KR101054762B1 - 진동 복합환경 부식시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 부품 중 진동 환경에 노출되어 있는 샤시 프레임류 부품의 부식내구성을 평가하는 진동 복합환경 부식시험장치에 관한 것이다.

본 발명은 복합환경 부식시험시 진동 부식 조건을 만들어 주기 위해 복합환경 부식시험장치의 챔버 내에 진동 조건을 만들어 낼 수 있는 진동수단을 구비하고, 시편에 강제적으로 진동 조건을 주면서 기존의 복합환경 부식 모드와 연계하여 실제 주행시와 같은 진동 부식 환경을 조성함으로써, 정확한 부식 시간 및 부식 내구성을 평가할 수 있으며, 결국 신뢰성 있는 실험 데이터를 얻을 수 있고, 실제 부식 환경에 대한 재현성을 높일 수 있는 진동 복합환경 부식시험장치를 제공한다.

샤시 프레임류, 부식내구성, 복합환경, 진동환경, 진동모드

Description

진동 복합환경 부식시험장치{Combined corrosion tester with swinging motion}

본 발명은 진동 복합환경 부식시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 부품 중 진동 환경에 노출되어 있는 샤시 프레임류 부품의 부식내구성을 평가하는 진동 복합환경 부식시험장치에 관한 것이다.

현재 개발되고 있는 차량에는 고객의 편의사양과 신기술 적용 등으로 많은 부품들이 사용되고 있다.

차량에 사용되는 부품들은 차량의 주행을 위해 적절한 내구성과 각각의 안정적 기능수행이 요구된다.

따라서, 이러한 부품들의 성능을 설계 단계에서 파악할 필요가 있다.

현재까지 부품의 단품에 대해 복합환경시험(온도 및 습도만 제어)을 수행하는게 일반적이지만, 실차 부식 내구시험인 경우 주행 환경 상태에서 온/습도 변화에 의한 결로발생, 염수/물 유입에 의한 각종 부품의 부식 상태를 확인할 수 있다.

보통 차량의 부식은 외부로 노출된 상태의 금속성분이 산소와 결합하여 산화됨으로써 이루어지게 되는데, 차량의 하부나 차체의 부식이 조기에 이루어지는 것은 차량의 수명을 단축하는 결과를 초래하기 때문에 부식에 대한 내구성 시험을 통해 부식이 조기에 일어나는 것을 방지하도록 많은 연구가 행하여지고 있다.

이와 같은 부식 내구성 시험은 주로 뜨거운 소금물(물+NaCl)을 통과하여 부식의 내구성을 시험하고, 또한 5%의 염분을 함유한 물을 뿌려 그 내구성시험 측정은 물론 별도의 적당한 온도와 습도가 보전된 장소에서의 부식내구성 시험 측정과, 냉동 시험 측정 등을 각각 분리하여 실시하게 되어있다.

예를 들면, 주행하는 장소의 일측에 소금물이 마련되어 운전자가 차량을 소금물이 저장된 장소를 통과시킨 다음, 지정된 장소로 옮겨 어느 정도의 시간이 경과할 때 부식이 이루어지는 가를 측정한다.

그러나, 이와 같은 방법은 각각의 시험 측정요소가 각각의 넓은 장소에서 이루어짐과 아울러 연속적으로 이루어지지 않기 때문에 자동차의 부식 내구성 시험 측정이 어렵고, 시간이 많이 소요됨과 아울러 많은 공간이 필요하게 되는 문제점을 안고 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 협소한 장소에 별도의 시험장비를 마련하여 부식 내구성 측정을 단계적으로 실시가능하게 함으로써, 시험 측정 시간을 단축시킴과 아울러 정확한 데이타 산출이 가능하며, 공간 확보에 따른 어려움을 해결할 수 있는 복합환경 부식시험장치를 많이 사용하고 있는 추세이다.

상기 복합환경 부식시험장치는 자동차 부품, 금속 등의 신뢰성 테스트에 사 용되며, 모든 종류의 금속, 유기 피막, 무기 피막을 실시한 제품의 내부식성을 시험하는데 사용된다.

복합환경 부식시험장치의 작동원리는 염수 분무, 강제 건조, 습윤, 자연 건조, 저온, 염수 침지 등의 다양한 모드를 한 사이클 시험 내에 조합하여 실제 부식 환경을 모사함으로써, 부식 환경을 조성하는 것이다.

제품의 내식성을 평가하는 기준은 복합환경 부식시험장치를 통해 시편을 부식 촉진 환경하에 두고 표면상에 백녹, 혹은 적녹 발생 시간을 관찰하여 부식의 발생 시간을 기준으로 내식성을 평가하게 된다.

그러나, 기존의 복합환경 부식시험장치는 다양한 모드의 조합으로 복합적인 부식 촉진 환경을 모사하지만, 시편 자체가 거치대에 정지해 있는 상태로 시험이 진행되기 때문에 실제 주행시 강한 진동 환경에 노출되어 있는 자동차용 프레임류 부품의 실제 부식 환경을 정확하게 모사하지 못하는 단점이 있다.

부품에 주어지는 진동조건은 프레임류 부품의 표면처리 및 소지에 충격을 가하게 되고, 이는 미세한 크랙이나 노치 등을 유발하여 응력부식균열(Stress corrosion cracking)과 같은 다양하고 가혹한 부식환경을 만들어 내게 된다.

기존의 장비로는 이러한 진동 부식 환경을 만들어 주지 못하여 신뢰성 있는 실험 데이터를 얻기 힘들다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 복합환경 부식시험시 진동 부식 조건을 만들어 주기 위해 복합환경 부식시험장치의 챔버 내에 진동 조건을 만들어 낼 수 있는 진동수단을 구비하고, 시편에 강제적으로 진동 조건을 주면서 기존의 복합환경 부식 모드와 연계하여 실제 주행시와 같은 진동 부식 환경을 조성함으로써, 정확한 부식 시간 및 부식 내구성을 평가할 수 있으며, 결국 신뢰성 있는 실험 데이터를 얻을 수 있고, 실제 부식 환경에 대한 재현성을 높일 수 있는 진동 복합환경 부식시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 진동 복합환경 부식시험장치는 장치의 챔버 내에 설치되는 것으로서 부식시험의 대상이 되는 시편을 거치할 수 있는 시편 거치대와, 상기 시편 거치대의 저면부 4곳 모퉁이 부분을 지지하면서 시편 거치대의 앞뒤쪽과 양옆쪽을 위아래로 움직여주는 4개의 진동 발생기를 포함하며, 복합환경 부식 시험 중 규칙적으로 시편을 포함하는 시편 거치대를 일정한 진동 모드로 진동 충격을 주면서 부식시험을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동 모드는 시편 거치대의 좌우의 높낮이 교차 상하 진동을 수행하는 롤링 모드, 시편 거치대의 전후의 높낮이 교차 상하 진동을 수행하는 피 칭 모드와, 상기 롤링 모드와 피칭 모드를 혼합한 진동을 수행하는 혼합 모드로 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 진동 복합환경 부식시험장치는 다음과 같은 장점이 있다.

단품 상태로 챔버 내에서 정지된 상태로 내구 부식성을 평가하던 기존의 방식에 비해 직접적인 진동 충격을 복합적으로 시편에 가해줌으로써, 실제 주행 중에 발생할 수 있는 부식 환경을 더욱 근접하게 모사할 수 있다.

이렇게 실제 환경 재현성이 높은 부식 환경을 갖도록 만들어 줌으로써, 정확한 시편의 부식 발생 및 시간 측정이 가능하며, 이를 통해 신뢰성 있는 제품의 내식성 시험 결과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치를 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 진동 복합환경 내구시험장치는 자동차용 프레임류 부품의 내식성을 평가하기 위한 시험장치로서, 염수분무, 강제건조, 습윤, 자연건조, 저온, 염수 침지 등의 다양한 모드로 운영된다.

이를 위하여, 장치의 내부에는 소정의 챔버(15)가 조성되고, 챔버(15)의 내부에는 내구시험 대상이 되는 시편(16)의 거치를 위한 시편 거치대(10)가 마련되며, 염수의 분무를 위한 노즐(미도시) 등이 구비된다.

이러한 장치에서 부식시험을 위한 복합환경은 기존의 복합환경 내구시험장치의 동일하게 조성할 수 있으며, 다만 본 발명에서 제공하는 장치의 경우 시편에 진동을 줄 수 있는 진동형의 거치대를 채택하여 복합환경 부식시험 중 규칙적으로 시편이 설치되어 있는 거치대에 일정한 모드로 진동 충격을 줄 수 있도록 하는 점에 특징이 있다.

예를 들면, 진동판 일체형의 시편 거치대는 기본적으로 직사각형 형태로 하고, 각 4개의 꼭지점 부위에 상하운동이 가능한 유압 피스톤을 설치한다.

각 유압 피스톤은 독립적인 상하 운동이 가능하며, 하나의 컨트롤러에 의해 일정한 모드에 따라 제어되도록 한다.

상기 유압 피스톤의 운동은 컨트롤러에 의해 제어되며, 기존 복합환경 부식시험장치에서 전원을 공급받고 진동 모드 및 사이클에 따라서 제어될 수 있다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치에서 진동발생기 및 시편 거치대를 나타내는 사시도와 평면도이다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 챔버(15)의 내부에는 시편(16)을 거치할 수 있는 시편 거치대(10)가 설치되고, 이때의 시편 거치대(10)의 저면부 4곳 모퉁이 부분에는 각각 1개씩의 진동 발생기(11)가 설치된다.

즉, 상판(12)과 하판(13)으로 이루어진 시편 거치대(10)는 4개의 진동 발생기(11)에 의해 받쳐지는 형태로 설치된다.

이때, 시편 거치대(10)의 상판(12)과 하판(13)은 볼트에 의한 체결 구조나 용접에 의한 일체식 구조로 조합될 수 있고, 진동 발생기(11)의 피스톤과 시편 거치대(10)의 하판(13)은 체결구조로 고정될 수 있다.

여기서, 상기 진동 발생기(11)와 시편 거치대(10)는 진동 충격 및 시편 무게를 견딜 수 있는 견고한 구조를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 진동 운동시 충격 흡수를 위해 충분한 탄성이 요구되므로 이에 적합한 구조와 재질을 갖는 것을 적용하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 시편 거치대(10)는 상판(12)과 하판(13)의 조합형태를 기본으로 하면서 이때의 상판(12)은 다수의 바를 가로 및 세로 방향으로 엮어놓은 구조로서 시편과의 갈바닉 부식을 막기 위해 강화 플라스틱 재료로 되어 있고, 시편 거치에 용이하도록 V자형 바 형태를 취한다.

또한, 상기 시편 거치대(10)에는 탄력형의 고정용 벨트(14)가 구비되어 있으며, 이에 따라 진동 운동시 시편이 거치대로부터 이탈되는 것을 막아줄 수 있다.

이때의 벨트(14)는 거치대의 양변에 걸거나 묶어서 고정시킬 수 있는 보통의 벨트가 사용될 수 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 진동 복합환경 부식시험장치의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치에서 진동발 생기 및 시편 거치대의 작동상태를 나타내는 정면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 진동 복합환경 부식시험은 챔버 내에 다양한 부식 촉진 환경을 만들어주는 시험을 말하며, 그 시험환경은 크게 염수 분무, 건조, 습윤, 저온, 염수 침지 등으로 나누어 실시한다.

염수 분무 시험의 경우 염수분무용 노즐(미도시)을 이용하여 증기 형태의 염수를 챔버 내에 분무하여 염수가 시편의 표면에 맺힌 후 흘러내리도록 하는 방식으로 진행한다.

자세한 염수 분무 시험법은 KS D 9502 또는 JIS Z 2371에 따른다.

이러한 부식환경에서의 진동 모드는 1사이클이 1시간이 되도록 제어하여 실시하며, 진동 모드 1사이클은 다음과 같이 정의할 수 있다.

진동 모드 1사이클 A 모드 = 롤링(Rolling mode) 모드 운동 60분

진동 모드 1사이클 B 모드 = 피칭(Pitching mode) 모드 운동 60분

진동 모드 1사이클 C 모드 = 혼합 모드 운동 60분

진동 모드 1사이클 D 모드 = 롤링 모드 10분 + 피칭 모드 10분 + 혼합 모드 10분 운동을 각 2회씩 반복함.

진동 모드 시험의 실시는 염수 침지를 제외한 염수 분무, 건조, 습윤, 저온 시험시 타 평가와 동시에 실시될 수 있으며, 이때 시험이 진행되는 모든 진동 사이클 시험은 시편의 종류 및 가혹도를 고려하여 사이클 횟수를 결정한다.

진동 발생기를 이용한 시편 거치대의 진동 모드는 시편 거치대(10)의 좌우의 높낮이 교차 상하 진동을 수행하는 롤링 모드, 시편 거치대(10)의 전후의 높낮이 교차 상하 진동을 수행하는 피칭 모드, 상기 롤링 모드와 피칭 모드를 혼합한 진동을 수행하는 혼합 모드를 적용할 수 있다.

예를 들면, 도 3을 참조할 때, 1번 진동 발생기와 2번 진동 발생기를 업시키고 3번 진동 발생기와 4번 진동 발생기를 다운시키는 형태의 롤링 모드를 적용할 수 있고, 각 진동 발생기가 1회 업다운 동작을 완료하면 1행정이 완료될 수 있다.

마찬가지로, 1번 진동 발생기와 4번 진동 발생기를 업시키고 2번 진동 발생기와 3번 진동 발생기를 다운시키는 형태의 피칭 모드를 적용할 수 있다.

상기 혼합 모드의 경우 롤링 운동 1회 진동 후 피칭 운동 1회 진동을 기본 주기로 하여 진행된다.

이러한 장치를 이용하는 시험 대상 부품은 진동 환경에서의 부식 내구성을 평가받는 자동차용 프레임 부품이 주 대상이며, 이때의 진동 횟수는 진동을 만들어내는 각 피스톤의 최고점과 최저점이 다시 제자리로 돌아오는 반복운동을 1진동으로 정의하고, 그 진동의 정도에 따라 저진동, 고진동의 두가지로 구분하여 시행한다.

1. 저진동 모드 : 진동수 1Hz 이하(1초에 1진동 이하)

2. 고진동 모드 : 진동수 1Hz 이상(1초에 1진동 이상)

여기서, 저진동 모드의 경우 일반적으로 주행 중의 자동차에 가해지는 주행 진동이나, 미세한 노면의 상태가 주는 작은 진동 등을 모사할 때 사용 가능하며, 고진동 모드의 경우 고속 주행시에 차량에 가해지는 진동이나, 비포장로와 같은 가혹한 노면에서 자동차에 주어지는 진동을 모사할 수 있다.

예를 들면, 진동 모드 사이클 평가는 복합 부식 환경 시험과 도 5와 같은 조합으로 평가될 수 있다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 자동차용 서브 프레임 부품의 복합적인 환경에서의 부식 시험에 대해 진동 충격의 부식 촉진 현상을 모사하기 위해 기존의 복합환경 부식 평가 진행에 진동 사이클 평가를 병행한다.

이와 같이, 본 발명의 진동 복합환경 부식시험장치는 부식 시험과 병행하여 진동 환경을 조성할 수 있으므로, 실제 부식 환경에 대한 재현성을 높일 수 있으며, 이렇게 실제 주행시의 환경과 동일한 진동 부식 조건을 모사할 수 있으므로, 샤시 프레임류와 같은 자동차 부품의 정확한 부식 내구성을 예측할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치를 나타내는 개략도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치에서 진동발생기 및 시편 거치대를 나타내는 사시도

도 3은 도 2의 평면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치에서 진동발생기 및 시편 거치대의 작동상태를 나타내는 정면도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 복합환경 내구시험장치의 복합환경 부식 평가 순서를 나타내는 블럭도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 시편 거치대 11 : 진동 발생기

12 : 상판 13 : 하판

14 : 고정용 벨트 15 : 챔버

16 : 시편

Claims (5)

1. 삭제
2. 복합환경 부식시험장치에 있어서,

   장치의 챔버 내에 설치되는 것으로서 부식시험의 대상이 되는 시편을 거치할 수 있는 시편 거치대(10)와, 상기 시편 거치대(10)의 저면부 4곳 모퉁이 부분을 지지하면서 시편 거치대(10)의 앞뒤쪽과 양옆쪽을 위아래로 움직여주는 4개의 진동 발생기(11)를 포함하며, 복합환경 부식 시험 중 규칙적으로 시편을 포함하는 시편 거치대를 일정한 진동 모드로 진동 충격을 줄 수 있도록 하고,

   상기 시편 거치대(10)는 상판(12)과 하판(13)의 조합형태로 이루어지고, 상판(12)은 다수의 바를 가로 및 세로 방향으로 엮어놓은 구조로서 시편과의 갈바닉 부식을 막기 위해 강화 플라스틱 재료로 되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 복합환경 부식시험장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 시편 거치대(10)는 시편을 고정시키기 위한 탄력형의 고정용 벨트(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 복합환경 부식시험장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 진동 모드는 시편 거치대(10)의 좌우의 높낮이 교차 상하 진동을 수행하는 롤링 모드와, 시편 거치대(10)의 전후의 높낮이 교차 상하 진동을 수행하는 피칭 모드와, 상기 롤링모드와 피칭모드를 혼합한 진동을 수행하는 혼합 모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동 복합환경 부식시험장치.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 진동 모드는 진동수 1Hz 이하의 저진동 모드 또는 진동수 1Hz 이상의 고진동 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 복합환경 부식시험장치.

Images