KR100988518B1 - 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법에 관한 것이다.

본 발명은 베어링 바벳트부의 건전성을 검사할 시, 베어링의 곡률을 확인하는 단계와; 비금속의 경계층을 기준으로 상기 확인된 곡률의 반지름 방향으로 바벳트부의 경계층으로부터 소정 거리 간격으로 영역을 구분하는 단계와; 상기 구분된 영역에 따라 시편을 채취하여 건전성을 검사하는 단계를 포함하는 방법을 구비하여 구성된다.

따라서, 본 발명은 베어링 바벳트부의 건전성 검사를 위해 상기 바벳트부로부터 시편을 채취할 시, 실제 합금처리가 일정한 곡률을 갖는 구형으로 이루어지는 것을 고려하여, 비금속(Base Metal)의 경계층으로부터 2mm 떨어진 영역을 기준으로 1mm, 2.5mm, 4.5mm 간격으로 합금처리가 이루어진 부분에 한 해 시편을 채취하여 건전성을 검사함으로써, 균일한 합금금속의 분포를 갖는 시편 채취가 가능하여 바벳트부의 금속조직학적 검사에 대한 신뢰도를 향상하는 효과가 있다.

Description

베어링 바벳트부의 시편 채취 방법{BEARING BABBITT SAMPLE GETTING METHOD}

도1은 종래 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법에서, 시편을 채취하는 예를 보인 예시도.

도2는 종래 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법, 각 깊이에 따라 채취된 시편으로부터 구리 함량을 측정한 결과를 나타낸 표.

도3은 본 발명 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법의 동작과정을 보인 순서도.

도4는 본 발명 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법에서, 본 발명에서의 시편 채취 영역과 종래의 시편 채취 영역을 비교한 예를 보인 도면.

도5는 본 발명 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법에서, 시편을 채취하는 영역의 예를 보인 도면.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 베어링 11 : 외곽부

12 : 중심부 13 : 내부

14 : 비금속

본 발명은 금속조직학적 검사 방법에 관한 것으로, 특히 베어링 바벳트부의 건전성 검사를 위해 상기 바벳트부로부터 시편을 채취할 시, 실제 합금처리가 일정한 곡률을 갖는 구형으로 이루어지는 것을 고려하여, 비금속(Base Metal)의 경계를 기준으로 1mm, 2.5mm, 4.5mm 간격으로 합금처리가 이루어진 부분에 한 해 시편을 채취하여 건전성을 검사하는 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용으로 널리 쓰이는 주석합금 백색금속(Tin-based White Metal)은 마찰계수가 낮고, 정합성(Comformability) 및 내부식성(Corrosion resistance)이 좋다.

그리고, 주석은 구조적으로 약하기 때문에, 경도 및 인장강도를 높이기 위해 안티몬(Sb), 구리(Cu), 납(Pb) 등을 첨가하여 합금으로 사용한다.

안티몬의 경우, 주석과 결합하여 SbSn을 형성하여 내마모성이 향상되고 낮은 충격강도를 갖는 반면, 구리의 경우 주석과 결합하여 Cu₆Sn₅을 형성하여 압축응력에는 약하나 충격에 대한 저항성이 좋다.

그리고, 납(Pb)도 주석과 합금 형태로 사용되는데, 다른 합금원소와 공정조직을 형성하여 피로강도(fatigue strength)를 감소시키기 때문에, 그 함량을 각각 0.35%, 0.50% 이하로 제한하고 있다.

이는 149℃ 이상의 온도에서 강도의 저하와 183℃에서 녹는 주석합금 공정(Tin-based eutectic)을 형성하기 때문이다.

한편, 주석합금 백색금속은 산업용 베어링의 바벳트부(Babbitt)를 형성하기 위해 사용되는데, 베어링은 경도, 인장력 등을 받는 부속품이므로 베어링으로 주조된 금속을 여러 차례 도금한 바벳트부의 주석 및 그 합금원소간의 건전성 확보가 중요한 기술적 핵심이다.

일반적으로, 베어링의 바벳트부는 원심주조의 방법으로 사용되는데, 주형을 회전시키면서 용융금속을 흘려 보내고 원심력을 이용하여 주물을 만드는 주조법인 원심주조법은, 금속원소의 비중차이로 인한 원소의 편심현상이 발생하는 금속조직학적 문제점이 발생하는 것을 알려져 있다.

따라서, 베어링의 바벳트부로부터 시편을 채취하여 금속조직학적 검사를 할 필요가 있게 되며, 금속성분의 화학분석을 위한 시편을 산발적으로 채취할 경우 데이터의 경향을 완전히 분간할 수 없게 되므로, 금속성분의 화학분석용 시편의 채취 방법이 중요한 역할을 한다.

즉, 도1과 같이 베어링의 바벳트부의 시편을 채취하는데, 베어링(10)의 경계층(BOUNDARY)에서 2mm되는 지점 이후부터 8mm까지 2mm간격으로 3개의 시편을 채취하게 된다.

이때, 비금속(Base Metal)(14)의 경계층을 기준으로 수평 방향으로 2mm부터 4mm가 되는 위치를 외곽부(OUTER)(11), 그 이후의 2mm가 되는 위치를 중심부(MIDDLE)(12), 그 이후의 2mm가 되는 위치를 내부(INNER)(13)로 구별하여, 각 부위로부터 가로 및 세로가 각각 50mm, 높이가 2mm 되며, 총 질량이 약 40g인 시편을 채취하게 된다.

도2는 국내 베어링 업체에서 생산한 베어링의 바벳트부의 두께를 8mm로 하여 각 깊이에 따라 채취된 시편으로부터 구리 함량을 측정한 결과로서, 시편수를 증가하더라도 각 부위에 구리 함량이 일정하지 않음을 보여주고 있다.

여기서, 각 부위 중에는 구리 함량이 2%이하의 시편도 보여지므로, 시편 채취 상에 문제가 있음을 알 수 있다.

이는, 베어링 바벳트부를 합금처리하는 과정에서 실제 합금처리가 되는 부위와 시편을 채취하는 부위가 다르기 때문에, 시편을 채취하는 위치에 따라 구리 함량도 달라지는 것이다.

즉, 합금처리는 구형으로 층을 이루면서 형성되는데 반해, 시편을 채취할 때에는 합금처리된 구형을 고려하지 않은 채 수평방향으로만 시편을 채취하므로, 합금처리가 되지 않은 부위까지 채취된 시편에 포함되게 되어 분석결과가 일정하지 않게 된다.

따라서, 종래 기술에 있어서, 베어링 바벳트부의 제조기술에 있어서의 많은 기술부족으로 인해 정확한 검사방법 및 금속조직학적 접근 방법이 존재하지 않았으며, 현재까지 베어링 바벳트부의 건전성을 확보하기 위해 각종 비파괴 검사(UT, PT, Chalmer Test 등)를 실시하여 조직내부의 물리적 건전성을 확보하여 왔으나, 이것은 원심주조를 통한 제작기술에서 야기되는 소재내부의 화학적, 조직학적인 면 을 간과한 것이고, 장기적인 측면의 건전성을 확보하는 데에는 문제가 있었다.

그리고, 베어링 바벳트부의 건전성을 검사하는 방법이나 이를 위한 금속조직학적 접근 방법이 존재하지 않아, 베어링 바벳트부로부터 시편을 채취하는 방법이 달라짐에 따라 그 결과 또한 변함으로써, 검사 방법에 대한 신뢰도가 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 베어링 바벳트부의 건전성 검사를 위해 상기 바벳트부로부터 시편을 채취할 시, 실제 합금처리가 일정한 곡률을 갖는 구형으로 이루어지는 것을 고려하여, 비금속(Base Metal)의 경계층으로부터 2mm 떨어진 영역을 기준으로 1mm, 2.5mm, 4.5mm 간격으로 합금처리가 이루어진 부분에 한 해 시편을 채취하여 건전성을 검사하도록 하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베어링 바벳트부의 건전성을 검사할 시, 베어링의 곡률을 확인하는 단계와; 비금속의 경계층을 기준으로 상기 확인된 곡률의 반지름 방향으로 바벳트부의 경계층으로부터 소정 거리 간격으로 영역을 구분하는 단계와; 상기 구분된 영역에 따라 시편을 채취하여 건전성을 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법의 동작과정을 보인 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이, 베어링 바벳트부의 건전성을 검사할 시, 베어링의 곡률을 확인하고, 비금속의 경계층을 기준으로 상기 확인된 곡률에 비례하여 바벳트부의 경계층으로부터 소정 거리 간격으로 영역을 구분하는 단계(S30,S31)와; 상기 구분된 영역에 따라 시편을 채취하여 건전성을 검사하는 단계(S32)로 구성한다.

본 발명은 베어링 바벳트부의 건전성 검사를 위해 상기 바벳트부로부터 시편을 채취할 시, 실제 합금처리가 소정의 곡률을 갖는 구형으로 일정하게 이루어지는 것을 고려하여, 합금처리가 이루어진 부분에 한 해 시편을 채취하여 건전성을 검사하는 금속조직학적 접근 방법을 제공한다.

그리고, 종래에는 약 40g 정도를 채취한 후 0.2g 에서 0.3g 만을 분석을 위하여 사용한 것에 반해, 본 발명에서는 화학적 분석에 필요한 양이자 국제규격에서 권고하는 채취량인 0.2g만을 채취한다.

종래 비금속(Base Metal)의 경계층을 기준으로 수평 방향으로 8mm 두께로 시편을 채취하는 경우, 도4에 도시한 바와 같이 실제 합금처리가 되는 부위는 비금속의 경계층을 포함하여 4.6mm인데 반해, 종래와 같이 베어링의 경계층(BOUNDARY)에서 2mm되는 지점 이후부터 8mm까지 2mm간격으로 3개의 시편을 일률적으로 채취하는 경우, 예를 들어 경계층으로부터 4mm부터 6mm 사이의 중심부에서 시편을 채취하면 내부에 해당하는 1.5mm정도의 시편을 추가적으로 더 채취하게 된다.

그것은 외곽부나 중심부에서 시편을 채취하는 경우 역시 마찬가지로 1.5mm정도 다른 부위의 시편을 추가적으로 포함한 채 검사를 하게 되므로, 시편 채취 결과의 정확성이 떨어지는 원인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 실제 합금처리가 되는 4.5mm 내에서 3개의 시편으로 구분하여 시편을 채취하고자 한다.

즉, 베어링 바벳트부의 건전성을 검사할 시, 먼저 검사자는 베어링의 곡률을 확인하고(S30), 비금속의 경계층을 기준으로 상기 확인된 곡률에 따라 바벳트부의 경계층으로부터 소정 거리 간격으로 시편을 채취할 영역을 구분한다(S31).

도4에서 실제 합금처리는 비금속의 경계층을 제외하고 2mm 간격으로 진행되나 비금속과의 경계층으로 부터 2mm이내의 영역은 채취가 곤란하여 검사 대상에 포함시키지 않으므로, 도5와 같이 비금속의 경계층으로부터 곡률의 반지름 방향으로 1mm가 되는 지점 이내에서 시편을 채취하면, 최초에 합금처리된 바벳트를 포함할 수 있게 된다.

마찬가지로, 비금속의 경계층을 기준으로 곡률의 반지름 방향으로 2.5mm가 되는 지점 이내에서 시편을 채취하면, 두 번째로 합금처리된 바벳트를 포함할 수 있게 되고, 비금속의 경계층을 기준으로 곡률의 반지름 방향으로 4.5mm가 되는 지점 이내에서 시편을 채취하여, 세 번째로 합금처리된 바벳트를 포함할 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같이 채취된 시편에 대하여 조직 내부의 균일성 검사를 실시하여 건전성 검사를 하는데(S32), 바벳트부에 구리가 균일하게 분포하고, 채취된 시편에서 구리 함량이 2% 이상이 되면 건전성이 확보된 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 베어링 바벳트부의 건전성 검사를 위해 상기 바벳트부로부터 시편을 채취할 시, 실제 합금처리가 일정한 곡률을 갖는 구형으로 이루어지는 것을 고려하여, 비금속(Base Metal)의 경계층으로부터 2mm 떨어진 영역을 기준으로 1mm, 2.5mm, 4.5mm 간격으로 합금처리가 이루어진 부분에 한 해 시편을 채취하여 건전성을 검사함으로써, 균일한 합금금속의 분포를 갖는 시편 채취가 가능하여 바벳트부의 금속조직학적 검사에 대한 신뢰도를 향상하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 베어링 바벳트부의 건전성을 검사할 시, 베어링의 곡률을 확인하는 단계와; 비금속의 경계층을 기준으로 상기 확인된 곡률의 반지름 방향으로 바벳트부의 경계층으로부터 2mm 떨어진 영역부터 소정 거리 간격으로 영역을 구분하는 단계와; 상기 구분된 영역에 따라 시편을 채취하여 건전성을 검사하는 단계를 포함하는 것을 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 시편은, 바벳트부의 경계층으로부터 2mm 떨어진 영역을 기준으로 1mm, 2.5mm, 4,5mm 로 구분된 영역 내에서 소정량을 채취하는 것을 특징으로 하는 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법.

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