개념 한 쪽
체결용 기계요소와 관련된 고장 형태와 현장용 교정 공구, 그리고 너트 고정법을 이해해야 수리·보전 작업에서 적절히 대응할 수 있다.
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출제기준 단원 「체결용 기계요소」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 압축기·원심식 특징 판별 | 1 | 원심식 압축기의 특징에서 상반된 서술을 가려내기 |
| 표면피로·피칭 판별 | 1 | 기어 표면의 열화 설명이 피칭에 해당하는지 판별하기 |
| 표면 열화 유형 구분 | 1 | 표면피로·스크레치·박리 등 고장 용어를 구분하기 |
기어와 베어링 표면에서 발생하는 표면피로는 반복적인 접촉압력으로 인해 표면 재료가 미세하게 박리되는 현상이다. 이 표면피로의 대표적 형태는 피칭(Pitting)으로, 반복 하중으로 균열이 발생하고 그 균열 속으로 윤활유가 침투하면 고압 상태에서 균열이 진행되어 표면 일부가 떨어져 나가는 과정으로 설명된다. 피칭은 작은 구멍이나 표면의 조각 벗겨짐 형태로 나타나 표면피로와 동의어로 취급되는 경우가 많다 한다.
베어링의 박리현상(flaking)은 반복 하중 누적으로 재료 내부에 미세 균열이 성장하여 표면이 비늘 모양으로 벗겨지는 현상으로서 피로에 의한 손상 징후로 분류한다. 이와 구별되는 다른 표면 열화로는 윤활 부족에 따른 스코어링이나 접착 현상, 또는 절손과 같은 기계적 파단 등이 있으며 이들 각각의 원인과 양상을 구별하여 판단해야 한다.
현장에서 구부러진 축을 교정하는 전용 공구로는 짐크로(Jim Crow)가 사용된다는 점을 기억한다. 짐크로는 축의 휨을 바로잡는 교정용 도구로, 축을 지지하고 국부적으로 힘을 가하여 휘어진 부분을 원래 형상에 가깝게 복원하는 용도로 쓰인다 한다. 부러진 볼트 제거에는 스크류 엑스트랙터와 같이 역나사 구조로 잔해를 감아 빼내는 전용 공구를 사용한다.
베어링 조립에서 내륜과 외륜의 끼워 맞춤은 역할에 따라 달리 적용한다. 내륜은 축과 함께 회전하므로 미끄러짐을 방지하기 위해 억지 끼워 맞춤을 주고, 외륜은 하우징에 고정되는 쪽이므로 온도 변화나 조립 편의를 고려해 상대적으로 헐거운 맞춤을 적용한다. 볼트·너트의 풀림 방지 방법으로는 두 개의 너트를 이용해 첫 번째 너트를 약간 역회전시켜 압착력을 이용하는 로크 너트 방식이 있으며, 이는 단순한 너트 조합으로 축방향 인장력으로 풀림을 억제하는 방법임을 확인한다.
시험에서는 피칭과 스코어링, 박리(flaking)를 혼동하는 선지가 출제될 수 있다. 문제 지문에 '반복 접촉압력으로 균열이 생기고 윤활유가 균열 속으로 침투하여 표면 일부가 떨어져 나간다'라는 과정이 서술되면 피칭을 정답으로 선택해야 한다. 반대로 윤활 부족으로 인해 금속 표면이 용착되는 서술이 있으면 스코어링을 선택해야 한다.
공구 관련 문제에서는 '구부러진 축을 현장에서 바로잡는 공구'라는 힌트가 나오면 짐크로를 떠올려야 하고, '부러진 볼트의 잔해를 역방향으로 빼낸다'라는 서술이 나오면 스크류 엑스트랙터를 떠올려야 한다. 너트 풀림 방지 유형 문제는 '두 개의 너트를 사용하여 첫 번째 너트를 약간 풀어 압착력을 만든다'는 문구로 로크 너트 방식을 판별할 수 있다.
기어가 회전할 때 맞물리는 이 표면에는 접촉압력에 의해 최대 전단응력이 발생하여 균열이 일어나고, 그 균열 속으로 윤활유가 들어가면 고압인 상태가 되어 균열을 진행시켜 이의 일부분이 떨어져 나가게 된다. 이러한 현상을 무엇이라 하는가?
정답 ③ · 피칭은 기어의 맞물리는 표면에 발생하는 접촉 압력으로 인해 표면 아래에 최대 전단응력이 형성되어 미세 균열이 발생하고, 이 균열 속으로 고압의 윤활유가 침투하여 균열을 확장시켜 결국 금속 표면 일부가 떨어져 나가는 현상이다. 언더컷은 치형 절삭 결함, 스폴링은 더 큰 피복 박리 현상이다.
윤활유 침투로 균열이 확장되어 표면이 벗겨지는 기어 피로 현상을 피칭이라 한다.
기어가 회전할 때 이의 면에 반복되는 접촉압력에 의해 균열이 발생하고 균열 속에 윤활유가 침투하여 이의 면의 일부가 떨어져 나가는 현상은?
정답 ④ · 기어의 피칭(Pitting)은 치면이 반복적인 접촉 압력을 받으면서 표면 아래에 미세한 균열이 발생하고, 그 균열 사이로 윤활유가 침투하여 압력이 높아지다가 결국 표면의 금속 조직이 떨져 나가 피트(작은 구멍)가 생기는 현상입니다. 이는 주로 기어의 표면 경도가 불충분하거나 과부하가 걸릴 때 발생하는 대표적인 표면 피로 파손 형태입니다.
기어 표면의 반복 압력으로 균열이 생기고 윤활유 침투로 금속이 떨어지는 현상을 피칭(Pitting)이라고 합니다.
박리현상(flaking)에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ② · 박리 현상(Flaking)은 베어링이 반복적인 하중을 받아 재료에 피로가 누적됨에 따라, 궤도면이나 전동체 표면에서 미세한 균열이 생기고 표면이 비늘 모양으로 떨어져 나가는 현상입니다. 이는 베어링 수명의 한계를 나타내는 주요 징후입니다.
박리현상은 반복 하중으로 인한 피로 누적에 의해 베어링 표면이 비늘 모양으로 벗겨지는 현상이다.
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