[베어링 지식 188] 베어링 전식 손상 사례

최근에 베어링 전식에 관한 문의가 있어, 아래와 같은 전식 손상 사례에 대한 소개가 도움이 될 것 같아 기재하여 봅니다.

 

[ 베어링 내외륜 궤도면에 미치는 전류의 영향 ]

베어링은 어떤 기계식 동력 전달 시스템에서도 매우 중요한 요소임.

베어링은 에너지 손실을 최소화하면서 동력을 전달할 수 있기 때문에 기계 전체에 손상을 줄 수 있는 잠재적 원인에 대해 특별한 분석이 필요한 중요한 요소임.

베어링의 기본 구성 요소는 롤러 또는 볼, 내외륜 및 케이지로 구성됨.

이러한 구성 요소는 강철 또는 세라믹임.

예를 들어 발전기 응용 분야와 같이 전기가 흐르는 응용 분야에서는 베어링의 올바른 절연을 보장할 필요가 있습니다. 

이 경우 발전기가 브러시를 통해 접지 연결이 실패할 수 있으므로 접촉 부위의 마모로 인해 전기 에너지가 베어링을 통해 흐름.

 

전기는 저항이 상대적으로 적은 부위에 흐르며,  저항이 적으면 접촉하는 부품을 통해 흐르는 전류 강도 양에 비례하여 온도가 상승함.

전하와 관련된 베어링의 손상을 전기적 손상(Electrical Erosion) 또는 전식 손상이라고 함.

 

전식 사례 1.

베어링 내외륜 궤도면에 전하가 축척되고, 윤활유 필름이 충분하지 않을 때 베어링 볼 또는 롤러와 내외륜 궤도면에 금속접촉이 발생하고, 순간적으로 스파킹이 발생하여, 접점에서 극도로 높은 전류 강도로 인하여, 재료 용융점 이상의 온도가 상승하고 베어링 내외륜 궤도면에 손상을 입힐 수도 있습니다.

 

전식 사례 2.

[ 개인적인 실험 결과 ]

개인적으로 실험 및 분해/ 분석한 결과, 상대적으로 외륜보다 내륜 궤도면에 전식 손상이 발생하는 것을 경험하면서, 내륜 회전의 축지지 방식인 경우, 볼과 내외륜 궤도면과의  슬립현상이 좀더 영향을 주지 않았을까하고 추론해봅니다.

 

베어링이  회전 상태에서, 볼의 구름 운동과  하중으로 인해 스파크에 의해 용접점이 표면에서 분리되어 크레이터가 내외륜 궤도면에 손상을 입힘.

이 현상은 전기 아크가 발생하는 동안 고온 상승으로 인해 내외륜 궤도면 주변 물질이 용해되기 때문입 이는 과도한 전압[ 전류 밀도 ]으로 인해 발생하는 것임.

 

전식 사례 3. BLACK COLOR

 

[ 현업에서의 실질적인 고찰]

 

현업에서 고객님으로부터 여러가지 이상 소음에 대한 품질 이슈가 있습니다. 그때마다 이상소음에 대한 본질적인 문제에 대하여 많은 실험 및 이론적인 고찰을 진행하였습니다.

 

이것이 전류에 의한 전식인지, 아니면, 이물질 유입에 따른 이상소음인지를 구분하는 것이 중요하며, 이 구분에 따라서, 품질 이슈에 대응하기 위한 방향성이 완전히 달라진다는 것입니다.

 

왜냐하면, 이물질에 의한 이상소음과 전식 초기 현상에 따른 이상소음 현상이 아주 유사한 형태를 보이기 때문입니다.

베어링을 분해를 해봐야 이 현상을 구분지을 수 있기 때문이며, 그러나 단지 일반 현미경을 통하여서는 단순히 육안으로 구분하기 어려운 점이 있습니다.

 

하지만, 현실적으로 아주 미세한 전류는 흐를 것으로 예측하고, 아주 미세한 규격이하의 이물질은 있을 것으로 보여서, 제품이 만족하는 규격이하의 소음이라면 무시할 수 밖에 없는 것이 현실임을 감안할 필요는 있다고 생각합니다.

 

전식 사례3.