제4장 표면, 트라이볼로지, 치수특성, 검사 및 품질인증 I Topic: 표면구조와 마찰 Q1: 가공면은 부품/제품에 어떤 영향을 주는가? Q2: 실용적인 마찰모델에는 어떤 것이 있는가? Q3: 표면특성을 개선하는 방법에는 어떤 것이 있나?

문제: 마찰계수를 정량적으로 측정할 수 있을까? 링 압축시험에서 윤활은 어떤 영향을 미칠까?

Topic: 표면구조 주조, 기계가공, 소성가공 >> 가공면 형성 >>표면특성 구조, 표면거칠기(표면정도, surface finish) 마찰 및 마멸특성 > 후속가공, 다른 부품과의 접촉 윤활제의 효율 후속공정(도장, 피복, 용접, 접합), 제품의 내부식성 결함 >> 균열 >> 강도 및 피로파괴에 영향 열/전기전도도

Topic: 표면거칠기 ≡ 표면정도 표면거칠기의 적용/영향 산술 평균 (중심선 평균) 거칠기 RMS 거칠기 기준선 (상하면적이 같도록 설정) 산술 평균 (중심선 평균) 거칠기 RMS 거칠기 표면거칠기의 적용/영향 짝을 이루는 면 사이의 정밀도 마찰, 마모, 윤활상태 피로, 노치민감도 전기/열 저항 내부식성, 외양 생산비용

Q: 각 마찰모형은 공정마다 달리 적용되어야 하는가? Topic: 마찰과 마멸 응착마찰이론 >> 금속이 소성가공 받을 때 (압력이 높을 때) 겉보기 접촉면 vs 실제접촉면(Ar) Coulomb 마찰 모형 접합부의 전단강도(표면특성) 돌출부의 항복응력(재료상수) 전단마찰인자 모형 m = 1 이면, 고착상태(sticking) 연한 재료의 전단항복응력 Q: 각 마찰모형은 공정마다 달리 적용되어야 하는가?

마찰의 측정 링압축시험 bulk material의 경우 Q: 판재의 경우, 마찰의 측정방법은? 압축 외경:내경:높이 = 6:3:2 Q: 판재의 경우, 마찰의 측정방법은?

Topic: 마모 (Wear) 공구의 마멸 >> 가공품의 치수/품질 부품의 마멸 >> 기능저하 (* 마멸부품-brake pad) 길들이기 >> 일종의 연마과정

Adhesive Wear Model Archard Wear Law: FIGURE 4.10 Schematic illustration of (a) asperities contacting, (b) adhesion between two asperities, and (c) the formation of a wear particle. Archard Wear Law: TABLE 4.2 Approximate order of magnitude for the wear coefficient, k, in air.

Abrasive and Other Wear FIGURE 4.11 Schematic illustration of abrasive wear in sliding. Longitudinal scratches on a surface usually indicate abrasive wear. FIGURE 4.12 Types of wear observed in a single die used for hot forging. Source: After T.A. Dean.

Regimes of Lubrication FIGURE 4.13 Regimes of lubrication generally occurring in metalworking operations. Source: After W.R.D. Wilson.

응착마멸(adhesive wear) >> 응착결합후 전단파단으로 발생 산화층: 모재보다 경하고 취성 가벼운 마멸(mild wear): 표면 산화막이 응착방해 격심한 마멸(severe wear): 접합강도가 강한 경우 연삭마멸(abrasive wear) >> 경한 돌출부 vs 연한 표면의 미끄럼 운동 시 발생

Topic: 표면처리 목적 기계적 처리 내마모성, 압입저항 Shot peening 마찰, 윤활효과 내부식성 피로저항 기타 기계적 처리 Shot peening Roller burnishing (surface rolling) 폭발경화 클래딩, 기계적 도금 열처리(표면경화법) 침탄법, 표면경화(pp.263) 등 증착법 PVD: 진공증착(PV/ARC), 스퍼터링, 이온도금 CVD 전기도금

기계적 표면처리 Shot peening Roller burnishing (surface rolling)

Roller Burnishing FIGURE 4.14 Examples of roller burnishing of (a) the fillet of a stepped shaft, (b) an internal conical surface, and (c) a flat surface.

Thermal Wire Spraying FIGURE 4.15 Schematic illustration of thermal wire spraying.

Chemical Vapor Deposition FIGURE 4.16 Schematic illustration of the chemical vapor deposition process.

Electroplating FIGURE 4.17 (a) Schematic illustration of the electroplating process. (b) Examples of electroplated parts. Source: Courtesy of BFG Electroplating.

표면경화(case hardening) 침탄법(carburizing) 침탄질화법(carbonitriding) 화염경화, 고주파 유도경화 플라즈마(이온) 이용 가열 g (austenite)에 탄소공급후 급냉 잔류 g 와 M 형성으로 경화

침탄법의 원리 900x dark needle-shaped material >> martensite (M) surrounding light-colored material >> retained austenite (g)