스레드의 서비스 수명 결정하기: 맞춤형 솔루션의 경우에도 더 빠르고 정확하며 경제적인 방법
나사산 스핀들과 너트는 산업화가 시작된 이래로 현대 생활의 핵심적인 부분을 차지해 왔습니다. 놀라운 사실은 현재로서는 투자 보호에 매우 중요한 내구성과 마모를 예측하는 것이 사실상 불가능하다는 것입니다. 새로운 TriboLife 스레드 테스트 시스템을 소개합니다. 이 시스템은 실험 테스트를 통해 마모를 신속하게 재현할 수 있어 고가의 내구성 테스트 스탠드가 거의 필요 없게 되었습니다.
마찰은 열을 발생시킵니다. 엔지니어가 아니더라도 이 말은 쉽게 이해할 수 있습니다. 하지만 마찰은 그 이상입니다. 더 정확하게 말하면 마찰은 두 물체가 접촉할 때 발생하는 저항입니다. 마찰은 접지력을 제공합니다. 우리가 샤워 후 축축한 타일 바닥에서 멈출 수 있는 것도 마찰 덕분입니다.
1699년에 나온 고대 마찰의 법칙과 아직 풀리지 않은 많은 질문들
마찰의 긍정적인 효과에 대한 많은 예가 있습니다. 그러나 마찰은 또한 엔지니어와 기술 응용 분야에서 많은 당혹감을 유발하는데, 이는 나사산 스핀들의 예에서 쉽게 확인할 수 있습니다. 나사산 스핀들이 기계 및 시스템에 설치되는 경우 일반적으로 무거운 하중에 노출됩니다. 따라서 특히 리프팅 장비의 경우 신뢰성과 최대 내구성이 특히 중요합니다. 문제는 오늘날에도 과학적으로 마찰력을 정확하게 계산하는 것이 어렵다는 점입니다. 오늘날 우리가 사용하는 마찰의 법칙은 1699년 기욤 아몽통이 발견한 것으로 거슬러 올라갑니다.
In 스레드와 기계: 마찰은 진동으로 이어집니다
정적 마찰과 미끄럼 마찰의 영향은 공작물 진동에 직접적인 영향을 미치므로 스레드의 수명을 안정적으로 예측하기 어렵습니다. 그러나 이제 연구자들은 이 문제에 다시 한 번 집중하고 있습니다. 원자 수준에서 접촉하는 두 표면의 표면을 살펴보면, 측정 결과 표면은 특정 진폭 이상의 극심한 진동을 경험하는 것으로 나타났습니다. 이러한 진동은 실의 진동으로 계속되며 원자 수준에서 완전히 무질서하고 혼란스러워집니다. 다시 말해, 마찰은 정확한 수치로 계산하기 어렵습니다. 실제로 스레드의 내구성과 서비스 수명에 대한 신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 몇 주에 걸친 긴 스트레스 테스트를 거쳐야 하는 경우가 많습니다. 노화 시뮬레이션은 리소스를 많이 차지하고 비용이 많이 들며 생산성에 압박을 가합니다.
“물론 스레드 전문가인 저희는 제품의 수명에 대해 끊임없이 질문을 받습니다.”라고 보르네만 게윈데테크닉의 전무 이사 모리츠 폰 소덴은 말합니다. “그러면 우리 엔지니어들은 물리적 마찰의 복잡성을 설명해야 합니다. 특히 사다리꼴 스레드의 경우 신뢰할 수 있는 계산 방법이 거의 없습니다. 하지만 SincoTec Test & Engineering GmbH와 협력하여 스핀들/너트 시스템의 서비스 수명을 매우 정밀하고 훨씬 빠르게 결정할 수 있는 테스트 절차를 개발할 수 있었습니다.”
혁신, 신속, 정확성: 트리보라이프 스레드 테스트 시스템
피로 손상은 일반적으로 기계 공학에서 부품의 수명을 계산하는 데 사용됩니다(예: 재료 파손). 그러나 스레드의 경우 ‘총 고장’은 마모 계산보다 덜 중요한 요소입니다. 특히 사다리꼴 스레드의 경우 설계가 서비스 수명 계산과 동의어가 아닙니다.
TriboLife를 사용하면 노화 과정을 그 어느 때보다 빠르게 실험적으로 재현할 수 있습니다. 특수 설계된 테스트 스탠드에서 장기간의 테스트가 거의 필요하지 않습니다. 수 톤의 사전 하중을 가할 수 있습니다. 매우 다양한 윤활제를 도입할 수 있습니다. 자유롭게 각도를 조절할 수 있어 너트와 나사산 간의 상호 작용이 보장됩니다. 또한 테스트 중에 스레드에 다양한 온도를 가할 수 있습니다. TriboLife는 25헤르츠의 테스트 주파수에 도달하므로 10년에 걸쳐 발생하는 마모를 1주일 이내에 재현할 수 있습니다. 많은 디자이너, 특히 새로운 개발 작업을 하는 디자이너에게 이러한 유형의 신뢰할 수 있는 마모 데이터는 특히 여러 테스트 시리즈에서 소재와 생산 방법을 서로 비교할 때 중요합니다.
복잡한 나사산 구성 요소에 대한 실험적 서비스 수명 계산
“스레드의 서비스 수명을 정확하게 예측하는 것은 TriboLife를 사용하더라도 여전히 어려운 과제입니다. 하지만 적용 범위는 매우 광범위합니다. 이 빠른 테스트 시스템은 특히 사다리꼴 스레드를 올바르게 설계하는 데 매우 유용합니다.”라고 SincoTec Test & Engineering GmbH의 개발 책임자 Steffen Krause는 설명합니다. “이 솔루션을 통해 협력 파트너인 Bornemann은 완전히 새로운 차원에서 까다로운 고객을 지원할 수 있습니다. 지금까지 집중적인 내구성 테스트는 대부분의 애플리케이션에 적용하기에는 너무 많은 비용이 들었습니다. 앞으로는 특수 스레드에 대해서도 마모 및 서비스 수명에 대한 정확한 진술을 할 수 있게 되었습니다.”
보르네만 소개
보네만 게윈데테크닉(www.bornemann-gewindetechnik.de)은 모든 특수한 형태와 크기의 나사산을 제조합니다. 당사는 리프팅 기술 및 유압 철공 응용 분야, 댐용 플랫폼 장비 및 게이트 밸브 등을 위한 맞춤형 솔루션을 생산합니다. 버트레스 스레드, 피드스크류 및 멀티 스타트 스레드에 대한 까다로운 고정밀 작업과 함께 당사는 즉시 설치 가능한 대형 사다리꼴 스레드 스핀들 및 너트 세트 생산에도 주력하고 있습니다. 모든 종류의 가공 가능한 소재를 시작 재료로 사용할 수 있습니다. 나사산 스핀들의 표준 크기는 직경 10~300mm, 길이 최대 10m입니다. 최대 100m의 더 긴 길이는 다중 부품 설계로 생산할 수 있습니다. 보네만의 최적화된 제조 공정은 연삭 스레드와 동등한 품질을 달성하는 스레드 표면을 생산합니다.