대학 물리학 실험 - 마모실험

1. 마모실험의 목적
압력을 받아서 접촉하는 두 물체가 상대운동을 하여 일어나는 재료의 손모, 손상현상을 마모라고 한다. 마모량이 어떤 한계를 넘으면, 그 기계는 사용하지 못하게 되므로 마모는 기계의 수명을 결정하는 가장 중요한 인자 중의 하나이다. 마모에는 두 물체가 서로 슬라이딩 운동을 통해 일어나는 소위 슬라이딩 마모 외에 전동운동, 충돌운동 등에 의한 경우도 있다. 후자에서는 피로파괴가구가 강하게 작용한다.

2. 마모시험의 이론 배경
1) 슬라이딩 마모 현상
① 취면마모(연삭마모) : 접촉부의 요철이 물려지는 것에 의한 역학적 파괴마모이다.
② 응착마모 : 실제의 접촉부분이 높은 압력을 받아서 변형하고, 청정표면이 나타나서 양물체 사이에서 확산, 용융이 일어나 응착해서 일어나는 형식의 마모이다. 접촉부분이 용융상태에서 분리될 때에 물질이행이 일어나는 경우를 용융마모라고 말하며 응착마모와 구별할 수 있다. 응착마모에 비해서 용융마모 쪽의 마모량이 일반적으로 적으나, 접융부의 온도가 현저하게 상승해서 그 면적이 확대되면 소착을 일으켜서 마모량이 급격히 크게 된다.
③ 산화마모 : 계면에 화학변화가 관여하는 화학마모 또는 부식마모의 일종이다. 적당한 산화는 응착방지 역할을 하지만 지나친 산화는 마모를 촉진한다.
마모시험의 초기상태는 접촉면의 접촉상태가 불안정하여 마모량이 일정하지 않다. 이것을 초기마모라고 한다. 그 후 정상적인 마모가 진행되게 된다. 이것을 정상마모라고 한다. 보통
마모시험에서는 정상 마모를 측정한다.
2) 마모시험기
․ ball-on-disk
․ 마찰기구의 관점에서의 분류
- 볼을 표면에 접촉시킨후 회전시키는 정해진 길에 따라서 마찰하는 시험
- 반복마찰
․ 시험기의 특징
- 마찰 트랙에 홈이 생기고 작은 시험편이 여기에 끼이게 되어 그 측면에서 별도의 마모가 일어난다. 단, 이때 P의 마모량은 트랙의 깊이, 또는 홈의 폭 l을 측정하여 쉽게 구할 수 있다. 즉, 마모량 W(손모된 체적)는 다음 식으로 구할 수 있다.
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