폴리염화비닐, 유리섬유 등의 화학적 보호 층도 적용할 수 있습니다.

또는 인산염 처리, 블루밍, 패시베이션, 산화 등과 같은 화학적 또는 전기화학적 방법을 사용하여 금속 표면에 화합물의 박막을 덮을 수 있습니다.

전기 화학적 보호

전기화학적 부식은 금속 전해질 용액에 양극과 음극 영역이 형성되어 특정 전위차를 생성하고 화학 배터리를 형성함으로써 발생합니다. 전기 화학적 보호는 이 전위차를 제거하기 위해 보호할 기계 부품을 직류로 분극하는 것을 포함합니다.

특정 전위에 도달하면 보호 금속의 부식을 최소화하거나 제거할 수 있습니다. 이 방법을 사용하려면 매체가 전도성이 있고 연속적이어야 합니다.

부식 방지제 추가 ⑤ 부식 방지제 추가

부식성 매체에 소량의 부식 억제제를 첨가하면 부식을 줄일 수 있습니다. 부식 억제제는 화학적 특성에 따라 무기형과 유기형으로 나뉩니다.

무기 억제제는 금속 표면에 보호막을 형성하여 중크롬산칼륨, 질산나트륨, 아황산나트륨 등과 같은 매질로부터 금속을 분리할 수 있습니다. 유기 화합물은 금속 표면에 흡착하여 금속 용해를 줄이고 환원 반응을 억제하여 금속 부식을 완화할 수 있습니다.

예를 들면 아민염, 한천, 동물성 접착제, 알칼로이드 등이 있습니다. 부식 방지를 위해 부식 억제제를 사용할 때는 그 종류, 농도, 유효 시간에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

환경 조건 변경 ⑥ 환경 조건 변경

이 방법은 강제 환기, 제습, 이산화황과 같은 유해 가스 제거 등 환경에서 부식성 물질을 제거하여 부식 손상을 줄이는 것입니다.

(4) 부품 골절

1) 골절의 유형

골절은 특정 요인으로 인해 반복적인 스트레스 또는 에너지 하중이 가해져 부품이 파손되는 것을 말합니다. 부품이 골절된 후 형성된 표면을 골절 표면이라고 합니다. 골절의 원인과 밀접한 관련이 있는 골절에는 여러 가지 유형이 있으며, 이 중 공학에서는 5가지 유형으로 구분합니다.

과부하 골절

이러한 유형의 파단은 외력이 부품의 임계 단면이 견딜 수 있는 한계 응력을 초과할 때 발생합니다. 파단 표면은 재료 인장 시험의 파단 표면과 유사하게 보입니다. 강철과 같은 연성 재료의 경우 파단 전에 눈에 띄는 소성 변형이 발생하고 파단 표면은 연성 파단이라고 알려진 컵뿔 모양으로 나타나는 넥킹이 나타납니다.

고장 원인은 설계, 재료, 공정, 작동 부하, 환경 등의 측면에서 분석해야 합니다. 주철과 같이 부서지기 쉬운 재료의 경우 파단 전에 소성 변형이 거의 없거나 전혀 없으며 파단이 매우 빠르게 진행됩니다.

골절 표면은 매끄럽고 밝으며 정상적인 스트레스에 수직인 골절로, 취성 골절이라고 합니다. 취성 골절의 전조 증상이 뚜렷하지 않기 때문에 사고 발생이 갑작스럽기 때문에 매우 위험한 골절 손상 형태입니다. 현재 대부분의 골절 연구는 취성 골절에 초점을 맞추고 있습니다.

부식 골절 ② 부식 골절

이러한 유형의 골절은 부식성 매체의 영향을 받는 부품이 인장 강도보다 낮은 응력을 번갈아 경험하여 시간이 지남에 따라 골절로 이어질 때 발생합니다. 파단 표면의 거시적 외관은 연성 재료에서도 부서지기 쉬운 특성을 나타냅니다.

균열은 종종 표면에서 시작되며 여러 곳에서 발생합니다. 균열 표면에서 부식 특성을 관찰할 수 있습니다.

저응력 취성 골절 ③ 저응력 골절

하나는 부적절한 제조 공정이나 낮은 운영 환경 온도로 인해 재료가 부서지기 쉬워져 낮은 응력에서 부서지기 쉬운 파단이 발생하는 경우입니다.

일반적인 예로는 강철의 템퍼 취성 및 저온 취성이 있습니다. 다른 유형은 수소 유발 취성 파괴로, 수소의 영향으로 인해 재료의 항복 한계보다 낮은 응력 하에서 부품이 파단될 때 발생합니다.

수소 유발 취성 파단에서 균열의 원인은 표면 바로 아래에 있으며, 단일 지점이 아니라 작은 패치입니다. 균열 전파 영역은 파단 영역과 뚜렷하게 대조되는 산화 입자로 나타나며, 파단 표면은 거시적으로 매끄럽습니다.

크립 골절

금속 부품이 장시간 일정한 온도와 응력을 받으면 재료의 항복 한계보다 낮은 응력에서도 소성 변형이 서서히 발생하여 결국 부품 파손으로 이어집니다.

크리프 골절 표면 근처에는 많은 균열, 주로 입계 골절과 함께 상당한 변형이 있습니다. 파단 표면에는 산화막이 있으며 때로는 크리프 공동도 관찰될 수 있습니다.

피로 골절 ⑤ 피로 골절

피로 골절은 금속 부품에 일정 횟수의 주기적 하중 또는 교대 응력이 가해진 후 유도되는 골절 현상입니다. 기계 부품 고장에서 피로 골절은 약 50%~80%로 큰 비중을 차지합니다.

샤프트, 기어, 내연기관 커넥팅 로드 등은 교대로 하중이 가해지며 대부분의 골절은 피로 골절입니다.

피로 파괴 표면의 거시적 특징은 피로 발생 영역, 피로 균열 전파 영역, 순간 파괴 영역의 세 가지 영역으로 명확하게 나눌 수 있습니다. 피로 기원 영역은 피로 균열이 처음 형성되는 곳으로, 일반적으로 부품 표면에 발생합니다.

그러나 재료 표면이 경화되었거나 내부 결함이 있는 경우 표면 바로 아래나 부품 내부에서도 발생할 수 있습니다. 피로 발생 영역은 해변 자국이 뚜렷하지 않은 매끄럽고 깨끗한 표면을 가진 작은 영역인 경우가 많습니다.

피로 균열 전파 영역에서 가장 눈에 띄는 특징은 거시적인 피로 줄무늬와 미세한 피로 선입니다. 피로 줄무늬는 대략 피로 원점을 중심으로 동심원 또는 호를 형성하며 균열 전파 방향에 수직으로 물결처럼 바깥쪽으로 확장됩니다.

순간 파단 영역은 피로 균열이 임계 크기로 확장될 때 발생하는 급속 파단 영역입니다. 거시적 특징은 정하중의 급속 파단 영역 및 전단 립과 유사합니다. 인장 골절.

다양한 유형의 파손 표면의 거시적 외관은 그림 1-4에 나와 있습니다. 파손된 부품의 파단면 연구를 통해 파단의 특성과 유형을 유추할 수 있고, 파손 원인을 찾아 예방 조치를 취할 수 있습니다.

2) 골절 실패 분석 및 대응 방안

①파손 실패 분석 - 단계는 다음과 같습니다:

a. 현장 조사

골절이 발생한 후에는 필요한 경우 사진이나 동영상을 촬영하는 등 골절 전후의 상황을 신속하게 조사하고 기록하는 것이 중요합니다. 부러진 부위의 파편은 산화, 부식, 오염을 방지하기 위해 조심스럽게 보존해야 합니다.

골절 특성을 파악하고 사진을 찍을 때까지 이동하거나 청소해서는 안 됩니다. 당시의 작업 조건, 작업 상황 및 주변 환경도 철저히 조사하고 기록해야 합니다.

b. 주요 장애 구성 요소 분석

주요 구성 요소가 파손되면 다른 관련 구성 요소도 파손될 수 있습니다. 이러한 경우, 사건의 순서를 명확히 정하고 주요 골절 구성 요소를 정확하게 식별하지 않으면 분석 결과가 잘못 해석될 수 있으므로 정확한 순서를 정하는 것이 중요합니다.

주요 고장 부품이 산산조각이 날 수 있으며, 그 파편을 수집하고 재조립하여 주요 균열인 첫 번째 균열을 식별해야 합니다.

c. 골절 분석

육안 또는 20배율 이하의 저배율 돋보기로 골절을 관찰하고 분석하는 거시적 분석부터 시작하세요. 분석하기 전에 손상된 부위의 기름 얼룩을 닦아내세요.

골절의 녹은 화학적 또는 전기화학적으로 제거하여 산화물 층을 제거할 수 있습니다. 균열의 형태, 균열의 위치, 균열과 변형 방향의 관계를 주의 깊게 관찰하여 균열과 관련된 힘 및 균열 발생 위치 사이의 관계를 파악합니다.

골절의 원인과 특성을 파악하여 현미경 분석의 기초를 제공합니다.

그런 다음 금속현미경 또는 전자현미경을 사용하여 골절의 현미경 분석을 수행하여 골절 형태와 미세 구조 간의 관계, 골절 과정 중 미세 영역의 변화, 골절의 금속학적 구조 및 내포물의 특성, 모양, 분포, 미세 경도 및 균열의 기원 등을 추가로 분석합니다.

d. 검사

금속학적 구조, 화학적 조성 및 기계적 특성을 검사하여 재료에 거시적 또는 미세한 결함이 있는지, 균열의 분포 및 발생 여부, 금속학적 구조가 정상인지 여부를 조사합니다. 금속의 화학 성분이 요구 사항을 충족하는지, 일반적인 기계적 특성이 만족스러운지 확인합니다.

e. 실패 원인 파악하기

부품의 고장 원인을 파악할 때는 부품의 재질, 제조 공정, 하중 조건, 조립 품질, 사용 기간, 작업 환경의 매체 및 온도, 유사 부품의 사용 조건 등의 요소를 고려하세요. 이를 파손의 거시적 및 미시적 특성과 결합하여 정확한 판단을 내리고 파손 실패의 주요 및 보조 원인을 파악합니다.

대응책 결정하기 ②대응책 결정하기

골절 실패의 원인을 파악한 후 다음과 같은 관점에서 대책을 고려하세요:

a. 디자인

부품 구조 설계 시 응력 집중을 최소화하고 환경 매체, 온도, 하중의 특성에 따라 합리적으로 재료를 선택해야 합니다.

b. 프로세스

표면 강화 처리는 부품의 피로 수명을 크게 향상시킬 수 있으며, 적절한 표면 코팅은 불순물로 인한 취성 골절을 방지할 수 있습니다. 특정 재료를 열처리하는 동안 용광로에 보호 가스를 도입하면 재료의 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

c. 설치 및 사용

첫째, 추가 스트레스와 진동을 방지하고 중요한 부품이 부딪히거나 긁히지 않도록 올바르게 설치하세요. 둘째, 적절한 사용에주의를 기울이고 장비의 작동 환경을 보호하고 부식성 매체로 인한 부식을 방지하며 품목의 다른 부분에서 과도한 온도 차이를 방지합니다. 예를 들어, 일부 장비는 겨울철 생산 중에 잠시 동안 저속으로 공회전해야 하며 모든 부품이 예열된 후에야 부하가 걸린 상태에서 작동할 수 있습니다.

(5) 구성 요소의 변형

1) 컴포넌트 변형의 기본 개념

기계 장비의 작동 중 변형은 가해지는 힘으로 인해 부품의 크기나 모양이 변하는 것을 말합니다. 과도한 변형은 기계적 고장의 주요 유형이며 연성 골절의 분명한 징후입니다.

일부 기계 부품은 변형으로 인해 조립된 부품에 추가 하중을 가하고 마모를 가속화하며 다양한 부품 간의 상호 관계에 영향을 미치거나 심지어 골절과 같은 치명적인 결과를 초래할 수도 있습니다.

예를 들어, 다양한 구동축의 굽힘, 교량 크레인의 메인 빔의 휨 또는 뒤틀림, 자동차 메인 빔의 비틀림 변형, 실린더 블록이나 기어박스 케이싱과 같은 기본 구성품의 변형 등의 변형은 위치 정확도를 떨어뜨릴 수 있습니다. 변형의 양이 허용 한계를 초과하면 구성 요소는 지정된 기능을 잃게 됩니다.

2) 부품 변형의 유형

금속의 탄성 변형

탄성 변형은 외부 힘을 제거한 후 완전히 회복될 수 있는 금속의 변형 부분을 의미합니다.

탄성 변형의 메커니즘은 결정의 원자가 외부의 힘에 의해 원래의 평형 위치에서 벗어나 원자 사이의 거리에 변화를 일으켜 결정 격자가 늘어나거나 뒤틀리는 현상입니다.

따라서 탄성 변형의 양은 매우 적으며 일반적으로 재료의 원래 길이의 0.10%~1.0%를 초과하지 않습니다. 또한 금속은 탄성 변형 범위 내에서 후크의 법칙, 즉 응력은 변형률에 정비례한다는 법칙을 준수합니다.

많은 금속 재료는 탄성 한계 이하의 응력 하에서 지연 탄성 변형을 겪습니다. 특정 크기의 응력 하에서 시편은 특정 평형 변형을 일으킵니다.

그러나 이러한 평형 변형은 스트레스를 받는 즉시 발생하는 것이 아니라 충분히 오랜 시간 동안 스트레스를 받아야 완전히 발생합니다. 스트레스가 제거된 후에도 평형 변형은 즉시 사라지지 않으며 완전히 사라지려면 충분한 시간이 필요합니다.

재료가 탄성 변형을 겪을 때 평형 변형이 응력보다 뒤처지는 현상을 탄성 지연 현상이라고 하며, 탄성 후유증이라고도 합니다.

냉간 교정을 거친 크랭크샤프트와 같은 부품은 시간이 지나면 다시 구부러지는데, 이는 탄성 후유증으로 인해 발생하는 현상입니다. 탄성 후유증을 없애는 방법은 오랜 시간 동안 어닐링표준 강철 부품의 어닐링 온도는 300~450°C입니다.

금속 부품이 사용 중에 설계 허용치를 초과하여 과도한 탄성 변형을 겪으면 부품의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 예를 들어 구동축의 작동 중에 과도한 탄성 변형이 발생하면 샤프트의 기어 맞물림이 악화되어 기어와 이를 지지하는 롤러 베어링의 작동 수명에 영향을 미칠 수 있습니다.

공작 기계 가이드 또는 스핀들의 과도한 탄성 변형은 가공 정확도를 떨어뜨리거나 심지어 가공 정확도 요구 사항을 충족하지 못할 수도 있습니다. 따라서 기계 장비 작동 시 과도한 탄성 변형을 방지하는 것이 중요합니다.

금속의 소성 변형

소성 변형은 외부의 힘을 제거한 후에도 회복할 수 없는 금속의 영구적인 변형을 말합니다.

실제 사용되는 대부분의 금속은 다결정이며, 대부분은 합금입니다. 다결정에는 결정립 경계가 존재하고 각 결정립의 방향이 다르며 합금에는 용질 원자와 다른 상이 존재하기 때문에 각 결정립의 변형을 방해하고 제한할 뿐만 아니라 전위의 이동도 심각하게 방해합니다.

따라서 다결정의 변형 저항은 단결정보다 높기 때문에 변형이 더 복잡합니다. 이를 통해 결정립이 미세할수록 단위 부피당 결정립 경계가 많아져 소성 변형에 대한 저항이 커져 강도가 높아진다는 것을 알 수 있습니다.

금속 재료의 소성 변형은 조직 구조와 특성에 변화를 일으킵니다. 큰 소성 변형은 다결정의 등방성을 파괴하여 이방성을 나타내며, 금속의 작업 경화를 유발합니다.

동시에 결정립 방향의 차이와 결정립 경계의 차단 효과로 인해 다결정 소성 변형 시 각 결정립과 각 결정립 내부의 변형이 고르지 않습니다.

따라서 외력이 제거 된 후 각 곡물의 탄성 회복이 다르기 때문에 내부 응력이 발생하거나 잔류 스트레스 을 생성합니다. 또한 소성 변형은 원자의 반응성을 증가시켜 금속의 내식성을 감소시킵니다.

소성 변형은 기계 부품의 다양한 부품의 치수와 모양을 변화시켜 일련의 부정적인 결과를 초래합니다. 예를 들어 공작 기계 스핀들이 소성 변형되면 가공 정확도가 보장되지 않아 불량률이 증가하고 심지어 스핀들이 작동하지 않을 수도 있습니다.

부품의 국부적인 소성 변형은 전체 소성 변형만큼 명백하게 고장을 일으키지는 않지만 부품 고장의 중요한 원인이기도 합니다. 키 연결, 스플라인 연결, 스톱 및 핀은 정압의 영향으로 인해 일반적으로 하나 또는 양쪽 결합 부품의 접촉면에 국부적인 소성 변형을 일으킵니다.

특히 역방향으로 움직일 수 있는 부품의 경우 압출 변형량이 증가하면 충격이 발생하여 원래의 결합 관계가 깨지는 과정이 심화되고 결국 기계 부품 고장으로 이어질 수 있습니다.

3) 부품 변형의 원인

부품 변형의 주요 원인은 다음과 같습니다:

1) 업무 스트레스

외부 하중으로 인한 작업 응력이 부품 재료의 항복 한계를 초과하면 부품의 영구 변형이 발생합니다.

2) 작동 온도

온도가 상승함에 따라 원자 열 진동은 금속 소재 가 강화되면 임계 전단 저항이 감소하고 슬립 변형이 더 쉽게 발생하여 재료의 수율 한계가 감소합니다. 또는 부품이 고르지 않게 가열되어 온도 차이가 큰 경우 큰 열 응력으로 인해 변형이 발생할 수 있습니다.

3) 잔여 내부 스트레스

부품은 거친 제조 및 가공 공정 중에 잔류 내부 응력이 발생하여 정적 강도와 치수 안정성에 영향을 미칩니다. 이는 부품의 탄성 한계를 낮출 뿐만 아니라 내부 응력을 감소시키는 소성 변형으로 이어집니다.

4) 내부 재료 결함

내부 불순물, 딱딱한 부분, 재료의 고르지 않은 응력 분포로 인해 사용 중 부품 변형이 발생할 수 있습니다. 부품 변형이 반드시 한 가지 요인의 영향으로 한꺼번에 발생하는 것은 아니라는 점에 주목할 필요가 있습니다. 오히려 여러 요인이 복합적으로 작용하여 누적된 결과인 경우가 많습니다.

따라서 부품 변형을 방지하려면 설계, 제조 공정, 사용, 유지보수 및 수리에서 위의 요인을 피하고 제거하여 부품 변형을 허용 가능한 한도 내에서 유지하도록 조치를 취해야 합니다.

사용 중 부품 변형은 불가피합니다. 따라서 주요 장비 오버홀 시에는 결합 표면의 마모 상태만 확인하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 특히 처음 대규모 오버홀을 받는 기계의 경우 위치 정확도도 주의 깊게 검사하고 수리해야 합니다.

내부 응력의 영향을 받는 부품의 변형은 일반적으로 12개월에서 20개월 이내에 완료되므로 변형 검사 및 수리에 주의를 기울여야 합니다.

4) 기계 부품의 변형을 방지하고 줄이기 위한 전략

실제 생산 과정에서 기계 부품의 변형은 피할 수 없습니다. 변형의 원인은 다각적이므로 변형을 완화하기 위한 조치는 설계, 가공, 수리 및 사용과 같은 측면을 고려해야 합니다.

i) 디자인

설계 시에는 부품의 강도뿐만 아니라 제조, 조립, 사용, 분해 및 수리와 관련된 문제와 함께 부품의 강성에도 주의를 기울여야 합니다.

a. 주조의 유동성 및 수축과 같은 공정 성능을 고려하여 적절한 재료를 선택합니다. 위조 가능성 단조의 냉간 가공성, 용접의 냉간 균열 및 고온 균열 경향, 가공의 가공성, 열처리의 경화성 및 취성 등입니다.

b. 적절한 구조를 선택하고, 부품을 논리적으로 배열하며, 부품의 응력 조건을 개선합니다. 예를 들어 날카로운 모서리, 모서리를 피하고 둥근 모서리, 모따기로 교체하거나 두께 차이가 큰 부분에 공정 구멍을 뚫거나 부품을 두껍게 하고, 구멍의 위치를 잘 배치하고 막힌 구멍을 관통 구멍으로 변경하고 복잡한 모양의 부품의 경우 결합 구조, 상감 구조 등을 사용하는 것을 고려합니다.

c. 디자인에서는 새로운 기술, 새로운 프로세스의 적용에도 주의를 기울여야 합니다. 신소재를 사용하여 제조 중 내부 응력과 변형을 줄입니다.

ii) 처리

변형을 방지하고 줄이기 위해 처리하는 동안 일련의 프로세스 조치를 취해야 합니다.

a. 원재료의 잔류 응력을 제거하기 위해 노화 처리를 적용해야 합니다.

b. 기계 부품의 가공 절차를 공식화할 때는 공정 장비 및 작업뿐만 아니라 작업 및 단계의 배치에서 변형을 줄이기 위한 조치를 취해야 합니다. 예를 들어, 거친 가공과 미세 가공을 분리하는 원칙에 따라 내부 응력 제거를 용이하게 하기 위해 그 사이에 보관 시간을 두어야 합니다.

c. 기계 부품의 가공 및 수리 중에 참조 변환을 최소화하고 수리 사용을 위해 프로세스 참조를 유지하고 수리 처리 중에 균일하지 않은 참조로 인한 오류를 줄여야합니다.

열처리를 거친 부품의 경우 가공 여유량 확보, 가공 치수 조정 및 사전 변형에 주의를 기울여야 합니다.

부품의 변형 패턴을 파악한 후 역변형을 미리 추가하여 열처리 후 대응할 수 있으며 응력을 미리 추가하거나 응력의 발생 및 변화를 제어하여 최종 변형이 요구 사항을 충족하고 변형 감소의 목적을 달성할 수 있습니다.

iii) 수리

a. 수리 중 발생하는 응력과 변형을 최소화하기 위해서는 주요 기계 수리 시 매칭 표면의 마모 상태만 확인하는 것만으로는 충분하지 않으며, 서로의 위치 정확도도 면밀히 검사하고 수리해야 합니다.

b. 합리적인 수리 기준을 수립하고 간단하고 신뢰할 수 있으며 작동하기 쉬운 특수 도구, 검사 도구 및 측정 도구 를 설계해야 합니다. 동시에 새로운 수리 기술 및 프로세스의 홍보도 강조되어야 합니다.

iv) 사용법

a. 장비 관리를 강화하고, 안전 운영 절차를 엄격히 시행하며, 과부하 및 국부적 과열을 방지하기 위해 기계 장비의 점검 및 유지 보수를 강화합니다.

b. 장비를 올바르게 설치하는 것도 중요합니다. 정밀 공작기계는 거친 가공에 사용해서는 안 됩니다. 예비 부품과 액세서리를 적절히 보관하세요.

사용 중 다양한 요인의 영향

기계 장비는 사용 중 다양한 요인으로 인해 점차적으로 성능이 저하되거나 노후화되어 오작동을 일으키거나 의도한 기능을 상실할 수 있습니다. 주요 외부 요인은 다음과 같습니다:

• 연마 입자의 효과
  대부분의 기계 장비는 주변 환경의 먼지 및 연마 입자의 영향을 받습니다. 장비가 이러한 입자와 직접 접촉하거나 보호 조치가 부족하면 기계 장비의 수명이 크게 달라질 수 있습니다.
• 부식 효과
  부식은 주변 매체와의 화학적 및 전기화학적 반응으로 인해 금속 표면에 가해지는 손상을 말합니다. 부식과 마모는 종종 공존합니다. 부식 과정에는 마찰이 수반되며, 이는 재료의 품질과 취성을 변화시킵니다. 마찰로 인해 부식층이 빠르게 벗겨집니다. 이러한 부식과 마모의 결합 효과를 부식성 마모 또는 프레팅 부식이라고 합니다.
• 자연적 요인
  습도 외에도 온도, 대기압, 일사량과 같은 자연 기후 조건은 전기 장비, 플라스틱, 고무 제품에 다양한 손상을 일으킬 수 있습니다.
• 로드 조건
  부하 조건이 기계 상태에 미치는 영향은 다양합니다. 하중의 크기에 따라 마모 정도도 달라집니다. 하중이 설계 평균 하중을 초과하면 부품의 마모 과정이 가속화되어 사고로 이어질 수도 있습니다. 반대로 하중을 줄이면 마모가 줄어듭니다. 연구와 사례에 따르면 간헐적인 하중은 부품 마모에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.