[ 자연 과학 ] 재료 공학 실험 - 마모 실험 재료 실험 결과 
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 100 % [ 자연 과학 ] 재료 공학 실험 - 마모 실험 
 1 . 사용 되 는 장비 시편 ( 아노 다 이징 , 알루미늄 , 탄소강 ) , 마모 시험기 
 ○ 아노 다 이징 의 정의 
 - 금속 ( 부품 ) 을 양극 에 걸 고 희석 - 산 의 액 에서 전해 하 면 , 양극 에서 발생 하 는 산소 에 의해서 소지 금속 과 대단 한 밀착력 을 가진 산화 피막 ( 산화 알미늄 : Al ₂ O ₃ ) 이 형성 된다 . 양극 산화 란 즉 양극 ( Anode ) 과 산화 ( Oxidizing ) 의 합성어 ( Ano - dizing ) 이 다 . 전기 도금 에서 부품 을 음극 에 걸 고 도금 하 는 것 과 는 차이 가 있 다 . 양극 산화 의 가장 대표 적 인 소재 는 AL 이 고 그 외 에 Mg , Zn , Ti , Ta , Hf , Nb 의 금속 소재 상 에 도 아 노다 이징 처리 를 하 고 있 다 . 최근 에 는 마그네슘 과 티탄 소재 상 의 아노 다 이징 처리 도 점차 그 용도 가 늘 어 가 고 있 다 . 
 - A / L 의 합금 특성 에 의한 ( 저온 전해 ) H 2 SO 4 용액 에 저온 전해 방법 으로서 보통 양극 산화 피막 보 다는 내식성 . 내마모성 . 절연성 이 있 는 견고 한 피막 이 며 적어도 30 ㎛ 이상 이 면 경질 이 라 말 할 수 있 다 . 알루미늄 금속 표면 을 전기 . 화학 적 방법 을 이용 하 여 알루미나 쎄 라 믹 으로 변화 시켜 주 는 공법 이 다 . 이 공법 을 적용 하 게 되 면 알루미늄 금속 자체 가 산화 되 어 알루미나 쎄 라 믹 으로 변화 되 며 알루미늄 표면 의 성질 을 철강 보다 강하 고 경질 크롬 도금 보다 내마모성 이 우수 하 다 . 도금 이나 도장 ( 코팅 ) 처럼 박리 되 지 않 으며 변화 된 알루미나 세라믹 표면 은 전기 절연성 ( 1500 Volt ) 이 뛰어나 며 안쪽 은 전기 가 잘 흐른다 . 이런 알루미늄 금속 에 하드 - 아 노다 이징 ( Hard - Anodizing ) 표면 처리 공법 을 이용 한 첨단 기술 이 개발 , 적용 되 고 있 다 . 
 - 마모 시험 은 마모 기구 의 관점 에서 분류 하 면 다음 과 같이 된다 . 
 5 … ( 생략 ) 
 . 표면 연마제 에 의한 시험 . 예 를 들 면 에머리 지 , 숯 돌 , 경질 분할 또는 돌림 을 현 탁 시 킨 액체 등 을 사용 하 는 것 . 
 슬라이딩 마모 : 1 . 시편 이 마찰 하 는 상대 가 금속 이 아닌 광물질 일 때 ( 토목 용 기계 , 농업용 기계 등 ) 2 . 시편 이 마찰 하 는 상대 가 금속 일 때 ( 베어링 , 브레이크 등 ) 
 - 이것 은 순수 한 슬라이딩 마모 시험기 로서 고정 된 평평 한 시편 에 표준 재질 로 만든 얇 은 원판 을 회전 시키 면서 압부 한다 . 원판 의 회전수 는 250 ~ 300 rpm 이 고 , 원판 은 두 께 는 1 mm , 직경 300 ~ 330 mm 의 것 이 사용 되 며 , 압 부력 은 5 ~ 10 kg 이 다 . 마모 량 은 10 분 사이 에 마모 된 혼 ( groove ) 의 길이 로 표시 한다 . 
 - 암슬러 마모 시험기 는 현재 가장 널리 사용 되 는 회전 및 슬라이딩 의 대표 적 인 암슬러 시험기 이 다 . 기어 시험 을 목적 으로 하 고 있 으나 한쪽 바퀴 를 고정 하 고 한 쪽 만 회전 시키 면 슬라이딩 마모 시험 도 가능 하 다 . 
 - 재료 시험 의 하나 로 재료 가 마모 에 잘 견디 는가 하 는 것 은 다른 기계 적 성질 과 는 달리 , 짝 이 되 는 상대 재료 및 조합 조건 에 따라 현저 하 게 달라진다 . 서로 접촉 하 는 재료 의 조합 이나 , 시험 면 의 건습 등 의 주위 조건 , 접촉면 의 미끄럼 운동 조건 등 에 따라서 마모 특성 이 좌우 된다 . 또 마모 현상 에 도 요 철면 중 에 돌출부 가 마모 되 거나 , 또는 마모 로 생긴 단단 한 가루 에 의해 다시 다른 부분 이 깎인 다거 나 , 냉간 가공 에 의해 경화 된 표면 이나 피로 한 부분 이 물러 져서 박리 되 거나 , 접촉면 의 용착 이나 용융 에 의해서 흠 이 생겨 소모 되 는 등 여러 경우 가 있 다 . 더욱이 접촉면 의 미끄럼 속도 나 접촉 압력 에 의해서 도 발생 하 는 현상 이 다르 기 때문 에 재료 의 마모 성 을 단일 시험 방법 에 의해서 간단히 결정 할 수 없 다 . 이 때문 에 마모 시험 은 목적 에 적합 한 조건 하 에서 실시 하 는 것 이 필요 하 다 . 현실 에 입각 한 시험 을 하 기 위해서 는 미소 한 양 의 마모 가 일어나 는 상태 에서 해야 하 므로 , 결국 장시간 시험 을 실시 하 지 않 으면 정확 한 측정 은 할 수 없 게 되 며 , 이 와 같 은 것 은 실제로 는 시간 적 으로 허용 되 지 않 는다 . 따라서 이것 을 단시간 에 끝내 려고 하 면 조건 을 가혹 하 게 하 여 시험 을 하 게 되 므로 , 결과 가 반드시 도움 이 되 는 것 이 얻 어 진다고 할 수 없 다 . 마모 시험 에 는 전용 시험기 가 사용 된다 . 2 개 이상 의 물체 가 접촉 하 면서 상대 운동 을 할 때 그 면 이 감소 되 는 형상 을 마모 또는 마 열 이 라고 부르 고 , 마모 를 시험 하 는 시험기 를 마모 시험기 라고 한다 . 마모 에 대한 강도 를 내마모성 이 라고 도 하 며 , 이것 은 접촉 하 는 상대방 의 재질 및 표면 상태 등 에 따라 영향 을 받 는다 . 기계 부분 이 회전 마찰 또는 슬라이딩 마찰 을 할 때 에 는 상대 적 으로 마찰 이 생기 는데 , 직접 마찰 이 생기 는 경우 는 적 고 기름 , 모래 , 산화물 들 이 그 사이 에 개재 하 는 일 이 많 다 . 그러므로 시험 조건 을 확실 하 게 정하 는 것 이 필요 하 다 . 
 예 를 들 면 기차 의 레이로 가 타이어 의 마모 는 기계 적 강도 에 만 영향 을 받 고 , 분쇄기 의 마모 는 충격치 로 결정 되 며 , 연마 는 융해점 으로 결정 된다 . 마모 의 본질 은 복잡 하 나 직접 영향 을 주 는 가장 중요 한 조건 을 대상 으로 시험 하 는 것 이 필요 하 다 . 
 마모 에 대한 연구 들 이 많 으나 시험 결과 에 는 많 은 차이 가 있 다 . 그리고 기름 을 사용 하 였을 때 기름 의 종류 와 성질 에 관계 가 크 고 , 또한 시험편 의 재질 및 조직 의 영향 도 크 다 . 
 열 의 전도 , 전기 저항 등 의 물리 적 성질 및 인장 강도 와 경도 등 의 기계 적 성질 등 은 시험기 가 달 라고 같 은 재질 에 대하 여 대체로 같 은 값 으로 된다 . 그러나 마모 시험 에서 는 그 시험 기구 가 복잡 하 므로 시험 조건 에 큰 영향 을 준다 . 
 마모 에 대해서 는 각종 인자 가 있 어 더욱 복잡 하 고 , 시간 및 비용 이 많이 걸리 므로 상당히 난점 이 있 다 . 이 와 같 은 의미 에서 마모 시험 에서 얻 은 결과 를 잘 검토 하 고 실제 에 적용 하 는 것 이 필요 하 다 . 
 3 . 마모 시험 의 목적 - 압력 을 받 아 접촉 하 는 2 물체 가 상대 운동 을 함 으로써 일어나 는 재료 의 일탈 , 손상 현상 을 마모 라고 한다 . 마모 량 이 어느 한계 를 넘 으면 , 그 기계 는 사용 에 견디 지 못하 기 때문 에 마모 는 기계 의 수명 을 결정 하 는 가장 중요 한 인자 의 하나 이 다 . 
 마모 에 는 두 물체 가 서로 미끄럼 운동 을 함 으로써 일어나 는 이른바 미끄럼 마모 외 에 클링 운동 , 충돌 운동 등 에 의한 경우 도 있 다 . 후자 에 는 피로 파단 기구 가 강하 게 작용 하 므로 피로 시험 의 항 에서 취급 하 였 다 . 미끄럼 마모 현상 은 다음 과 같이 대별 된다 . 
 1 ) 연삭 마모 ( 휘 면 마모 ) - 상대 적 으로 경한 입자 나 미세 돌기와 의 접촉 에 의해 표면 으로부터 마모 입자 가 일탈 되 는 현상 으로 마모 면 에 긁 힘 자국 이나 끝 이 파인 흠 들 이 나타난다 . 일반 적 으로 경도 가 높 은 재료 가 연삭 마모 에 대한 저항성 이 큰 것 으로 알려져 있 지만 일부 금속 에서 는 경도 의 증가 에 도 불구 하 고 연산 마모 의 저항성 이 오히려 낮 아 지 는 경우 가 있 기 때문 에 연삭 마모 라는 것 이 종래 의 절삭 개념 으로 만 설명 하 는 것 은 어렵 다는 것 을 나타내 주 고 있 다 . 따라서 금속 재료 의 연산 마모 특성 은 기계 적 강 도항 에 의존 하 는 연삭 입자 의 침 입량 과 재료 의 연성 에 의해 결정 되 는 형성 된 골 로부터 마모 분 으로 제거 되 는 양 에 크 게 의존 하 게 된다 . 2 ) 웅 착 마모 
 - 진실 접촉 부분 이 고압 을 받 아 변형 하 고 , 청정 표면 이 나타나 양 물체 간 에 확산 , 용융 이 일어나 웅 착하 고 , 다음 의 순간 당겨 끊 어 지 는 형식 의 마모 , 진실 접촉 부분 이 용융 상태 에서 분리 할 때 물질 이 행 이 일어나 는 경우 를 용융 마모 라고 하 여 웅 착 마모 와 구별 하 는 것 이 다 . 웅 착 마모 에 비하 여 용융 마모 쪽 이 마모 량 이 일반 적 으로 적 지만 , 접촉 부 의 온도 가 현저히 상승 하 고 그 면적 이 확대 하 면 ‘ 소착 ’ 을 일으켜 마 모량 이 급히 커진다 . ○ 마모 시험기 
 마모 시험기 ( MPW 110 ) 은 JIG 의 교체 에 따라 Pin on Disc Test , Ball on Disc Test , Thrust Washer Test , Four Ball Test , Oscillating Test 등 을 온도 , 습도 조절 분위 기 에서 다양 한 마찰 , 마모 시험 을 수행 할 수 있 도록 제작 된 Macro Scale 마모 시험기 이 다 . 
 시험 할 수 있 는 재질 은 금속 세라믹 , 요업 재료 , 복합 재료 , 코팅 재료 외 에 나노 , 바이 오 소재 등 다양 한 재료 에 대하 여 마찰 , 마모 특성 평가 가 가능 하 도록 제작 되 었 다 . 
 가압 하중 은 2 단 레버 비 에 의해 작 은 하중 과 큰 하중 의 적용 하중 범위 를 조절 할 수 있 도 록 구성 되 었 다 . 마모 시험 중 필요 한 마모 량 과 마찰 계수 값 이 실시간 으로 측정 되 며 , 동시 에 PC 로 저장 이 가능 하 도록 구 성 되 었 다 . 시험 중 온도 와 습도 를 시험 목적 에 따라 조절 할 수 있 으며 온도 조 절 은 PID Control 에 의해 ± 1 ℃ 까지 조 절 이 가능 하 다 . 
 일반 적 으로 마모 시험 에서 의 온도 는 표 면 온도 가 가장 중요 하 므로 표면 온도 를 측정 할 수 있 는 Thermocouple 이 설치 되 어 있 어 항상 마찰 면 근접 의 표면 온도 를 측정 할 수 가 있 고 , 이 측정값 은 시험 중 계속 저장 되 어 온도 와 마모 량 과 의 상관관계 도 지속 적 으로 관찰 할 수 있 다 . 
 ( 시편 고정 하 는 곳 ) 
 알루미늄 - 탄소강 
 마모 시험 전 
 아 노다 이징 ( 검정 ) - 알루미늄 ( 은색 ) 
 마모 시험 후 아 노다 이징 에 는 약간 의 흠집 
 알루미늄 에 는 눈 에 보이 게 홈 이 파여 있 다 . 마모 량 의 무게 는 처음 의 시편 의 무게 와 마모 후 시편 의 무게 를 비교 해 차이 를 보 면 알 수 잇 다 . 당연히 긁 힘 이 적 은 것 이 마모 또한 적 을 것 이 다 . 
 ◎ 마모 량 은 알루미늄 ` 탄소강 ` 아노 다 이징 이 다 . 5 . 고찰 - 마모 시험 을 하 기 위해서 는 너무 많 은 변칙 들 을 생각 해야 한다 . 마치 경우 의 수 를 두 는 것 처럼 수많 은 변칙 들 을 생각 해서 적용 하 고 실험 을 해야 한다 . 그렇게 되 면 시간 도 너무 많이 소요 될 뿐 아니 라 , 그 많 은 변칙 들 을 전부 다 적용 하 면서 하 기 에 는 너무 힘 이 들 것 이 다 . 그렇 다고 실생활 에 그런 변칙 들 이 생기 지 않 는다는 보장 도 없 다 . 그렇 다면 마모 시험 을 마모 시험기 로 는 간단 한 마모 시험 을 하 고 직접 적 으로 사용 하 는 기계 에 직접 적 으로 사용 하 면서 시험 하 는 것 은 어떨까 그리고 모든 경우 의 변칙 들 을 중복 해서 시험 해 보 면 시험기 로 하 는 것 보다 는 빠르 지 않 을까 라는 생각 이 든다 . ..... ∴ Tip Menu 
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