금속의 마멸, 윤활

<기계기술사 기출>

5. 두 개의 금속이 접촉되어 상대운동할 때 발생하는 금속마멸 현상을 4가지 열거하고 설명하시오.

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1. 접착마멸

- 두 금속의 접촉요철에 접선력이 적용될 때, 전단이 발생하여 슬라이딩으로 접착마멸이 발생한다.

 1) 원인

  ㄱ. 요철 접촉부의 가공경화

  ㄴ. 두 물체 사이 확산현상

  ㄷ. 상호고용해도

 2) 경과

  ㄱ. 약하고 부드러운 경로를 따라 파단 발생

  ㄴ. 이로 인해 마멸입자 발생

  ㄷ. 마멸조각은 일반적으로 강도가 높은 쪽에 접착

  ㄹ. 심한 가혹 조건에서는 스쿠핑, 스미어링, 찢김, 갤링, 시저 등 심각마멸을 야기

2. 연마마멸

 1)  연마마멸은 단단하고 거친 표면이나 강도가 높은 돌출입자를 가진 면이 다른 면을 가로질러 슬라이딩하여 발생한다.

 2) 마멸 입자가 연성표면에 흠집을 남긴다.

3. 부식마멸

 1) 원인

  - 물체의표면과 주위 환경 사이의 화학적 또는 전기화학적 반응에 의해 발생

 2) 경과

  ㄱ. 표면의 부식부산물이 부식마멸입자를 구성

  ㄴ. 부식층이 슬라이딩이나 침식에 의해 부서지거나 제거됨

  ㄷ. 다른 부식층이 다시 발생하게 되고, 부식층 발달/부서짐이 반복

3) 대책

  ㄱ. 부식환경에 저항할 내부식 물질 선택

  ㄴ. 표면코팅을 적용

  ㄷ. 환경을 개선

  ㄹ. 화학반응속도를 늦추기 위해 작동 온도를 낮춤

4. 피로마멸

 1) 표면이 베어링 접촉이나 단조작업 등 반복하중에서 발생

 2) 마멸입자는 스폴링이나 피팅 메커니즘에 의해 형성

 3) 열피로는 열싸이클로부터 균열 발생

<기계기술사 기출>

5. 금속과 금속의 접촉을 최소화하기 위한 유체윤활, 경계윤환, 고체막윤활에 대해 설명하시오.

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1. 유체윤활

 1) 표면들이 윤활막에 의해 완벽하게 분리되어 있는 윤활상태

 2) 윤활유의 점도가 중요한 요소

 3) 두 면이 접촉하지 않으므로 마모는 거의 없으며 마찰저항도 작다.

2. 경계윤활

 1) 마찰 표면에 흡착된 얇은 분자막에 의해 부하가 접촉면에 지지

 2) 박막필름이 금속간 직접 접촉을 막아서 마멸을 줄인다.

 3) 고온에 의한 탈착, 필름의 벗겨짐, 벗겨진 부분의 마멸은 심각한 손상을 야기한다.

3. 고체막윤활 (=극압윤활)

 1) 마찰부위의 고도의 하중으로 흡착 윤활막으로는 하중을 지탱할 수 없는 경우 표면 사이에 국부적 융착으로 유막이 파단된다.

 2) 이러한 경우 마찰부에 극압제를 첨가하여 금속과 극압제과 화학적으로 결합하여 마찰저항이 적은 금속 피막을 형성한다.

 3) 2차적 금속 화합물 피막이 두 표면을 분리하여 윤활한다.