[논문]항공, 바이오, 원자력 부품의 프레팅 마모 현상 비교 연구

전태성; 김경목

doi:10.20910/jase.2017.11.2.16

항공, 바이오, 원자력 부품의 프레팅 마모 현상 비교 연구
Comparative study on fretting wear of aerospace, biomedical, and nuclear components 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.11 no.2, 2017년, pp.16 - 22

전태성 (인천대학교 기계공학과) , 김경목 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)

초록
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본 논문에서는 항공, 바이오 및 원자력 부품들에서 발생하는 프레팅 마모 현상이 비교 연구되었다. 프레팅 마모 손상에 영향을 미치는 실험적 인자들을 확인하였으며 각 부품에서 관찰된 실험 인자들의 크기들을 직접 비교하였다. 초당 진동수, 상대적 변위, 그리고 수직하중의 크기는 프레팅 마모가 발생하는 부품에 따라 다양했다. 프레팅 마모 손상을 최소화시키는 최근 해결책들이 조사되었으며 저마찰 코팅 적층, 표면 처리, 기저 재료 및 접촉 형상 최적 설계 등이 해결책으로 소개되었다. 본 연구는 프레팅 마모 손상을 분석하고 마찰 부품을 설계하는데 유용한 방법과 해결책을 제공한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper investigates fretting wear damage in aerospace, biomedical, and nuclear components. Experimental parameters are identified that affect fretting wear damage. The parameters observed in industries are directly compared. The magnitudes of frequency, relative displacement, and normal force are found to differ depending on the contacting components where fretting wear occurs. In addition, recent solutions to minimize fretting wear damage are reviewed. The solutions include depositing of a low-friction coating, surface treatment, selection of substrate material, and optimal design of contact geometries. This comparative study suggests useful methods and solutions for analyzing fretting wear damage and for designing tribo-components.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 프레팅 손상을 억제하는 기존 방법들이 소개되고 그 한계가 기술되었다. 크게 접촉 형상 설계, 표면 처리, 저마찰 고체 코팅의 사용 등이 프레팅 손상 억제 방법으로 제시되었다.
본 논문에서는 항공 부품, 바이오 부품, 원자력 부품에서 발생하는 프레팅 손상을 조사하였다. 향후 자동차 부품이나 일반 기계 부품에서 발생하는 프레팅 마모 손상이 연구될 것이다.
본 논문에서는 항공, 원자력, 바이오 부품들에서의 프레팅 조건을 조사하고 프레팅 손상 억제 방법이 서로 비교 분석되었다.
본 논문에서는 항공, 원자력, 바이오 분야에서의 프레팅 마모 손상 현상을 비교 연구하였다. 각 분야에서 대표적인 프레팅 손상을 소개하고 프레팅 조건을 비교하였다.

제안 방법

본 논문에서는 항공, 원자력, 바이오 분야에서의 프레팅 마모 손상 현상을 비교 연구하였다. 각 분야에서 대표적인 프레팅 손상을 소개하고 프레팅 조건을 비교하였다. 항공용 압축 블레이드 루트의 경우 프레팅 조건 중 접촉 압력이 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있었다.
마모율 또는 마모량은 시험 중 실시간으로 확인하는데 어려움이 존재한다. 그래서 각기 다른 프레팅 사이클을 겪은 시편들에서 마모량을 측정하여 마모율을 계산한다. 시편이 코팅된 경우, 코팅의 초기 두께에 의한 편차가 존재하기도 한다.

후속연구

또한 각 분야마다 손상 억제 방법이 다른 점을 확인하였다. 이는 추후 다른 분야에서 프레팅 손상이 발생할 경우 이를 억제하는 유용한 해결책으로 고려될 수 있다.
본 논문에서는 항공 부품, 바이오 부품, 원자력 부품에서 발생하는 프레팅 손상을 조사하였다. 향후 자동차 부품이나 일반 기계 부품에서 발생하는 프레팅 마모 손상이 연구될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	프레팅이란 무엇인가?	프레팅(fretting)은 접촉하는 두 물체 사이에서 발생하는 상대적인 미소 변위이다. 상대적인 미소 변위의 크기에 따라 접촉면에서 마모 또는 균열이 발생한다.
	프레팅 부식은 어떻게 일어나는가?	이런 현상을 프레팅 피로(fretting fatigue)라 한다[1, 2]. 만약 프레팅 마모가 부식 환경에서 가속화된다면 이를 프레팅 부식(fretting corrosion)이라고 한다[3]. 이런 프레팅 손상 현상은 여러 분야에서 관찰된다.
	프레팅 피로는 어떻게 생기는가?	미소 변위의 크기가 커서 두 물체의 모든 부분들이 완전히 미끄러진다면, 접촉면에서 마모가 발생한다(프레팅 마모). 반면 미소 변위 크기가 작아서 접촉부의 일부분에서만 슬립(slip)이 발생되고 나머지는 서로 붙어있다면, 접촉면 끝단 부근에서 균열이 발생한다. 이런 현상을 프레팅 피로(fretting fatigue)라 한다[1, 2].

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