건설기계의핵심부품인선회베어링은현재시장에서약 천만개가사용되고있습니다. 선회링의주요고장모드는궤도면마모, 톱니표면마모, 궤도면균열및 톱니파손등입니다. 톱니표면균열또는파손은슬루잉링을직접폐기하게만들고궤도균열은슬루잉링의손상을가속화하고슬루잉링 설계수명을크게단축시킵니다. 이백서에서는선회링 궤도의소프트벨트사용중 초기균열을선택하여예방조치를분석하고제안합니다.
1. 크랙제품설명
이기사에서균열이발생한제품은선회중심직경이 730, 구름직경이 22mm인 6t 굴삭기의선회베어링에사용됩니다. 선회링의수명을테스트하기위해그림 1과같이실제작업조건을시뮬레이션하여하중테스트를수행했습니다. 30, 000 회회전후 소프트존에서균열이발견되었습니다.
제품공정은스캐닝유도담금질을채택하고담금질후 180 ~ 200 ℃의저온에서템퍼링한 다음 MT 결함검출을거칩니다. 이제품의스캐닝유도경화공정으로인해그림 2의두 선사이에표시된것처럼막힘부분에공정소프트존이예약되어있어야합니다. 결함검출후 이제품에서는균열이발견되지않았으며후속가공이진행되었습니다.
2. 균열분석
앞서언급했듯이담금질및 템퍼링후 공작물에대한종합적인 MT 검사를수행했습니다. 공작물에서균열이발견되지않았습니다. 균열은공작물을적재한후 육안으로확인할수 있었습니다. 균열은베어링의힘에의한것임을확인할수 있었습니다.
균열원인분석 1: 그림 4에서균열은매트릭스와담금질사이의전이영역에위치합니다. 매트릭스구조영역은소성변형이심하고(그림 9 참조) 전이영역에소량의마르텐사이트가나타나며(그림 4 참조) 점차적으로담금질됩니다. 경질영역은마르텐사이트영역으로전이되고(그림 7 참조) 항복강도는점차증가합니다. 매트릭스와전이영역사이에는반복적인압연공정중에응력집중이발생할수 있습니다. 이영역에서최종항복강도에도달하면균열이발생하여전이층을따라퍼집니다.
균열원인분석 2 : 공작물이유도담금질을받을때 템퍼링영역은그림 5의공정을위해예약되어있으며구조는담금질이없는매트릭스구조입니다. 그림에서로딩및 실행방향과일치하는소성변형이있으며조직의심각한유선형변형이발생함을알 수있습니다. 공작물이적재된후 담금질되지않은항복강도는낮습니다. 응력이재료의항복한계를초과하면소성변형이발생합니다. 반복적인압연후, 결정입자는응력의작용으로슬립표면을따라미끄러져분리됩니다. 표면을움직여균열을분리합니다.
3. 예방조치
위의분석을통해제품에의해생성된 균열은공작물의연성영역이적재된 후공작물의하중파괴균열로인한것임을결론지을수 있습니다. 업계의실험연구수업에따르면소프트존의균열을방지하기위해다음과같은조치가채택되었습니다:
