선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- Giltrow와 Lancaster4* 는 상대 마찰 면에서의 마모 막 형성, 복합재료 중의 섬유 형태, 상대 마찰면 물질의 구성과 강도 등에 대하여 연구하였다. Suh와 Sir/은 마찰력의 성분과 동일하게 마모 입자의 역할에 대한 연구를 하였다. Friedrich® 다양한 폴리머 복합재의 연삭 마모가 일어나는 동안 지배적인 미소 마모 메카니즘을 분류하였다.
- 본 논문은 마찰 방향에 따른 복합재료의 마모 메커니즘을 규명하기 위하여 일방향 탄소섬유 강화 복합재료에서 섬유 방향에 수직, 평행, 직각 방향의 시험편을 준비하여 실험하였다. 상대재는 경면 가공한 스테인리스 스틸을 사용하였고, 세 가지 하중 조건에 서 비 마모율과 마찰계수를 실험적으로 결정하였다.
제안 방법
- 건조 미끄럼 마모시험은 Fig. 2와 같이 자체 제 작한 핀 온 디스크(pirr-on-disc)형 시험기를 사용하여 실시하였다";. 시험 시 환경 조건은 온도와 습도의 조절이 가능한 환경 챔버를 제작하여 온도(2와 습도(60%RH)를 일정하게 유지시켰다.
- 마모된 시편의 마찰 특성 비교 및 마모기구 조사를 위한 표면 관찰은 대부분은 광학현미경과 주사 식전자현미경(SEM)으로 실시되었다. 경면 가공한 스테인리스강 상대재 위의 마모 막의 형성과 홈의 생성도 광학현미경과 SEM으로 조사되었으며, 마모 track의 가로 단면 형상은 접촉식 표면 거칠기 시험기를 사용하여 즉정하였다.
- 동일한 시험 조건에서 3개의 시험편을 3시간씩 마찰 및 마모시험을 실시하였으며, 시험 후 상대재 에 생긴 마모 트랙은 접촉식 표면 거칠기 시험기로 측정되었으며, 시편과 상대 재의 질량 변화는 3번 이 상 측정하여 평균값을 구하였다.
- 로에서 약 60분간 건조시킨 후 시험하였는데 이것은 시험 전에 시편의 표면 거칠기를 항상 같게 조정하여 디스크와 접촉면적이 일정하게 하여 두 접촉면 사이의 접촉이 더 좋은 상태로 되기 때문이다 동일 시험 조건하에서 3개의 시편을 사용하여 시험하였으며, 각 시편은 새로운 디스크 위에서 시험을 실시하였다.
- 상대재는 경면 가공한 스테인리스 스틸을 사용하였고, 세 가지 하중 조건에 서 비 마모율과 마찰계수를 실험적으로 결정하였다. 마모 메카니즘은 광학현미경 및 주 사식 전자현미경 (SEM) 관찰을 통하여 비교 검토하여 마찰 및 마모 특성을 고찰하였다.
- 미끄럼 방향과 시험 조건이 마모에 미치는 영향의 비교는 단지 초기마모상태 구간에서만 비교하였고, 계의 마모수명은 지배적인 구간에 대하여 고려하였다. 비 마모율의 계산은 시험 시간과 초기마모상태 구간에서 손실된 무게를 사용하였다.
- 시험 시 환경 조건은 온도와 습도의 조절이 가능한 환경 챔버를 제작하여 온도(2와 습도(60%RH)를 일정하게 유지시켰다. 시 편의 마찰력은 실시간으로 측정을 하며 시험을 실 시하였고, 마모손실은 실험 전후의 시편과 상대 재의 무게를 측정하였다. 상대 마찰 재는 지름 80mm X두 께 L5mm의 디스크형으로 표면을 경면 가공한 스테인리스 강(STS304, INI스틸)을 사용하였으며, Table 2에 그 특성이 나타나 있다 시험 장치는 서로 다른 미끄럼 속도로 동작하게끔 조정되었다.
- 2와 같이 자체 제 작한 핀 온 디스크(pirr-on-disc)형 시험기를 사용하여 실시하였다". 시험 시 환경 조건은 온도와 습도의 조절이 가능한 환경 챔버를 제작하여 온도(2와 습도(60%RH)를 일정하게 유지시켰다. 시 편의 마찰력은 실시간으로 측정을 하며 시험을 실 시하였고, 마모손실은 실험 전후의 시편과 상대 재의 무게를 측정하였다.
- 1과 같이 3가지 주 미끄럼 방향을을 구별하였다. 실험은 섬유 방향에 평행 (parallel), 직각(anti-parallel)과 수직 (normal) 방향으로 상대 면에 대하여 실시하였다.
- 핀 온 디스크(pin-on-disc)형 시험기에서 복합재 핀은 스테인리스강 상대 재인 디스크에 대하여 미 끄러졌다. 토크 로드 셀을 통한 마찰력을 실시간으로 즉정을 실시하여 마찰계수(U)를 얻었다. 이 방법으 로 마찰계 초기의 정적 안정 상태 및 다양한 미끄럼 조건에서 마모율이 안정(평형) 상태에 도달하므로 마모율 변화를 구분할 수 있었다.
대상 데이터
- 5mm. 길이 15mm로 연마하여 마찰과 마모시험의 시편으로 사용하였다.
- 복합재의 특성과 구성 재료는 Table 1에 나타내었다. 복합재 판은 다이아몬드 톱으로 조심스럽게 절단한 후, 이것을 입자가 작은 고운 SiC 연마지를 사용하여 시편에 크랙이 보이지 않게 가로 단면이 4.5 x5.5mm. 길이 15mm로 연마하여 마찰과 마모시험의 시편으로 사용하였다.
- 시 편의 마찰력은 실시간으로 측정을 하며 시험을 실 시하였고, 마모손실은 실험 전후의 시편과 상대 재의 무게를 측정하였다. 상대 마찰 재는 지름 80mm X두 께 L5mm의 디스크형으로 표면을 경면 가공한 스테인리스 강(STS304, INI스틸)을 사용하였으며, Table 2에 그 특성이 나타나 있다 시험 장치는 서로 다른 미끄럼 속도로 동작하게끔 조정되었다. 수직하 중(P)의 변화는 19.
- 본 논문은 마찰 방향에 따른 복합재료의 마모 메커니즘을 규명하기 위하여 일방향 탄소섬유 강화 복합재료에서 섬유 방향에 수직, 평행, 직각 방향의 시험편을 준비하여 실험하였다. 상대재는 경면 가공한 스테인리스 스틸을 사용하였고, 세 가지 하중 조건에 서 비 마모율과 마찰계수를 실험적으로 결정하였다. 마모 메카니즘은 광학현미경 및 주 사식 전자현미경 (SEM) 관찰을 통하여 비교 검토하여 마찰 및 마모 특성을 고찰하였다.
- 실험에 사용한 재료는 일방향 탄소섬유 강화에 폭시기지 복합재 프리프레그(HCU 100NS, 한국카본)를 적층하여 자체 제작한 hot press에서 가열. 가압하여 경화 시켜 4.
이론/모형
- 시험 전후 시편과 상대 재의 질량손실은 Mettler 분석 천칭(감도 O.Olmg)으로 측정하여 같은 환경 조 건에서 시험을 실시하였다. 마모 결과는 비 마모율의 항으로 주어졌으며 계산은 다음과 같다
성능/효과
- (1) 복합재의 비 마모율은 하중이 증가하면 N 방 향과 P 방향에서는 증가하는 경향을 보이며, AP 방향에서는 감소한다. 이것은 마모 메카 니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이 착 막의 생성이 빨라져 이 착 막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다.
- (2) 복합재의 마찰계수는 하중이 증가하면 N 방 향과 AP 방향에서는 하중 39.2N까지 증가하다가 그 이상의 하중에서는 감소되며 AP 방 향에서는 하중이 중가함에 따라 서서히 증가하며, 또한 그 값은 N 방향에서 가장 크고, AP 방향이 가장 적다.
- (3) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 하중의 효과는 다르며 마찰 초반에 발생한 섬유에 의한 쟁기질과 섬유 굽힘 및 미 소 크랙에 의한 섬유 균열과 파괴에 따른 마모 메카니즘의 형태에 의한 것이다.
- Fig. 3(a)는 섬유 방향은 Normal 방향으로 하중의 증가에 따라 비 마모율은 점차 증가하고 마찰계수는 하중의 증가에 따라 증가하다가 약간 감소하며 마찰계수의 값은 0.2〜2.5로서 다른 섬유 방향에 비하여 비 마모율과 마찰계수의 값이 크게 나타나는 것은 기지 속의 섬유 방향이 재료의 비 마모율에 영향을 미칠 수 있다는 것을 명확하게 나타내고 있다. 섬유 방향이 Anti-Parallel인 Fig.
- Fig. 4(b)의 Anti-Parallel 방향에서는 섬유들이 상대 면과의 접촉으로 plowing과 섬유 굽힘 및 cracking에 의한 섬유 파단이 발생하여 덩어리들이 떨어져 나가 주변에 흩어져 있음을 볼 수 있고, 표면이 마모 막으로 덮여져 있으며, 섬유와 기지가 교대로 놓여있어서 마멸 입자들이 잘 섞이고, 이것이 섬유가 탈락한 자리를 메우고 전체 마찰 면에 고루 분포된 섬유 분을 포함하기 때문에 전체 마찰 면이 내마모성을 가지며 마모량과 마찰계수는 가장 작게 나타났으며 연삭 마모 조건하에서 즉, 복합재의 표면을 따라 매우 단단한 입자에 의한 긁힘이 일어날 때는 수직 방향의 섬유 위치가 더 유리할 것이다. Fig.
- Fig. 4(c) 는 Parallel 방향에서 미소 연삭 마모 메카니즘 (쟁기질, 절단)과 마찰조건에서 초기에 마찰계수가 크고 돌기변형 (asperity deformation)과 마모 막이 형성됨에 따라 서서히 감소하여 안정 상태의 값을 유지하게 되며, 접촉면에서의 섬유 굽힘과 미소 크랙 이 섬유 파괴와 균열의 원인이며, 지배적인 주 마모 기구로 밝혀졌다.
- 5는 경면 가공한 스테인레스강 상대 재와 탄 소 섬유 강화 복합재의 마모 트랙을 휴대형 표면 거칠 기 시험기 (ERC229)로 측정한 표면 거칠기 선도이다. 3방향 모두 중심선 평균 거칠기 값(Ra)으로 0.05例의 표면 거칠기 값을 나타내고 있는 것으로 보아 경면 가공한 상대 재의 가공 면은 본 실험의 조건에서는 마모 혼적만 나타날 뿐 거의 마모가 되지 않았다는 것을 알 수 있다. 특흐], N 방향의 경우는 AP 와 P 방향에 비하여 마모 면의 표면 거칠기가 전반적으로 거칠다는 것을 Fig.
- 3에서 평균 비 마모율은 Normal 방향이 가장 높고 Parallel 방향에서는 중간 정도의 값으로 비슷한 경향을 나타났고 Anti -Parall이방향에서 가장 낮게 나타났다. 따라서 마모는 각각의 조건에서 알 수 있듯이 초반에 생성된 마모 막이 복합재료 시편과 상 대재 표면에 형성되는 것이 마모에 가장 큰 영향을 미친다는 사실을 알 수 있다. 3가지 섬유 방향 중 특히 Anti-Parallel 방향에서는 초기 마모 막 형성 시 마모가 되고 후반부에는 거의 마모량이 없었다.
- 탄소섬유강화 에폭시기지 복합재의 마찰과 마모 성능을 경면 가공한 스테인리스강 상대재에 대하여 핀 온 디스크형 시험기로 각각의 조건에서 실험한 결과는 초기마모가 일어나고 안정 상태에 이르는 시간이 대체적으로 약 30분 정도 걸렸으며, 초기 시간 동안 시편과 상대재 사이의 마모 메카니즘 은 쟁기질(plowing), 웅착(adhesion), 미소 크랙 (microcracking)과 돌기변형 둥으로 인하여 마모 가 많이 일어나고 마찰계수가 떨어져 안정 상태가 되면 마모가 현저하게 줄어들었다.
후속연구
- 결론적으로 본 연구에서 경면 가공한 스테인리스강 상대재에 대하여 이들 재료의 미끄럼 마모에 응용 시에는 가장 tribological 한한 특성을 얻기 위하여 미끄럼은 AP 방향으로 일어나게 해야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.