입다

Wear
기타 용도는 마모(동음이의)를 참조하십시오.
"Worn out"은 여기서 리다이렉트 됩니다.빈센트 반 고흐의 그림은 영원의 문에서 볼 수 있다.
리어(구동) 자전거 스프로켓.새것, 왼쪽은 마모되지 않았다.오른쪽, 사용했을 때 시계방향으로 운전할 때 명백한 마모를 보여줍니다.

마모란 단단한 표면에서 물질이 손상되거나 점진적으로 제거되거나 변형되는 것입니다.마모 원인은 기계적(예: 부식) 또는 화학적(예: 부식)일 수 있습니다.마모 및 관련 프로세스에 대한 연구를 트리볼로지라고 합니다.

기계 요소의 마모는 피로 및 크리프 등의 다른 공정과 함께 기능 표면의 저하를 초래하여 결국 재료 고장 또는 기능 상실로 이어집니다.따라서, Jost [1]보고서에서 처음 설명한 바와 같이 마모는 큰 경제적 관련성을 가지고 있다.연마 마모만 해도 선진국 [2]국민총생산의 1-4%에 달하는 것으로 추정되고 있다.

금속의 마모는 표면 및 표면 근방 소재의 소성 변위 및 마모 파편을 형성하는 입자의 이탈에 의해 발생합니다.입자의 크기는 밀리미터에서 [3]나노미터까지 다양합니다.이 과정은 다른 금속, 비금속 고체, 흐르는 액체, 고체 입자 또는 흐르는 [4]가스에 포함된 액체 방울과의 접촉에 의해 발생할 수 있습니다.

마모율은 하중 유형(예: 충격, 정적, 동적), 운동 유형(예: 슬라이딩, 롤링), 온도 및 윤활과 같은 요인, 특히 경계 윤활층의 [5]퇴적 및 마모 과정에 의해 영향을 받는다.트라이브 시스템에 따라 다른 마모 유형과 마모 메커니즘을 관찰할 수 있습니다.

마모 유형 및 메커니즘

마모 유형은 상대적인 움직임, 마모된 표면에서의 교란 특성 또는 "기계" 및 자체 재생 또는 기본 [6]층에 영향을 미치는지 여부에 따라 식별됩니다.

마모 메커니즘은 물리적 장애입니다.예를 들어 접착마모 메커니즘은 접착력이다.마모 메커니즘 및/또는 하위 메커니즘은 종종 중복되며 상승적인 방식으로 발생하며, 개별 [7]마모 메커니즘의 합계보다 더 높은 마모율을 생성한다.

접착 마모

Al 합금에 대해 미끄러지는 52100 강철 샘플의 접착 마모(전사 재료)의 SEM 마이크로그래프.(노란색 화살표는 슬라이딩 방향을 나타냅니다.)

접착 마모는 마찰 접촉 시 표면 사이에 발견될 수 있으며 일반적으로 마모 잔해와 재료 화합물이 한 표면에서 다른 [8]표면으로 이동 및 부착되는 것을 말합니다.두 가지 접착 마모 유형을 구분할 [citation needed]수 있습니다.

  1. 접착 마모는 상대적인 움직임, "직접 접촉" 및 마모 이물질과 한 표면에서 다른 표면으로의 물질 전달을 생성하는 플라스틱 변형에 의해 발생합니다.
  2. 접착력: 실제 재료의 이동 유무에 관계없이 측정 가능한 거리로 떨어져 있더라도 두 표면을 함께 고정합니다.

일반적으로 접착 마모는 두 개의 본체가 서로 밀리거나 눌릴 때 발생하며, 이는 재료 이동을 촉진합니다.이는 표면층 [citation needed]내에서 매우 작은 조각의 소성 변형으로 설명할 수 있습니다.각 표면에서 발견되는 아스퍼리티 또는 미세한 고점(표면 거칠기)은 산화물 조각이 제거되어 다른 표면에 추가되는 방법의 심각도에 영향을 미친다. 부분적으로는 [9]원자 사이의 강한 접착력에 기인하지만 상대 운동 중 아스퍼시티 사이의 플라스틱 영역에 에너지가 축적되기 때문이다.

메커니즘의 유형과 표면 인력의 진폭은 재료마다 다르지만 "표면 에너지"의 밀도 증가에 의해 증폭됩니다.대부분의 고체는 어느 정도 접촉에 의존합니다.그러나 자연적으로 발생하는 산화막, 윤활제 및 오염물질은 일반적으로 [10]접착을 억제하며 표면 간의 자발적인 발열 화학반응은 일반적으로 [11]흡수종에서 에너지 상태가 낮은 물질을 생성한다.

접착 마모로 인해 거칠기가 증가하고 원래 표면 위에 돌기(예: 덩어리)가 생길 수 있습니다.산업용 제조에서는 이를 갈증이라고 하며, 이는 결국 산화 표면층을 파괴하고 기초 벌크 재료에 연결되므로 덩어리의 접착력과 플라스틱 흐름이 더 강해질[11] 가능성이 높아집니다.

접착 마모에 대한 간단한 모델인 {\ V는 다음과 [12][13]같이 설명할 수 있습니다.

서 W W는 하중,K(\ K는 마모 계수,L(\ L은 슬라이딩 거리, v는 경도입니다.

연마 마모

깊은 '홈'과 같은 표면은 주철의 연마 마모를 나타냅니다(노란색 화살표는 슬라이딩 방향을 나타냄).

연마 마모는 단단한 거친 표면이 부드러운 [9]표면을 미끄러질 때 발생합니다.ASTM International은 단단한 입자 또는 단단한 돌기로 인해 단단한 표면에 [14]밀리고 움직이는 물질의 손실을 말합니다.

연마 마모는 일반적으로 접촉 유형과 접촉 [15]환경에 따라 분류됩니다.접촉 유형에 따라 연마 마모 모드가 결정됩니다.연마 마모의 두 가지 모드를 2-바디 및 3-바디 연마 마모라고 합니다.2-바디 마모는 격자 또는 단단한 입자가 반대쪽 표면에서 재료를 제거할 때 발생합니다.일반적인 유사점은 자르기 또는 쟁기 작업에 의해 자재가 제거되거나 교체되는 것입니다.스리바디 마모는 입자가 구속되지 않고 표면을 롤링 및 슬라이드할 수 있는 경우에 발생합니다.접촉 환경에 따라 마모가 개방 또는 폐쇄로 분류되는지 여부가 결정됩니다.개방 접점 환경은 표면이 서로 독립적일 정도로 변위될 때 발생합니다.

연마 마모 및 재료 제거 방법에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있습니다.재료를 제거하는 방법을 설명하기 위해 몇 가지 다른 메커니즘이 제안되었습니다.일반적으로 식별되는 연마 마모 메커니즘은 다음과 같습니다.[citation needed]

  1. 쟁기질
  2. 자르기
  3. 단편화

플라우팅은 재료가 마모 입자에서 벗어나 측면으로 변위되어 재료를 직접 제거하지 않는 홈이 형성될 때 발생합니다.교체된 재료는 홈에 인접한 융기를 형성하며, 연마재 입자의 후속 통과를 통해 제거될 수 있습니다.

절단 작업은 재료가 홈의 측면으로 거의 또는 전혀 이동되지 않은 상태에서 1차 파편 또는 마이크로칩 형태로 표면에서 분리될 때 발생합니다.이 메커니즘은 기존 기계와 매우 유사합니다.

절단 공정에 의해 재료가 표면에서 분리되고 압입 연마재가 마모재의 국소적인 파단을 일으킬 때 파편이 발생한다.그런 다음 이러한 균열이 마모 홈 주위로 국소적으로 자유롭게 전파되어 스폴링에 [15]의한 추가 재료 제거가 이루어집니다.

연마 마모는 ISO 9352 또는 ASTM D 4060에 따른 태버 마모 테스트를 통해 질량 손실로 측정할 수 있습니다.

단일 마모 V(\ V의 마모량은 다음과 [13]같이 설명할 수 있습니다.

서W(\ W는 하중,α(\는 요철(일반적으로 0.1~1.0)의 형상 계수,β(\는 요철에 의한 마모도, K는 마모 계수,(\ L는 슬라이딩 거리 및 입니다.{\은(는) 경도입니다

표면 피로

주요 기사:피로(재료)

표면 피로는 일반적인 재료 피로의 한 종류인 순환 하중에 의해 재료의 표면이 약해지는 과정이다.표면의 마이크로 크랙의 주기적인 균열 성장에 의해 마모 입자가 분리되었을 때 피로 마모가 발생한다.이러한 미세 균열은 표면 균열 또는 표면 아래 균열입니다.

프렛팅 웨어

주요 기사:애타게다가

플레팅 마모는 두 표면 사이에서 반복되는 주기적 마찰입니다.일정 기간 동안 플렛팅하면 접촉하는 한쪽 또는 양쪽 표면에서 재료가 제거됩니다.대부분의 베어링은 문제에 저항하기 위해 표면이 경화되어 있지만, 일반적으로 베어링에서 발생합니다.또 다른 문제는 플렛팅 피로라고 하는 양면에 균열이 생겼을 때 발생합니다.이는 베어링의 치명적인 고장을 초래할 수 있기 때문에 두 가지 현상 중 더 심각합니다.마모로 제거된 작은 입자가 공기 중에 산화되면 이와 관련된 문제가 발생합니다.산화물은 보통 기초 금속보다 단단하기 때문에 단단한 입자가 금속 표면을 더 많이 마모시킬수록 마모가 가속화됩니다.플레팅 부식은 특히 물이 있을 때 동일한 방식으로 작용합니다.브릿지와 같은 대형 구조물의 보호되지 않은 베어링은 특히 겨울에 브릿지가 운반하는 고속도로를 제빙하기 위해 소금을 사용할 경우 거동이 심각하게 저하될 수 있습니다.부식 문제는 실버브릿지 참사와 미아누스 리버브릿지 사고와 관련이 있다.

에로시브 웨어

다음 항목도 참조하십시오.물방울 침식

에로시브 마모는 매우 짧은 슬라이딩 운동으로 정의할 수 있으며 짧은 시간 간격 내에 실행됩니다.에로시브 마모는 고체 또는 액체 입자가 물체의 표면에 [10][16]충돌하여 발생합니다.충격 입자는 반복적인 변형과 절단 동작을 [17]통해 표면에서 점차 물질을 제거한다.그것은 업계에서 널리 접할 수 있는 메커니즘이다.반송 프로세스의 특성상 연마재 입자를 [18]운반해야 할 경우 배관 시스템이 마모되기 쉽습니다.

부식 마모율은 여러 요인에 따라 달라집니다.입자 모양, 경도, 충격 속도 및 충돌 각도와 같은 입자의 재료 특성은 침식되는 표면의 특성과 함께 주요 요인이다.충돌 각도는 가장 중요한 요소 중 하나이며 [19]문학에서 널리 알려져 있다.연성 재료의 경우 최대 마모율은 충돌 각도가 약 30°일 때 확인되며, 비연성 재료의 경우 최대 마모율은 표면에 [19]대한 충돌 각도가 정상일 때 발생합니다.기울기 각도와 재료 특성에 대한 부식 마모의 의존성에 대한 자세한 이론적 분석이 [20]에 제공된다.

주어진 입자 형태학에서 침식률 E는 [16]속도에 따른 멱함수 법칙에 적합할 수 있습니다.

서 k k는 상수,v(\ v는 속도,(\ n은 속도 지수입니다.n은 일반적으로 금속의 경우 2 - 2.5이고 세라믹의 경우 2.5 - 3입니다.

부식 및 산화 마모

부식 및 산화 마모는 윤활 접점과 건조 접점 모두에서 발생합니다.근본적인 원인은 마모된 재료와 부식된 [21]매체 간의 화학 반응입니다.트라이볼러지 응력과 부식의 상승 작용에 의해 발생하는 마모를 트라이보코로시온이라고도 합니다.

기타 마모 유형

그 밖에 충격, 캐비테이션, 확산성 [6]마모 등이 덜 일반적인 마모 유형입니다.

웨어 스테이지

공칭 작동 조건에서 마모율은 일반적으로 세 가지 [citation needed]다른 단계에서 변화합니다.

  • 표면이 서로 적응하고 마모율이 높거나 낮을 수 있는 1차 단계 또는 초기 런인 기간입니다.
  • 안정적인 마모를 관찰할 수 있는 2차 단계 또는 중년 공정.컴포넌트의 동작 수명의 대부분은 이 단계에서 소비됩니다.
  • 높은 마모율로 인해 표면이 급격히 손상되는 3단계 또는 노후화 기간입니다.

마모율은 작동 조건과 트리보필름 형성에 의해 크게 영향을 받습니다.2단계는 고온, 변형률 및 응력 등 환경조건의 심각도가 높아짐에 따라 단축됩니다.

다른 작동 조건에서의 마모율을 나타내는 이른바 마모 맵은 트라이볼로지 접점의 안정적인 작동 지점을 결정하기 위해 사용됩니다.또한 웨어 맵은 다양한 로드 [citation needed]조건에서 지배적인 마모 모드를 보여줍니다.

금속 표면 간의 산업 조건을 시뮬레이션하는 명시적 마모 테스트에서는 큰 중복과 다양한 마찰 메커니즘 간의 공생 관계로 인해 서로 다른 마모 단계 간에 명확한 연대적 구분이 없습니다.표면 엔지니어링 및 처리는 마모를 최소화하고 구성 요소의 작업 [1][22]수명을 연장하기 위해 사용됩니다.

마모 테스트

잘 정의된 조건 하에서 지정된 시간 동안 재료 제거량을 결정하기 위해 다양한 마모 유형에 대해 몇 가지 표준 테스트 방법이 있습니다.ASTM 국제 위원회 G-2는 주기적으로 업데이트되는 특정 애플리케이션에 대한 마모 테스트를 표준화합니다.Society for Trivology and Rublication Engineers(STLE)는 다수의 마찰, 마모 및 윤활 테스트를 문서화했습니다.표준화된 마모 테스트는 테스트 설명에 명시된 특정 테스트 매개변수 세트에 대한 비교 재료 순위를 작성하기 위해 사용됩니다.산업용 애플리케이션의 마모에 대한 보다 정확한 예측을 얻으려면 정확한 마모 프로세스를 시뮬레이션하는 조건에서 마모 테스트를 수행해야 합니다.

마모 테스트는 입상 재료의 마모 저항을 측정하기 위해 수행되는 테스트입니다.

마모 모델링

Reye-Archard-Khrushchov 마모 법칙은 전형적인 마모 예측 [23]모델입니다.

마모 측정

마모 계수

주요 기사:마모 계수

마모 계수는 재료의 마모를 측정, 특성화 및 상호 연관시키는 데 사용되는 물리적 계수입니다.

윤활제 분석

윤활유 분석은 마모를 측정하는 대안적이고 간접적인 방법입니다.여기서 액체윤활제 중 마모입자의 존재로 마모를 검출한다.입자의 성질에 대한 추가적인 통찰력을 얻기 위해 화학(XRF, ICP-OES 등), 구조(페로그래피 등) 또는 광학 분석([24]광현미경 등)을 수행할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

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외부 링크