마모,마찰시험
현장에서 발생하는 마찰학적 제 문제들을 시험실 장비로 정확히 재현해 내는 것이 가장 이상적이라 할 수 있겠으나, 종종 완벽하게 시험하는 것이 어려울 수 있다. 특히 대부분의 시험실에서 수행하는 제한적인 모의시험의 경우(순위시험 혹은 비교시험), 시험 조건에 대해 적절히 설계를 해줌으로써, 현장에서 발생하는 문제에 대한 해결책을 도출할 수 있게 된다.
시험설계
제한적인 모의 시험의 경우, 아래의 제반 사항들이 걸림돌이 될 수 있으므로, 이를 신중히 검토하여, 시험 조건을 설계해야 한다.
- 시간
현장과 동일한 재현 시험을 하려면, 동일한 시간 동안 시험을 수행해야 할 것이다. 그러나 모의 시험의 경우, 가속시험을 통해 총 시험시간을 단축시킨다. 가속시험은 대부분 접촉하중을 높혀주거나, 마찰 속도를 높혀 시험 하게 된다. - 시편 및 장비 선정
현장 조건과 동일한 시편(동일 접촉 형상 및 재질, 표면 조도)이 없거나, 운동을 재현할 수 있는 장비가 없는 경우, 비슷한 것과 적절히 대응시킬 필요가 있다. 과거에는 다양한 종류의 시험장비가 많지 않았기 때문에, 극히 제한적인 재현시험만을 할 수밖에 없었다. 그러므로, 재현 시험을 할 경우, 이에 대한 적절한 검토를 통해, 가능한 현장과 유사한 관련 시편을 선정하여, 시험 조건을 설계해야 한다. - 기존의 시험 데이타와의 연계성
시험장비와 시편이 완벽히 갖추어진 상황이라도, 기존에 축적하고 있던 시험 데이타을 이용해야 하므로, 기존의 방식으로만 시험해야 할 경우도 있다.
위에 언급한 3가지 걸림돌이 모두 해결되었다고 해도, 완벽한 시험을 보장하는 것은 아니며, 부정확한 시험 결과가 나올 수 있는 위험은 항상 존재한다.
특히 특정한 시험 데이타를 얻기 위해 가속 시험을 수행하는 경우, 생각지 않은 2차적인 요인에 의해 시험 결과에 오류가 있을 수 있으며, 마모, 마찰 시험의 경우, 아래에 설명한 이유로 해서 부정확한 결과를 얻을 수 있다.
가속시험시 검토대상
시편의 소성변형
과도한 접촉압력 (하중)은 소성변형으로 인한 표면 손상을 야기한다. 이로 인해, 최종 확인된 마모와 마찰 시험 결과는 현장과 전혀 다르게 나올 수 있다.
공기유입
과도하게 속도를 증가시킬 경우, 공기가 혼입될 수 있다. 이는 상호 접촉하는 마찰 부에 오일 유입량을 감소켜, 시험 결과에 부정적으로 작용하게 된다.
수막현상
과도하게 속도를 증가시킨 경우, 시편형상에 따라, 상호 접촉하는 시편을 분리하는 힘이 작용할 수 있다. 이로 인해, 접촉 압력이 최초 의도한 것보다 작아지게 된다.
오일 열화
과도하게 시험 온도를 올려주거나, 시료의 량이 적을 경우, 혹은 오일 순환이 불량할 경우, 시료의 조기 변질이 발생하여 시험결과에 부정적으로 작용하게 된다.
피로 파괴
과도하게 하중을 가한 경우, 특히 왕복동 운동의 경우, 금속의 피로 파괴가 발생하여, 윤활유의 평가에 영향을 미치게 된다.
장비 변형
과도한 하중은 장비에 변형을 야기시키며, 이로 인해, 시편에 균일하지 못한 하중을 가할 수 있다.
찍힘
과도한 하중은 시편에 대해 코이닝을 발생시키며, 특히 높은 헤르츠 접촉 응력이 발생하는 경우 시편의 조기 손상이 발생하게 된다.
시편 변형
과도한 하중으로 인해, 크기가 상대적으로 작은 시편에서 국부적인 변형이 발생할 수 있다. 이때, 변형으로 생성된 날카로운 끝부분이 깎이거나 절단되어 결과에 영향을 미칠 수 있다.
시편 변형
과도한 하중으로 인해, 시편에 변형이 생겨 초기의 시편 형상을 유지하지 못하게 된다.
소둔
과도한 하중, 속도 혹은 온도에 의해 재료의 조직상의 풀림현상을 초례 하여, 시험 결과에 영향을 미친다.
불충분한 윤활
과도한 하중으로 인해 시료가 시편 사이에의 유입을 최소화 시킬 수 있다. 이는 윤활유의 성능을 감소시킨다.
하중변화
과도한 속도로 인해, 시편에 미세한 진동이 발생하면, 시편에 가해지는 하중에 영향을 미치게 되어, 시험 결과에 부정적인 영향을 미치게 된다.
고온 융착
고온 시험 시, 장비가 정지될 수 있으며, 이는 하중과 마찰력 측정 시 영향을 미치게 된다.
장비 진동
고속 시험 시, 진동으로 인해 장비의 하중 장치나 마찰력 측정 센서등에 영향을 미칠 수 있다.
시험시 고려사항
시편 소재 특성
소재 종류, 전처리 방법, 표면 조도및 웨이비니스, 가공 경화층, 산화층, 흡착층, 오염층
접촉 형태
전, 선, 면접촉 (어느 경우에도, 결국 마모로 인해 면접촉으로 귀결됨)
시편 형상
접촉면(곡면, 평면), 전체 형상, 크기, 위치(즉, 상부혹은 하부, 좌우측)
운동 형태
미끄럼⋅ 구름 운동, 좌우왕복운동, 왕복동운동, 충격⋅스핀, 운동방향 (수평⋅수직⋅사선)
하중
가압 형태 (동일하중⋅계단식 가압및감압⋅연속식 가압과 감압⋅가감압 반복), 가압 방식, 설정하중값과 변경 범위
속도
설정 속도와 변화 범위
주위환경
습식⋅건식(습도), 진공, 가스, 용액, 먼지등
온도
가열과 냉각 방법, 설정온도 및 온도 변화범위
시험장비
마찰및 마모 측정방법, 하중 검출방식, 기계적 혹은 열적 변형가능성, 진동(장비 자체 진동 및 설치환경)
시험자의 측정기술
개인적인 성격, 능력, 기술수준, 측정습관, 시험결과에 대한 판단력 및 탐구특성, 시험절차 준수등