[기계 공학 응용 실험] 12. 링 압축에 의한 마찰상수 측정 실험 (A+자료)

소개글

[기계 공학 응용 실험] 12. 링 압축에 의한 마찰상수 측정 실험 (A+자료)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

단면은 균질하다고 가정하고, 마찰의 효과를 알기 위해 링 윗면과 DIE 사이에 마찰계수는 0.1에서 1.0가지 변화시켜 시뮬레이션하고 바닥면과의 마찰은 없다고 가정했다.
1. 마찰계수가 증가함에 따라 상계해석에서 Avitzur의 해에 의한 중립반지름은 감소하고 FEM에 의한 중립반지름은 링의 윗면과 바닥면 모두 마찰계수가 작은 경우(0.1~0.3)에는 증가하고 다른 영역에서는 미소한 증가나 감소를 보인다.
2. Avitzur의 해에 의한 중립반지름과 FEM에 의한 중립반지름의 차이는 마찰계수가 작은 영역에서는 크고 마찰계수가 증가할수록 감소한다. 이 차이는 연구에서 사용된 링 압축에 대한 Avitzur의 해는 동적가용속도장을 가장할 때 반지름 방향의 속도는 높이에 관계없이 일정하다고 가정했으나 실제 링 압축에서는 마찰 등의 영향으로 벌징 현상이 발생하기 때문으로 생각된다.
3. 링 두께가 증가함에 따라 Avitzur의 해에 의한 중립반지름은 증가하지만 FEM에 의한 중립반지름은 윗면의 경우 마찰계수가 0.1과 0.2일 때는 증가하고 다른 영역에서는 감소하며 마찰계수가 클수록 감소폭이 커진다. 바닥면의 경우 마찰계수가 0.1일 때는 증가하다 감소하고 다른 영역에서는 감소하며 마찰계수가 클 수록 감소폭도 커져 마찰계수에 따라 다른 경향을 보인다.
위와 같이 마찰의 정도에 따라 링 중립반지름의 변화가 차이 난다. 즉, 마찰이 작을 때는 외부유동만 발생하지만, 마찰이 커질수록 내부와 외부 유동이 동시 발생하게 된다. 그러므로 마찰이 작을 경우에는 중립반지름은 약간 증가하게 되고, 마찰이 그 이상 커질수록 감소하게 된다.
■ 고찰
본 실험에서는 20t 하중의 링 압축에서 내경 변화율과 높이 변화율을 측정하여 각 윤활유에 따른 마찰전단상수 m을 구해내었다. 윤활유의 유무와 종류에 관계없이 링 시편에 하중이 증가함에 따라 외경은 증가하고 높이는 감소하였다. 하지만 각 실험조건에 따라서 외경,높이,내경 변화율에는 차이가 있었다. 일반적으로 링의 높이의 변화율에 따른 안지름의 변화율를 측정하게 되면 공구와 시편 접촉면의 마찰 즉, 마찰 전단 상수 m을 구해 낼 수 있다.
직접 실험을 해보면서 몇 가지 예상되어지는 오차의 원인들이 있었는데, 그 중 가장 큰 원인으로는 압축후의 시편의 내경이 타원모양 또 가끔 크랙도 발생한 경우가 있었고, 이로 인해 실제 mos 조건에서 측정된 내경이 5.6mm~6.2mm의 값으로 그 오차의 범위가 매우 커 정확한 실험 결과를 얻을 수가 없었다. 다른 오차의 발생원인 으로는 시편에 윤활유가 일정하게 칠해지지 않았고, 압축프레스 내의 존재하는 이물질 그리고 실험의 미숙함 등이 있다.
우리가 앞에서 확인한 실험 결과를 토대로 보면 모든 조건(무윤활,Graphite,MOS2)에서 m의 값이 0.3 정도로 거의 비슷한 값이 측정이 되었다. 이는 위에서 언급한 오차들에 의해서 발생한 것으로 잘못된 결과 값이다.
우리가 직접 실험한 내용에서는 윤활유의 유무에 따라 마찰 정도의 차이가 눈에 보일 정도로 나타나지는 않았지만, 이번 실험을 통해서 또 실험 레포트를 작성 하기 위해서 찾아본 자료들을 통해서 금속 성형 공정에서 발생하는 마찰을 알수 있었다. 그리고 그 마찰에 의해서 발생하는 에너지 손실, 진동, 소음, 마찰열, 표면정밀도 등 많은 문제점들을 확인 할 수 있었고, 최적의 윤활 조건을 선정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.
■ 참고 문헌
링압축의 상계해석에서 중립면의 변화에 관한 연구, 충남대학교 교육학석사 논문, 강규석,2004
기계공학 응용실험, 기계공학실험교재편찬회, 2009
실무중심 윤활마찰마멸기술 트라이볼로지, 김청균, 2006

키워드

기계 공학 응용 실험,   응용 실험,   링 압축,   마찰상수