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문제 정의
- 그러나, 이러한 연구는 입자 하나만을 고려한 것으로써, 마찰재와 같이 기지물질에 포함된 입자의 마찰 마모에 대한 연구는 매우 한정적이다. 따라서, 본연구에서는 연마재가 마찰재의 원료로써 혼합되었을 때 마찰특성에 미치는 영향을 연구하기 위해 MgO, Fe3O4, ZrSiO4, ALQ를 넣은 마찰재를 제작한 후 마찰시험을 실시하여, 다양한 연마재가 제동시 마찰 현상에 미치는 영향을 연구하였다. 연마재의 입자 크기에 따른 영향은 이미 보고한 바 있으므로[7], 본 연구에서는 유사한 입자크기를 지닌 연마재를 선정하여 입자크기에 대한 영향을 배제하였다.
- 본 연구에서는 연마재의 종류에 따른 마찰 안정성을 평가하기 위하여 연마재의 종류만을 바꾼 마찰재를 제작한 후 속도와 압력을 변화시키면서 마찰시험을 실시하였다. 특히, 마찰재의 마찰력은 초기 제동온도에 매우 민감하게 변하기 때문에 초기 제동온도를 3&C부터 200。<2까지 7단계로 구분하여 실험을 진행하였다.
제안 방법
- 6에 나타낸 연마재의 종류에 따른 마찰계수의 진폭증가를 설명하는 데는 어려움이 있다. ALQ를 포함한 마찰재에서 나타난 바와 같은 큰 마찰계수 진폭은 불안정한 마찰계면에서 기인하는 것이 일반적이기 때문에 끌기시험 후 마찰재의 마찰계면을 현미경을 통해 분석하였다(Fig. 7). 비교적 안정적인 마찰계수 진폭을 나타낸 MgO를 포함한 마찰재 표면은 마찰 시 형성된 윤활막이 큰 손상없이 유지된 것을 관찰할 수 있다.
- 8에서 나타낸 바와 같이 연마재의 경도와 마찰계수는 선형적인 경향성을 지니고 있다. 그러나, 마찰력은 입자의 경도 뿐 아니라 입자 크기에도 큰 영향을 받을 것으로 예상되기 때문에 150呻의 입자크기를지닌ZrSiQ, 의 마찰계수도 함께 비교하였다. 본 연구에 사용된 ZrSiQ와 같은 경도를 지녔음에도 불구하고 입자크기가 증가하였을 경우 마찰계수가 감소함을 알 수 있다.
- 이러한 환경을 재현하기 위해 마찰재와 디스크의 접촉압력을 일정하게 유지하면서 디스크를 회전시키는 연속끌기 시험을 실시하였다. 끌기 시험은 4.8m/s의 속도로 진행되었으며, 접촉압력은 0.7Mpa로 유지하여 3분간 끌기를 지속하면서 마찰계수를 측정하였다. 끌기시험 동안 측정된 마찰계수를 나타낸 Fig.
- 시험 중의 마찰력 및 압력은 PC-based DAQ를 통해 저장하였으며, 회전 중의 디스크 온도는 적외선 온도측정기를 사용하여 측정하였다. 또한, 마찰시험 시 마찰 재와 디스크 사이의 균일한 접촉이 되도록 leveling 과 burnishing을 실시하였다. 마찰시험 후 마찰재의 마찰 계면은 광학현미경으로 관찰하였다.
- 마찰 시험기를 사용하여 회주철 디스크를 대상으로 마찰시험을 실시하였다. 마찰시험결과 초기제동 온도가 낮을 경우 마모입자에 의해 2차 평탄면이 성장하여 마찰계수가 증가하는 현상이 나타났으며, 경도가 높은 연마재의 경우 마찰계수 증가폭이 더 크게 나타났다.
- 또한, 마찰시험 시 마찰 재와 디스크 사이의 균일한 접촉이 되도록 leveling 과 burnishing을 실시하였다. 마찰시험 후 마찰재의 마찰 계면은 광학현미경으로 관찰하였다.
- 2와 같다. 마찰시험은 상온과 고온에서의 마찰 안정성을 평가하기 위해 각각 3CFC와 200℃의 초기 제동온도에서 끌기 시험을 실시하였으며, 구체적인 시험조건은 Table 3 과 같다. 시험 중의 마찰력 및 압력은 PC-based DAQ를 통해 저장하였으며, 회전 중의 디스크 온도는 적외선 온도측정기를 사용하여 측정하였다.
- 마찰재는 예비성형, 본성형, 열처리의 공정으로 20 mm x20mmxl0mm의 크기로 제작되었다. 마찰시험을 시행하기에 앞서 제조된 마찰재의 원료 혼합상태와 경화의 균일함을 확인하기 위해 경도 시험기(Akashi, ARK-600)로 경도를 측정하였다. 제조된 마찰재의 로크웰 경도는 80HRs였으며, 각 시편마다 8%의 오차범위를 나타내었다.
- 마찰시험은 상온과 고온에서의 마찰 안정성을 평가하기 위해 각각 3CFC와 200℃의 초기 제동온도에서 끌기 시험을 실시하였으며, 구체적인 시험조건은 Table 3 과 같다. 시험 중의 마찰력 및 압력은 PC-based DAQ를 통해 저장하였으며, 회전 중의 디스크 온도는 적외선 온도측정기를 사용하여 측정하였다. 또한, 마찰시험 시 마찰 재와 디스크 사이의 균일한 접촉이 되도록 leveling 과 burnishing을 실시하였다.
- 본 연구에 사용된 마찰재는 유기질 (NAO) 마찰재 조성을 기본으로 설계되었다. 연마재를 제외한 다른 원료의 영향을 최소화 하기 위하여 연마재를 포함한 6가지 성분으로 그 구성을 단순화 하였으며, 전체 조성 중 연마재의 함량은 부피분율로 5%이다(Table 1). 본 연구에서는 상업용 재료로 사용되는 연마재 중 그 입도가 유사한 MgO, Fe2O3, AbQ, ZrSiO, 가 사용되었으며, 각 연마재의 비중, 경도 등의 물성을 Table 2에 나타내었다.
- 본 연구에서는 상업용 재료로 사용되는 연마재 중 그 입도가 유사한 MgO, Fe2O3, AbQ, ZrSiO, 가 사용되었으며, 각 연마재의 비중, 경도 등의 물성을 Table 2에 나타내었다. 연마재의 입도 및 형상은 주사전자현미경과 화상분석기 (Escan-4000 BMI Plus)로 분석하였으며, 연마재의 종류에 따라 l~3mm의 입도를 나타내었다(Fig. 1). 마찰재는 예비성형, 본성형, 열처리의 공정으로 20 mm x20mmxl0mm의 크기로 제작되었다.
- 따라서, 본연구에서는 연마재가 마찰재의 원료로써 혼합되었을 때 마찰특성에 미치는 영향을 연구하기 위해 MgO, Fe3O4, ZrSiO4, ALQ를 넣은 마찰재를 제작한 후 마찰시험을 실시하여, 다양한 연마재가 제동시 마찰 현상에 미치는 영향을 연구하였다. 연마재의 입자 크기에 따른 영향은 이미 보고한 바 있으므로[7], 본 연구에서는 유사한 입자크기를 지닌 연마재를 선정하여 입자크기에 대한 영향을 배제하였다.
- 연마재의 종류에 따른 마찰특성을 연구하기 위하여 각각의 연마재를 포함하는 마찰재를 제조하였다. 본 연구에 사용된 마찰재는 유기질 (NAO) 마찰재 조성을 기본으로 설계되었다.
- 에너지를 공급받게 된다. 이러한 환경을 재현하기 위해 마찰재와 디스크의 접촉압력을 일정하게 유지하면서 디스크를 회전시키는 연속끌기 시험을 실시하였다. 끌기 시험은 4.
대상 데이터
- 1). 마찰재는 예비성형, 본성형, 열처리의 공정으로 20 mm x20mmxl0mm의 크기로 제작되었다. 마찰시험을 시행하기에 앞서 제조된 마찰재의 원료 혼합상태와 경화의 균일함을 확인하기 위해 경도 시험기(Akashi, ARK-600)로 경도를 측정하였다.
- 연마재를 포함하는 마찰재를 제조하였다. 본 연구에 사용된 마찰재는 유기질 (NAO) 마찰재 조성을 기본으로 설계되었다. 연마재를 제외한 다른 원료의 영향을 최소화 하기 위하여 연마재를 포함한 6가지 성분으로 그 구성을 단순화 하였으며, 전체 조성 중 연마재의 함량은 부피분율로 5%이다(Table 1).
- 연마재를 제외한 다른 원료의 영향을 최소화 하기 위하여 연마재를 포함한 6가지 성분으로 그 구성을 단순화 하였으며, 전체 조성 중 연마재의 함량은 부피분율로 5%이다(Table 1). 본 연구에서는 상업용 재료로 사용되는 연마재 중 그 입도가 유사한 MgO, Fe2O3, AbQ, ZrSiO, 가 사용되었으며, 각 연마재의 비중, 경도 등의 물성을 Table 2에 나타내었다. 연마재의 입도 및 형상은 주사전자현미경과 화상분석기 (Escan-4000 BMI Plus)로 분석하였으며, 연마재의 종류에 따라 l~3mm의 입도를 나타내었다(Fig.
이론/모형
- 2. A schematic of the Krauss type friction tester used in this work.
- 본 연구에서는 Krauss 방식의 정속 마찰시험기를 이용하여 시행되었으며 시험기의 개략도는 Fig. 2와 같다. 마찰시험은 상온과 고온에서의 마찰 안정성을 평가하기 위해 각각 3CFC와 200℃의 초기 제동온도에서 끌기 시험을 실시하였으며, 구체적인 시험조건은 Table 3 과 같다.
성능/효과
- 3은 본 연구에 사용된 4가지 마찰재의 평균 마찰계수를 속도와 압력의 변화에 따라 나타낸 것이다. 같은 속도와 압력에서 MgO를 포함한 마찰재의 마찰 계수가 가장 낮았으며, Fe2O3, ZrSiO4, A12O3 순서로 마찰계수가 높았다. 또한, 본 연구에 사용된 모든 마찰재에서마찰계수가 속도의 변화에는 크게 변하지 않았으나 압력이 증가함에 따라 크게 증가하였다.
- 3에서 나타난 바와 같이 제동속도가 변해도 같은 제동 압력에서는 유사한 마찰계수를 나타내었으며, 끌기시험 동안의 마찰계수 변화 또한 유사한 경향성을 나타냈다. 그러나, 제동압력이 증가할수록 마찰계수가 더 증가하였으며, 끌기 시험동안 큰 마찰계수의 증가현상이 나타났다. 특히, 0.
- 끌기 시험 후 디스크 표면을 관찰하였으나, 사용된 마찰 재에 따른 큰 차이는 관찰할 수 없었으며, 마모 입자들의 경우 대부분 나노크기의 입자들로써 윤활막을 크게손상시키지는 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 마찰시마찰재 기지로부터 떨어져 나온 입자들이 윤활막을 손상시켰을 것으로 판단되며, 특히 대면공격성이 큰 연마재 입자가 주요 요인인 것으로 사료된다.
- 그러나, 경도가 높은 ALQ를 포함한 마찰재는 높은 마찰계수로 인해 마찰계수가 다시 하강하는 현상이 나타났다. 끌기시험 결과 경도가 높은 연마재를 사용할 경우 마찰재의 윤활 막이 손상되어 마찰계수 진폭이 증가하였다. 유사한 입자크기를 지닌 연마재를 사용할 경우 경도가 높을 수록마찰계수가 증가하였다.
- 7Mpa로 유지하여 3분간 끌기를 지속하면서 마찰계수를 측정하였다. 끌기시험 동안 측정된 마찰계수를 나타낸 Fig. 6을 보면 MgO를 포함한 마찰 재의 경우 마찰계수의 진폭이 끌기시험 동안 비교적 일정하게 유지된 반면 Fe3O4, ZrSiO4, AbQ를 넣은 마찰재의 경우 끌기시험 초기에는 작은 마찰계수 진폭을 나타내다가 실험이 진행될수록 마찰계수의 진폭이증가되었다.
- 같은 속도와 압력에서 MgO를 포함한 마찰재의 마찰 계수가 가장 낮았으며, Fe2O3, ZrSiO4, A12O3 순서로 마찰계수가 높았다. 또한, 본 연구에 사용된 모든 마찰재에서마찰계수가 속도의 변화에는 크게 변하지 않았으나 압력이 증가함에 따라 크게 증가하였다. Fig.
- 실시하였다. 마찰시험결과 초기제동 온도가 낮을 경우 마모입자에 의해 2차 평탄면이 성장하여 마찰계수가 증가하는 현상이 나타났으며, 경도가 높은 연마재의 경우 마찰계수 증가폭이 더 크게 나타났다. 초기 제동온도가 높을 경우 초기에만 마찰계수가 증가한 후 마찰계수가 안정화 되었다.
- 그러나, 마찰력은 입자의 경도 뿐 아니라 입자 크기에도 큰 영향을 받을 것으로 예상되기 때문에 150呻의 입자크기를지닌ZrSiQ, 의 마찰계수도 함께 비교하였다. 본 연구에 사용된 ZrSiQ와 같은 경도를 지녔음에도 불구하고 입자크기가 증가하였을 경우 마찰계수가 감소함을 알 수 있다. 이러한 결과는 입자의 크기가 클 경우 입자 와기지 사이의 결합력이 증가하여 구름마모를 일으키는 입자와 기지의 분리현상이 감소되기 때문인 것으로 판단된다.
- 마찰시험을 시행하기에 앞서 제조된 마찰재의 원료 혼합상태와 경화의 균일함을 확인하기 위해 경도 시험기(Akashi, ARK-600)로 경도를 측정하였다. 제조된 마찰재의 로크웰 경도는 80HRs였으며, 각 시편마다 8%의 오차범위를 나타내었다.
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