R&B Technical Note

TN 14 rev. 1

Wear & Erosion

R&B Inc. MTS BUSINESS PARTNER Copy Right, R&B Inc Design and specification can be changed for quality improvement RB308 Printed 03/2018

Wear & Erosion

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목 차

Preface 3

ASTM Standard for Wear & Erosion 4

I. Introduction 5

II. 시험방법 10

II-I Wear Test 10

Pin on Disk 10

Ball on Disk 10

Thrust Washer 10

Four Ball 11

Ball on Flat 11

Reciprocating 12

Ring on Block 12

Rolling Wear 14

Pin & V-block Test 15

II-II Erosion Test 16

Solid Particle Erosion 16

Cavitation Erosion 18

Slurry Erosion 19

III. 마모시험에 영향을 미치는 요인 21

IV. 측정변수 및 측정방법 22

V. 마모시험 23

VI. 마모시험 규격 25

Epilog 26

Wear & Erosion

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Preface

본 자료는 R&B Inc. 의 지난 20년 경험을 바탕으로 준비한 자료로서

가능한 간단하게 자료를 소개합니다.

대부분 자료는 Hyperlink 처리하여 필요에 따라 사용할 수 있도록 구성하였습니다.

Hyperlink List

▪ ASTM 관련규격 33개 총 269쪽

▪ 관련자료 23개 총 148쪽

56개 총 417쪽

Wear & Erosion

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ASTM Standards for Wear & Erosion

한글 정리본 2017-03-03

No. Standard

No. Designation

Wear Mechanism

Page

1 ASTM D2266 Wear Preventive Characteristics of Lubricating Grease 4 ball 3

2 ASTM D2596 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Grease (Four Ball Method)

4 ball 5

3 ASTM D2783 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids (Four-Ball Method)

4 ball 6

4 ASTM D4172 Wear preventive Characteristics of Lubricating Fluids (Four ball) 4 ball 5

5 ASTM D4060 Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser Abrasion Wear 5

6 ASTM G105 Conducting Wet Sand/Rubber Wheel Abrasion Tests Abrasion Wear 9

7 ASTM G132 Pin Abrasion Testing Abrasion Wear 10

8 ASTM G65 Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus Abrasion Wear 10

9 ASTM G75 Slurry Abrasivity (Miller Number) and Slurry Abrasion Response of Materials (SAR Number)

Abrasion Wear 25

10 ASTM D2714 Calibration and Operation of the Falex Block-on-RingFriction and Wear Testing Machine

Block on ring 4

11 ASTM G137 Ranking Resistance of Plastic Materials to Sliding Wear Using a Block-on-Ring Configurating

Block on ring 7

12 ASTM G77 Ranking Resistance of Materials to Sliding Wear Using Block-on-Ring Wear Test Block on ring 6

13 ASTM G134 Erosion of Solid Materials by a Cavitating Liquid Jet Cavitation 14

14 ASTM G32 Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus Cavitation 16

15 ASTM G76 Conducting Erosion Tests by Solid Particle Impingement Using Gas Jets Erosion 5

16 ASTM D2509 Measurement of Load-Carrying Capacity of Lubricating Grease (Timken Method) Fluid Friction 10

17 ASTN D2782 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids (Timken Method)

Fluid Friction 12

18 ASTM D4170 Fretting Wear Protection by Lubricating Grease Fretting Wear 6

19 ASTM G115 Measuring and Reporting Friction Coefficients Friction Coefficient 7

20 ASTM G98 Galling Resistance of Materials Galling Wear 5

21 ASTM D1894 Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic film and sheeting General 8

22 ASTM G118 Recommended Format of Wear Test Data Suitable for Databases General 6

23 ASTM G163 Digital Data Acquisition in Wear and Friction Measurements General 3

24 ASTM G40 Standard Terminology Relating to Wear and Erosion General 6

25 ASTM D2670 Measuring Wear Properties of Fluid Lubricants (Falex Pin and Vee Block Method)

Pin and V block 7

26 ASTM D3233 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids Pin and V block 10

27 ASTM G99 Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus Pin-on disc 4

28 ASTM D5706 Extreme Pressure Properties of Lubricating Greases

Reciprocating Wear

7

29 ASTM D5707 Measuring Friction and wear properties of lubricating grease

Reciprocating Wear

3

30 ASTM G133 Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear

Reciprocating Wear

8

31 ASTM D 3337 Determining Life and Torque of lubricating greases in small ball bearings Rolling Wear 5

32 ASTM C1624 Adhesion Strength and Mechanical Failure Modes of Ceramic coatings Scratch 28

33 ASTM D3702 Wear Rate and Coefficient of Friction of Materials in Self-Lubricated Rubbing Contact

Thrust washer 4

Remark: 본 한글 본은 R&B Inc. 내부자료로 공식자료가 아님을 공지합니다.

ASTM 원본은 저작권 위배로 공개가 불가합니다.

Wear & Erosion

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I. Introduction

마모시험은 재료의 내마모성을 평가하는데 필요

▪ 내 마모 특성은 재료의 고유특성이 아니라 상대재료의 종류나 시험조건에 따라서

크게 바뀌는 상대적 특성

▪ 마모시험은 시험방법, 시험조건, 상대재료, 시편의 모양 등을 밝혀야만 그 숫자가

의미가 있고 재현성 있는 결과를 얻을 수 있음

▪ 마모시험을 복잡하게 하는 요인은 시험재료와 상대재료 이외에 윤활제의 첨가에

따라 영향을 받음

Tribology

▪ 1966년 영국에서 라틴어의 트라이보스(Tribos: 문지른다)에서

트라이볼로지(Tribology)라는 단어를 제정

▪ 물체의 표면에서 기계적인 운동에 의해 물체가 점차적으로 닳아 부스러져 떨어져

나가는 현상 (독일규격: DIN50320)

▪ 마찰(Friction), 마모(Wear), 윤활(Lubricant) 등을 종합적으로 연구하는 학문

재료 : 표면상태 및

미세조직의 변화

공학 : 물리적 변화량

측정기술

화학 : 윤활제의 특성 및

표면상태

마찰, 마모, 윤활

특성의 측정

재료 : 재료의 물성

표면특성

공학 : 설계, 제조 및

유지, 보수

화학 : 윤활제 및

첨가제의 상태

f : 마찰계수

미세조직 및

표면특성변화

경계면의

얇은막 특성 및

표면현상

f P

U2

U1표면변형

열전도에 의한 열손실

하중 P

대류에 의한

열손실

마모 부스러기윤활제의

상태 및

종류

Wear & Erosion

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Friction

▪ 양면성이 있는 힘으로서 변형과 응착이 같이 작용하여 나타나는 현상

Wear 분류

▪ Siebel의 분류

윤활이 안된 표면에서 미끄럼 마찰에 의한 마모

윤활된 표면에서 미끄럼 마찰에 의한 마모

윤활이 안된 표면에서 구름 마찰에 의한 마모

윤활된 표면에서 구름 마찰에 의한 마모

진동접촉에서의 마모

움직이는 고체분말에 의한 마모(마식, Erosion)

움직이는 액체에 의한 마모(Cavitation)

▪ Burwell의 분류

응착마모 (Adhesive Wear)

연삭마모 (Abrasive Wear)

부식마모 (Corrosive Wear)

표면피로마모 (Surface Fatigue Wear)

▪ Erosion

작용 유체의 유속증가와 함께 금속재료 표면의 보호 피막이 떨어져, 금속재료의

부식속도가 증가하는 현상

용어해설

▪ Tribology

표면간 상대적 움직임에 관련된 기술. 마찰, 윤활, 마모, 그리고 Erosion을 포함

▪ 마모(Wear)

고체표면에 대한 손상으로, 재료의 점진적인 손실에 관련되며, 표면과

접촉물질의 상호작용에 의해 발생

▪ 마찰(Friction)

양면성이 있는 힘으로서 변형과 응착이 같이 작용하여 나타나는 현상

Wear & Erosion

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▪ 윤활(Lubrication)

두 접촉면의 사이에 유체의 막을 만들어 고체 접촉면에 손상을 주지 않고

미끄럼이 잘 일어나도록 함

▪ 마식(Erosion)

고체표면과 유체, 고체-고체 간의 기계적 상호작용으로 고체표면에서의 점차적인

손실

▪ 골링(Galling)

미끄러지는 고체 사이에서 야기되는 표면손실의 발생

▪ Fretting

작은 넓이로 진동하는 움직임, 일반적으로 마찰에서 두 고체표면 사이에서 발생

▪ Cavitation

증기나 가스를 포함한 액체에서 기포의 생성과 충돌현상

ASTM G40 마모 Terminolog한글

윤활 Mechanism

윤활은 두 접촉표면을 기름 등의 얇은 막으로 떼어 놓아 잘 미끄러지게 하는 것

윤활의 양상은 Stribeck 곡선으로서 마찰계수가 윤활조건에 따라 경계윤활, 혼합윤활,

유체윤활로 나뉨

건조마찰 경계유활(Ⅰ) 혼합윤활(Ⅱ) 유체윤활(Ⅲ)

윤활조건

건조표면

표면에 응집력으로 붙어

있는 얇은 기체나 액체 막

부분윤활, (Ⅰ+Ⅱ)의 형태 완전 유체윤활

점도의 영향 없음 없음 부분적 영향 결정적 영향

접촉과정의

특징

돌출부의

유착

돌출부의 역학적 접촉 (Ⅰ+Ⅱ)의 형태 동수압적 또는

정수압적 접촉

마찰계수 0.3<f 0.1<f<0.3 0.005<f<0.1 f≤0.005~0.01

유막두께(h) - 5×10-9

~10-8

m 10-8

~10-6

m 10-7

~10-6

m

유막계수(∧) - ∧<1 1<∧<4 1<∧<10

유체윤활 상태에서는 두 접촉면이 유체의 얇은 막에 의해 완전히 분리되어 있으므로

마모는 거의 일어나지 않음

→ 이 조건은 윤활유의 특성을 평가하는데 자주 사용되는 조건

Wear & Erosion

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경계윤활상태에서는 두 물체 표면의 돌출부가 본격적으로 닿기 시작하여 유체의 막

두께가 표면 거칠기 보다 작은 상태

마모가 문제가 되는 경우는 대부분 이 윤활상태에 속한다.

→ 마모시험을 할 때는 시험 목적에 따라서 혹은 모의 시험의 대상이 되는 시스템의

윤활조건에 따라서 주의 깊게 윤활조건 설정

윤활유정도n X 속도v

하중 FN

물체 2

윤활유

물체 1

V

h

FN

h

R

윤활막 두께 :

표면 거칠기 :

>>: h R~~: h R0: h

마찰

계수

, f

경계윤활 혼합윤활 유체윤활

연속체역학

접촉

역학+

계면물리 및 화학

Ⅰ: 경계윤활(boundary lubrication)

Ⅱ: 혼합윤활(Mixed lubrication)

Ⅲ: 유체윤활(Hydrodynamic lubrication

그림 5.1 윤활막 두께와 표면 거칠기의 관계에 따른 마찰계수의 변화(Stribeck 곡선)

Wear & Erosion

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Hertz 압축응력

접촉면 에서의 수직응력을 말하며 두 개의 물체가 접촉하면 아래 그림과 같이

형상에 따라 점 접촉이나 선 접촉을 이루나 하중을 받으면 탄성변형에 의해

접촉면이 생기면서 그 모양은 원이거나 네모꼴 이 된다. 이때 접촉면에서의

응력분포를 처음으로 1896년에 H.Hertz가 수학적으로 해석 하였으며

지금까지 사용하고 있다.

접촉면에서 반지름 a에 따라 분포되는 Hertz 응력 값은 다음의 식으로 주어 진다.

σ = P/2πa2 / P [1- r2 / a2]½

따라서 최대 Hertz 압력은 r=0이 될 때, 즉 원의 중심부에서 나타나며 그 크기는

P/2πa²이다.

두 개의 접촉하고 있는 것이 구가 아니고 원주일 때 Hertz압의 분포는 다음과 같다.

σ = 2P/ πbℓ [1- r2 /b2] ½

Wear & Erosion

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II. 시험방법

II-I Wear Test

▪ Pin on Disk

가장 널리 쓰이는 방법중의 하나

Pin과 Disk 모양의 시편

Pin 또는 Disk 회전

원형 Path 의 Wear scar

하중: 수 g ~ 1,000 kg 정도까지 다양

속도: 3.3 rpm ~ 1500 rpm까지 다양

극 미량 하중에서의 마모특성 – 전기저항 측정으로 산화피막 깨지는 점 감지

반구형 Pin: 마모표면의 반지름 현미경 측정 – 마모부피 계산

원판의 경우 마모궤적 4~6 곳의 표면형상 측정 – 평균 깊이로

마모부피 계산

ASTM G99 Pin-on-disk

ASTM G132 Pin Abrasion testing

▪ Ball on Disk

Pin on disk 시험방법과 동일

Ball은 일정한 조건으로 유지하고,

Disk의 시편에 대한 마찰, 마모 평가

▪ Thrust Washer

회전시편 및 고정된 Steel Washer구조

면 접촉에 의한 마찰, 마모특성 평가

고속, 고 하중에 유리한 시험

ASTM D3702 Thrust Washer

Wear & Erosion

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▪ Four ball

강구를 이용한 윤활유의 내마모성을 평가

규격에 따른 시험종류는 Four ball method, Extreme-pressure properties

measurement로 각종 윤활유 (유압 작동유, 기어오일, 엔진오일 등)의

내마모성과 극압 성능 등을 평가

이 시스템은 Oil bath에 Oil을 충진 시킨 후 일정조건(하중, 온도, RPM,

시간)하에서 4개의 규정된 Ball에 마모를 일으켜 마모의 흔적을 관찰하여 오일의

내마모성을 측정하는데 사용 Oil bath에 Oil을 충진 시킨 후 일정조건 (온도,

RPM) 하에서 4개의 Ball이 융착 되는 하중을 측정하여 오일의 극압 성능을

측정하는데 사용 원하는 하중의 제어를 Servo motor 또는 Air cushion에 의한 정

하중 장치를 부착하여 설정하중을 정확하고 손쉽게 부가

ASTM D 2783, ASTM D 2266, ASTM D 4172, ASTM D 2596 등의 규격에 따라

시험 수행

ASTM D2783 Measurement of Extreme Pressure properties of Lubricating Fluids (4 ball)

ASTM D2266 Wear preventive Characteristic of lubricating grease

ASTM D4172 Wear preventive Characteristics of Lubricating Fluids (4 Ball)

ASTM D2596 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Grease (Four Ball Method)

Refer to 4Ball 시험 총 정리

▪ Ball on Flat

두 개의 시편- 평평한 모양, Ball

왕복운동 모양으로 Sliding 시험

Thin film 내마모성 평가 유리

Wear scar 변화측정 -Stereo zoom scope 사용

ASTM G133 Ball-on flat

Wear & Erosion

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▪ Reciprocating

Ball on flat 형태의 Sliding 마모에 대한 시험

Ceramic, 금속 및 기타 내 마모 재료를 대상

Sliding은 Ball 과 Flat 표면을 반복적으로 앞뒤로

이루어짐

주된 측정값은 Ball과 Flat 시편의 마모 부피이나

마찰계수도 측정

두 개의 시편- 하나는 평평한 모양이고 하나는 Ball이라고 부르는 구형의 끝

부분을 가지는 시편- 을 직선 왕복운동의 모양으로 Sliding 시키는 시험 하중은

수평으로 장착된 Flat 시편에 Ball 시편을 통하여 수직 방향으로 가함

시험조건은 하중, Sliding 거리, Frequency, Oscillation 형태, 온도, 윤활제,

시험기간, 환경조건(습도) 등

시험방법은 운동 방향이 왕복운동이므로 일정속도를 유지할 수는 없다. Ball 과

Flat 시편의 치수 변화는 마모부피나 마모 속도를 계산하는데 사용

마찰력은 시험 중 계속 측정하는데, 접촉조건의 변화를 측정하는데 사용하기도

하고 시간에 따른 운동마찰계수를 계산하는데도 사용

ASTM G133, ASTM D5706, ASTM D5707 등의 규격에 따라 시험을 수행

ASTM G133 Linear Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear

ASTM D5706 Determination Extreme pressure properties of lubricating grease using a high-frequency, linear

oscillation (SRV) test machine

ASTM D5707 Measuring Friction and wear properties of lubricating grease using a high-frequency, linear

oscillation (SRV) test machine

Ring on block or block on ring

미끄럼 마찰에 대한 재료의 저항성을 결정

실험실 수준의 시험은 금속으로 제한되나 재료의 조합은 무한에 가까움

윤활유 또는 액체, 가스 분위기든지 모든 상황을 모사 가능

재료의 마모 시험 결과는 블록과 링 모두 무게 감소로서 보고

Wear & Erosion

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마모 저항성이 높은 재료일수록 부피 감소는 작음

설정된 회전수 및 회전속도에 따라 회전하는 시험 Ring에 대하여 시험블록에

하중 인가

블록의 마모 부피는 블록 마모 폭으로 계산되고, 링 마모 부피는 링의 무게

감소로 측정

블록을 유지하기 위해 요구되는 마찰력은 로드셀을 통해 시험 동안 계속적으로

측정

마찰력은 수직력과 조합하여 마찰 계수로 변환하고 결과를 정리

ASTM G77, ASTM G137, ASTM D2714 등의 규격에 따라 시험을 수행

ASTM G77 Standard Test Method for Ranking Resistance of Materials to Sliding Refer to Wear Using Block-on-

ring Wear Test

ASTM G137 Standard test Method for Ranking resistance of plastic materials to sliding wear Using a Block on

Ring Configuration

ASTM D2714 Standard Test Method for Calibration and Operation of the Falex Block-on-ring Friction and Wear

Testing Machine

Wear & Erosion

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▪ Rolling wear

기본적으로 Ring on block 시험과 동일 하며, 재료의 구름, 미끄러짐 접촉에 의한

마모 현상을 측정

회전속도를 임의의 비로 조절 하여 구름/미끄럼

접촉현상 재현 평가

Dry, Wet, Lubricant등의 다양한 조건하에서 모든

재료의 마찰, 마모특성을 평가

Bearing Life 평가, 톱니바퀴 재료, 윤활제 평가

원판의 직경변화, 중량감소 측정

시편의 크기는 보통 직경이 5~10 cm

시편의 옆면은 선 접촉이 되도록 원판의 회전축과 평행하게 가공되거나

크라운(Crown)가공을 하여 곡면상으로 만들어 점 접촉이 되게 하기도 함

원판의 옆면을 회전축에 평행하게 가공하면 시험조건에 있어서 고 하중을 가할

수 없다는 단점

고하중을 가하면 원판의 가장자리에서부터 시편이 깨져나가기 때문에 고 하중을

가하는 시험에서는 시편의 형상이 곡면 이여야 함

ASTM D3337, ASTM D3704, ISO 7148 등의 규격에 따라 시험을 수행

ASTM D3337 Standard Test method for Determining Life and Torque of lubricating greases in small ball bearings

Wear & Erosion

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Pin & V-block test

윤활제의 Load-carrying특성의 예비평가

시편을 장착한 Steel journal을 두 개의 Stationary V-

blocks사이에서 290 ± 10 rpm으로 회전시키며 하중은

Ratchet mechanism에 의하여 V- block에 가해짐

Test Method A는 연속적으로 실험

Test Method B는 250-lbf (1112-N) 단위로 증가 후 1분 유지 하며 실험

각 방법 모두 Load-fail value는 Load-carrying 특성으로 사용하며 교정 후 Actual

load 보다는 True load로 기록

실험 시 접촉면적의 증가에 따른 마찰력 증가에 주의

ASTM D2670, ASTM D3233 등의 규격에 따라 시험을 수행

ASTM D2670 Standard Test Method for Measuring Wear Properties of Fluid Lubricants

ASTM D3323 Standard Test Methods for Measurement of Extreme Pressure Properties of Fluid Lubricants

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II-II Erosion Test

Erosion(마식) 시험은 Slurry 입자가 빠른 속도로 재료에 부딪혀 일어나는 재료의

손실을 측정하여 재료의 마식에 대한 저항성을 측정하는 시험

마찰 마모양상 예

고체/기체 공기저항 유체침식(Fluid erosion) 공기베어링, 비행기동체,

터빈날개

고체/액체 점성저항 침식(Cavitation erosion) 유압기기, 배, 송유관

▪ Solid particle Erosion

고체입자를 포함한 압축가스를 노즐을 이용하여 재료에 분사하여 고체입자의

Erosion에 대한 재료의 손실을 측정

노즐튜브는 적어도 50 mm의 길이에 내경 1.5 mm ±0.075

연마입자는 50㎛ Al2O3 - 연마입자는 한번만 사용

연마입자 속도는 30 ±2 m가되어야 하며, 시편에서 측정

실험시간은 일정구간을 얻기 위하여 10분 정도 실험

Erosion 실험의 표면이 1 mm보다 깊지 않는 한 10분이상의 실험이 허용

노즐 축과 시편 표면의 각도는 90 ±2° 이내

실험온도는 상온 (일반적으로 18℃~28℃)

입자 공급속도는 2.0 ± 0.5 g·min-1

시편표면에서 노즐 끝부분까지의 거리는 10 ±1 mm.

입자속도와 입자유속을 정하고 측정

시편을 장착하기 전에 적절한 속도와 유속환경을 얻기 위해 장비를 조절

시편 전체에 걸쳐 연마하며 가공흔적이 사라진다면 ~#400까지 연마페이퍼 사용

표면 거칠기RMS가 1㎛ 또는 그 이하가 적합

적합한 위치와 방위에 시편을 고정

중량을 측정함으로 총 손실을 계산

10회의 실험이 끝나면 속도 및 Feed rate를 측정, 필요하다면 그 이상 실시

Wear & Erosion

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ASTM G76 규격에 따라 시험을 수행

FIG.1 Schematic Drawing of Solid Particle Erosion Equiment

ASTM G76 Standard Test Method for Conducting Erosion Tests by Solid Particle Impingement Using Gas Jets

Mixing Chamber

Abrasive Reservoir

Gas Supply

Nozzle Tube

Supply Tube

Nozzle Length

Working Distance

Specimen

Wear & Erosion

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Cavitation Erosion

용액 내에서 고주파로 진동하는 재료 표면의 Cavitation 손상

진동은 용액 내에서 Cavity의 형성 및 충돌로 인해 재료 표면에 Erosion 발생

실험실적으로 발생하는 용액의 Cavitation은 실제 일어나는 것과 다르기는 하나

재료에 손상을 주는 방식은 유사하므로 재료의 Cavitation erosion의 특성을

측정하는데 유효하게 사용

증류수 또는 Deionized water를 사용

용액의 깊이는 최소 100mm 이상, Cooling coil이 내장

편의 표면은 용액 내 12 ±4 mm에 위치하게 설치

시편의 중심은 축 중심으로부터 ±5 mm 이내에 설치

온도는 25±2˚C 유지

용액 위의 증기압은 대기압 보다 6%이내. 만일 압력이 다르다면 그 값을 기술

진폭은 50μm ± 5%이내

특별한 경우 25 μm의 진폭을 사용

표준 조건을 사용하지 않는 경우에는 변화된 모든 조건을 기술

시편 및 시편 준비

직경 15.9 ±0.05 mm

진동 축에 대한 경사 0.025 mm 이내- Dial gage로 측정

측정면의 모따기 r= 0.15 mm이내

시편두께(H): 4~10 mm

시편 표면조도: Rmax 0.8 um

시편의 둥근 측면에 고정용 평평한 면을 절대 가공하지 않는다.

ASTM G32 규격에 따라 시험을 수행

Wear & Erosion

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ASTM G32 Standard Test Method for Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus

▪ Slurry Erosion

Slurry 입자가 빠른 속도로 재료에 부딪혀 일어나는 재료의 손실을 측정하여

재료의 마식에 대한 저항성을 측정하는 시험

용기에 위치된 Mounting된 블록으로 실험을 시작

첫 번째 실험은 2시간 연속으로 실시

용기로부터 Arm을 들고 뒤로 젖힘

마모 혹은 시편 Block을 제거하고 세정제와 물에서 문지르고, 175℃에서 15분

동안 오븐에서 건조하고 무게를 측정한 뒤 기록

같은 Holder에 블록을 교체하고, 시편인식번호를 표시

적당한 막대를 이용하여 Slurry를 각 용기에 대해 다시 섞어줌

3개의 2-h에 대한 한 쌍의 실험

각 실험에 대하여 마모 Block이나 시편의 총 손실을 기록

총 손실의 계산된 비율은 펌프 부속과 파이프라인의 수명에 대한 측정 값이라

할 수 있음

낡은 Lap 마모의 최종 출현에 대해 기록

Trace-상당히 트랙이 무딤

Light-대부분 Scratch나 찰흔

Moderate- 0.4mm 깊이보다 적은 마모 흔 깊이

Heavy-0.8mm 깊이보다 적은 마모 흔 깊이

Wear & Erosion

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Severe- 마모 흔 0.8mm 혹은 그 이상

ASTM G73, ASTM G75 ASTM D3451, JIS H8503, ISO 7784 등의 규격에 따라

시험을 수행

ASTM G75 Standard Test Method for Determination of Slurry Abrasivity (Miller Number) and Slurry Abrasion

Response of Materials (SAR Number)

Wear & Erosion

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III 마모시험에 영향을 미치는 요인

1. 재료특성

재료의 성분, 평균입경(Grain size), 탄성계수, 열전도도, 가공경화 특성, 경도 등

2. 시험방법 및 시편

시편의 모양, 하중, 움직임의 종류, 표면 거칠기, 진동, 왕복 및 회전주기

3. 분위기

온도, 습도, 분위기(불활성 가스, 진공, 산소 분위기), 청정도 등

4. 윤활방법

윤활제의 종류, 윤활유 안정도, 윤활조건 등

마모시험에 영향을 미치는 요인

시험조건

움직임의 종류

온도 T

하중 FN

속도 V

시간 t

시험장치

(1) 물체 1

(3)

(1)

(2)

(4)

(2) 물체 2

(3)윤활제

(4)분위기

측정변수

마찰력 FF

마찰계수 f

소음 진동

온도상승 T+∆T

마모율

접촉조건

접촉조건

표면현상

표명성분

Wear & Erosion

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IV. 측정변수 및 측정방법

측정변수

하중, 속도, 분위기는 실험하기 전에 결정됨.

측정변수: 기계량, 열량, 물질량

▪ 기계량

마찰력, 마찰계수(Strain gage 또는 Torque cell 로 측정), 진동 및 소음

▪ 열량

온도(열전대로 측정)

▪ 물질량

마모율

▪ 기타

윤활 두께(광학현미경, 정전용량, X-선을 이용)

표면손상(사진, 표면 Profile)

마모량

▪ 직접측정방법

시편의 형상변화: 길이변화, 단면적 변화, 부피변화

시편의 질량변화

마모되어 나간 재료의 부피

▪ 상대적 측정방법

시간에 따른 마모량

거리에 따른 마모량

K=마모계수

K’=Archard’s 마모계수

K=마모부피/(하중〮거리)(마모계수: mm3/N〮m)

K'=(마모부피〮경도)/(하중〮거리) (Archard’s 마모계수)

Wear & Erosion

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V. 마모시험

▪ 마모시험 주의사항

시험시편은 반드시 시작 전에 깨끗이 닦아야 함

경계윤활 시험 때는 유체윤활 조건이 되지 않도록 주의하여야 함

미끄럼 시험에서 접촉면의 반복접촉 때 시간간격이 실제상황과 비슷해야 함

진동은 격리되어야 함

시험시간 동안 시험조건을 바꾸지 말 것

변수의 영향을 연구할 때는 독립적인 시험을 반드시 수행

▪ 표면처리

디스크 시편의 평균 표면 거칠기: 0.8㎛ 이하

시편 표면 처리시 에는 시편의 내부 모재에 손상이 가해지지 않도록 주의

시험 보고서에는 표면처리 방법을 명시

▪ 시편 형태와 크기

핀 시편: 원통형태로 가공하여 사용

볼 시편: Ø 2~10mm

디스크 시편: Ø 30~100mm, 두께: 2~10mm

▪ 시험 변수

- 하중

핀 시편을 통해 디스크 시편 위에 수직으로 가해지는 하중의 크기: 힘의

SI단위 N(뉴턴)으로 표시

하중의 크기는 시험 시편과 마찰, 마멸 특성에 맞게 작업자가 선택

시험 하중 값은 보고서에 명시

일반적인 금속재료에 대한 마찰, 마멸 시험에서는 수십g~수십kg 정도

- 속도

핀과 디스크가 상대 운동하는 지점의 선 속도를 SI단위인 m/s로 표시

- 미끄럼거리

마찰 시험중의 총 미끄럼거리를 SI단위인 m로 표시

Wear & Erosion

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- 온/습도

온도의 경우에는 마찰이 일어나는 지점의 국부 온도를 측정

습도는 마찰이 일어나는 주위의 대기 조건을 측정하여 기록

마모시험 결과 보고

보고서 양식의 규격화-DIN50320

일반적인 보고기록사항

시험장치

접촉현상

운동방법

하중

속도

분위기

마모 부스러기

마모량

마찰계수

재료 종류

윤활제의 종류 및 윤활방법

길들이기 과정에 대한 설명(있는 경우)

이상 현상 (무게 증가 등)

표면가공 형태

시편 준비

표면 거칠기

Wear & Erosion

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VI. 마모시험 규격

No. Standard

No. Designation Wear Mechanism

1 ASTM D2266 Wear Preventive Characteristics of Lubricating Grease 4 ball

2 ASTM D2596 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Grease (Four Ball Method) 4 ball

3 ASTM D2783 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids (Four-Ball Method) 4 ball

4 ASTM D4172 Wear preventive Characteristics of Lubricating Fluids (Four ball) 4 ball

5 KS M2026 석유제품- 내하중성 시험방법 4 ball

6 ASTM D4060 Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser Abrasion Wear

7 ASTM G105 Conducting Wet Sand/Rubber Wheel Abrasion Tests Abrasion Wear

8 ASTM G132 Pin Abrasion Testing Abrasion Wear

9 ASTM G65 Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus Abrasion Wear

10 ASTM G75 Slurry Abrasivity (Miller Number) and Slurry Abrasion Response of Materials (SAR Number) Abrasion Wear

11 ASTM D2714 Calibration and Operation of the Falex Block-on-RingFriction and Wear Testing Machine Block on ring

12 ASTM G137 Ranking Resistance of Plastic Materials to Sliding Wear Using a Block-on-Ring Configurating

Block on ring

13 ASTM G77 Ranking Resistance of Materials to Sliding Wear Using Block-on-Ring Wear Test Block on ring

14 ASTM G134 Erosion of Solid Materials by a Cavitating Liquid Jet Cavitation

15 ASTM G32 Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus Cavitation

16 KS D 8335 도금의 내마모성 시험방법 Coating Wear

17 ASTM G76 Conducting Erosion Tests by Solid Particle Impingement Using Gas Jets Erosion

18 ASTM D2509 Measurement of Load-Carrying Capacity of Lubricating Grease (Timken Method) Fluid Friction

19 ASTN D2782 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids (Timken Method) Fluid Friction

20 JASO M348 Friction characteristics test method for automatic transmission fluids Fluid Friction

21 ASTM D4170 Fretting Wear Protection by Lubricating Grease Fretting Wear

22 ASTM G115 Measuring and Reporting Friction Coefficients Friction Coefficient

23 ISO 8295 Plastics-Film and sheeting - Determination of the coefficient of friction Friction Coefficient

24 ASTM G98 Galling Resistance of Materials Galling Wear

25 ASTM D1894 Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic film and sheeting General

26 ASTM G118 Recommended Format of Wear Test Data Suitable for Databases General

27 ASTM G163 Digital Data Acquisition in Wear and Friction Measurements General

28 ASTM G40 Standard Terminology Relating to Wear and Erosion General

29 ASTM D2670 Measuring Wear Properties of Fluid Lubricants (Falex Pin and Vee Block Method) Pin and V block

30 ASTM D3233 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids Pin and V block

31 ASTM G99 Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus Pin-on disc

32 ISO 12156 Diesel fuel – Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig(HFRR) Reciprocating

33 ASTM D5706 Extreme Pressure Properties of Lubricating Greases Reciprocating Wear

34 ASTM D5707 Measuring Friction and wear properties of lubricating grease Reciprocating Wear

35 ASTM G133 Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear Reciprocating Wear

36 ASTM D 3337 Determining Life and Torque of lubricating greases in small ball bearings Rolling Wear

37 ASTM C1624 Adhesion Strength and Mechanical Failure Modes of Ceramic coatings Scratch

38 ASTM D3702 Wear Rate and Coefficient of Friction of Materials in Self-Lubricated Rubbing Contact Thrust washer

Wear & Erosion

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Epilog

본 자료 준비에 참여하여 주신 많은 분들께 감사 드리며

실명을 공개할 수 없지만 ASTM 번역에 도움을 주신 여러 교수님 및 연구원님

들에게 지면으로나마 감사 드립니다.

R&B Inc.

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