현재 구조용 세라믹에 대한 연구는 여려 가지 작동 조건에 의해 도출된 마멸 데이터를 정량적으로 제시하고 이들의 마멸기구의 변화가 일어나는 사용 조건의 시점을 파악하였다. 이전의 연구들은 주로 동질 재료끼리 마찰 마멸 실험으로 제한되었다. 그러나 상대 운동하는 세라믹 재료들의 특성 상 기계적, 화학적 물성차이에 의해 마멸 기구와 트라이볼로지적 거동(마찰계수, 마멸율)등 이 다르게 나타날 확률이 높다. 이에, 본 연구에서는 볼 온 디스크 마멸 실험을 통해 여러 가지 작동환경에 따라 서로 상대 운동하는 세라믹의 재료를 달리하여 실험하여 다른 세라믹 재료간의 트라이볼로지적 특성을 고찰하였다. 지르코니아 시편에 대해 지르코니아, 알루미나, 실리콘카바이드 3종의 상대재를 사용하여 속도와 하중조건을 변화하여 마멸실험을 수행한 결과, 지르코니아-실리콘카바이드 조합의 실험에서 저마찰 저마멸 특성이 나타났다.
현재 구조용 세라믹에 대한 연구는 여려 가지 작동 조건에 의해 도출된 마멸 데이터를 정량적으로 제시하고 이들의 마멸기구의 변화가 일어나는 사용 조건의 시점을 파악하였다. 이전의 연구들은 주로 동질 재료끼리 마찰 마멸 실험으로 제한되었다. 그러나 상대 운동하는 세라믹 재료들의 특성 상 기계적, 화학적 물성차이에 의해 마멸 기구와 트라이볼로지적 거동(마찰계수, 마멸율)등 이 다르게 나타날 확률이 높다. 이에, 본 연구에서는 볼 온 디스크 마멸 실험을 통해 여러 가지 작동환경에 따라 서로 상대 운동하는 세라믹의 재료를 달리하여 실험하여 다른 세라믹 재료간의 트라이볼로지적 특성을 고찰하였다. 지르코니아 시편에 대해 지르코니아, 알루미나, 실리콘카바이드 3종의 상대재를 사용하여 속도와 하중조건을 변화하여 마멸실험을 수행한 결과, 지르코니아-실리콘카바이드 조합의 실험에서 저마찰 저마멸 특성이 나타났다.
Currently. the study on structural ceramic helps to suggest the precise data of friction and wear in accordance with the various conditions in operations. Also, the study helps to predict effective operating conditions by monitoring the occurrence of wear transition. The studies in the Past were mai...
Currently. the study on structural ceramic helps to suggest the precise data of friction and wear in accordance with the various conditions in operations. Also, the study helps to predict effective operating conditions by monitoring the occurrence of wear transition. The studies in the Past were mainly concentrated in using identical materials. However, it is highly likely to have unqualified data from the differences of mechanical and chemical properties between ceramic materials. Thus, in this study, through conducting the ball-on-disk type wear testing, the different ceramic materials has been used to consider tribological characteristics between different ceramic materials. We conducted the wear test by using three kinds of specimen which are zirconia, alumina and silicon carbide against zirconia. We have changed the sliding velocity and the loading conditions in this test and found out that there is row friction coefficient and wear rate in the combination of zirconia and silicon carbide.
Currently. the study on structural ceramic helps to suggest the precise data of friction and wear in accordance with the various conditions in operations. Also, the study helps to predict effective operating conditions by monitoring the occurrence of wear transition. The studies in the Past were mainly concentrated in using identical materials. However, it is highly likely to have unqualified data from the differences of mechanical and chemical properties between ceramic materials. Thus, in this study, through conducting the ball-on-disk type wear testing, the different ceramic materials has been used to consider tribological characteristics between different ceramic materials. We conducted the wear test by using three kinds of specimen which are zirconia, alumina and silicon carbide against zirconia. We have changed the sliding velocity and the loading conditions in this test and found out that there is row friction coefficient and wear rate in the combination of zirconia and silicon carbide.
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문제 정의
그러나 상대 운동하는 세라믹 재료들의 특성상 기계적 화학적 물성차이에 의해 마멸 기구와 트라이볼로지적 거동(마찰계수, 마멸율) 등이 다르게 나타날 확률이 높다. 이에, 본 연구에서는 여러가지 작동환경에 따라 서로 상대 운동하는 세라믹의 재료를 달리하여 실험하여 다른 세라믹 재료간의 트라이볼로지적 거동을 파악한다.
가설 설정
Fig. 2 (a)Variation of friction coefficient at sliding speed of 70mm/s. (b)Variation of friction coefficient at sliding speed of 140mm/s
Fig. 3(a)Variation of specific wear rate with load at sliding speed of 70inni/s. (b)Variation of specific wear rate with load at sliding speed of 140mm/s
제안 방법
SEM을 이용한 마멸면을 관찰함으로써 마멸 거동을 파악하였다.
마찰계수는 트라이볼로지적 거동을 이해하게 하는 중요한 자료 중에 하나이다. 각 시편에 대한 마찰계수의 변화를 미끄럼거리 및 하중에 대하여 고찰하였다. Fig.
실험 전후에 시험편은 초음파 세척기를 이용하여 아세톤 용액에 15분간 세척하였다. 마멸량 측정은 표면거칠기 측정기를(MITUTOYO, SURF-500) 사용하여 디스크면 wear track의 4곳을 선정하여 평균치를 구하여 마멸된 단면의 면적을 측정하였다. 주사 전자현미경을 통하여 마멸면의 형상을 관찰하였고 EDX분석을 통해서 마멸면의 화학적 성분을 조사하였다.
미끄럼 속도는 70mm/s와 140mm/s에서 설정하였으며, 미끄럼 거리는 504m로 일정하게 하였다. 마찰력 측정은 시험기의 로드셀에 의해 측정된 값을 아날로그/디지탈 변환기를 통하여 IBM PC에 10초 간격으로 저장한 뒤 그 값으로부터 마찰 토크를 측정하여 Friction force를 계산한 뒤 수직하중으로 나누어 계산였다.
무윤활, 상온(22℃), 대기압 환경하에서 실험을 수행하였다. 미끄럼 속도는 70mm/s와 140mm/s에서 설정하였으며, 미끄럼 거리는 504m로 일정하게 하였다.
본 실험에서는 Fig. 1에서 나타낸 바와 같이 회전하는 디스크 위에 볼을 얹고 일정하 중으로 가압하는 ball-on-disk type 마멸실험을 수행하였다. 볼의 접촉점은 디스크의 회전중심에서 5mm 편심이 되도록 하여 디스크 면에에 직경이 10mm인 wear track이 방생하도록 하였다.
디스크의 직경은 20mm 두께가 5mm이고, 볼의 직경은 10mm이다. 시험편의 표면은 연삭하여 표면 거칠기가 측정한 결과(측정기) O.Olym 이하가 되도록 하였다. 경도는 마이크로 비커스 경도기 (Akashi- MVKH2) 를 이용하여 측정하였다.
마멸량 측정은 표면거칠기 측정기를(MITUTOYO, SURF-500) 사용하여 디스크면 wear track의 4곳을 선정하여 평균치를 구하여 마멸된 단면의 면적을 측정하였다. 주사 전자현미경을 통하여 마멸면의 형상을 관찰하였고 EDX분석을 통해서 마멸면의 화학적 성분을 조사하였다.
경도는 마이크로 비커스 경도기 (Akashi- MVKH2) 를 이용하여 측정하였다. 파괴인성은 비커스 경도기를 통한 압입시험으로 측정하였다. Table 1에 각 시편의 기계적 물성치를 보여준다.
현재 구조용 세라믹에 대한 연구는 위에서 언급한 내용처럼 세라믹의 마멸기구에 대한 이해와 여러가지 작동 조건에 의해 도출된 마멸 데이터를 정량적으로 제시하고 이들의 마멸기구의 변화가 일어나는 사용 조건의 시점을 파악하였다. 따라서 이 전의 연구들은 동질 재료끼리 마찰 마멸 실험으로 제한되었다.
대상 데이터
본 실험에서 사용한 세라믹 재료는 디스크 재료로써 지르코니아와 탄화규소를 사용하였고, 볼의 재료로써는 지르코니아 탄화규소 알루미나를 사용하였다. 디스크의 직경은 20mm 두께가 5mm이고, 볼의 직경은 10mm이다. 시험편의 표면은 연삭하여 표면 거칠기가 측정한 결과(측정기) O.
본 실험에서 사용한 세라믹 재료는 디스크 재료로써 지르코니아와 탄화규소를 사용하였고, 볼의 재료로써는 지르코니아 탄화규소 알루미나를 사용하였다. 디스크의 직경은 20mm 두께가 5mm이고, 볼의 직경은 10mm이다.
이론/모형
Olym 이하가 되도록 하였다. 경도는 마이크로 비커스 경도기 (Akashi- MVKH2) 를 이용하여 측정하였다. 파괴인성은 비커스 경도기를 통한 압입시험으로 측정하였다.
성능/효과
1. 미끄럼속도 70mm/와 140mm/s 에서 모두 마찰계수와 마멸율는 지르코니아- 실리콘 카바이드 조합에서 가장 낮게 나타났으며, 이것은 접촉면 사이의 전이층 형성에 의한 영향이다.
2. 미끄럼속도 140mrrVs 일 때, 60N에서 ZAA 에서 마찰계수와 마멸율이 증가하며 마멸기구가 변화함을 관찰하였다.
3. ZAZ 에서 마찰계수가 상대적으로 높계 나타나며, 비마멸율은 속도에 무관하게 하중의 변화에 따라 거의 일정하게 나타났으며 ZAA 와 ZAC 에 비해 높게 나타났다.
마멸량은 거의 일정함을 보이나, ZAA 에서는 하중이 60N 이상 증가하면 높아진다. 전체적으로 비마멸율은 ZAC, ZAA, ZAZ 순으로 나타났다.
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