일본 후쿠다 무역 상회가 오랜 전부터, 해외 베어링 즉 쉐플러 등 독일 업체의 베어링을 수입해서 일본 국내 시장에 판매하는 오랜 역사를 가진 회사이다.
이곳 회사는 독일의 정밀 베어링에 대하여 많은 기술 노하우를 획득하고, 여러가지 다양한 베어링을 수입 판매하는 회사로서 기술도 함께 획득하여 성장과 안정적인 측면에서 밸런스를 가지고 있는 회사이다.
여기 홈페이지에 들어가면, 베어링 전식 방지를 위하여 제품을 소개하고 있지만, 그것보다 전식 현상에 대하여 분석한 사진과 현상이 재미있어서, 현업에 아마도 도움이 될 것으로 보여서 소개합니다.
회사 홈페이지
軸電圧波形測定(電食診断)|サポート情報|福田交易株式会社 (fukudaco.co.jp)
모터에서 발생하는 베어링 전식은, 인버터로 제어를 하게 되면( PWM:Pulse Width Modulation) 전압 변동이 발생하고 이 전압 차이에 의하여 발생하는 전압이 베어리의 내/외륜 궤도면과 그리스를 통하여 통전이 되면서 스파크가 발생합니다.
스파크가 발생하는 것은 그리스의 절연 파괴전압의 한계를 넘어서 발생하는 것으로서, 그리스 종류 및 베어링 구조에 따라서 다를 수 있다.
하지만, 베어링 내부 구조 뿐만 아니라, 운전/온도/하중 조거에 따라서도 전식 현상이 재현이 되었다가, 안되었다가, 다양한 현상이 발생하기 때문에, 많은 시험 기획과 데이터, 분석 조사를 통하여 확립하는게 필요하다.
비록 시간이 조금 소요되더라도 확실하게 하나씩 확립해 나가는 기초 연구가 필요하다. 현업에 근무하면서, 개발과 비용, 너무 조바심을 내는 사람들 때문에, 정작 필요한 연구는 뒷전이고, 품질 대응이 우선시 되는 현업에서는 쉽지 않은 품질 이슈 중의 하나이다.
베어링의 전식 방지기술을 개발하면서 경험한 것을 근거로
전식의 발생 단계를 간단하게 설명하면, 초기 전식---> 중기전식 ----> 말기 전식으로 나눌 수 있는데, 초기 전식의 경우, 피로 마모와 유사한 현상을 보이면서, 베어링의 내/외륜 궤도면에 미세한 손상을 입힌다. 그렇다 보면, 베어링의 소음은 그리 크지 않으나, 귀로 확인을 해보면, 규격 소음 수준은 만족하나, 미세하게 소음의 음질이 다르다는 느낌을 받을 때가 있다.
제품이 요구하는 소음 규격은 만족하는데, 미세하게 소음의 음질이 다르고, 느낌이 감이 좋지 않다. 그럴 때에는 측정치 및 진동치로도 전식 발생 유무를 확인할 방법이 없다.
그럴 땐, 위의 사진과 같이, 현미경을 가지고 베어링 내/외륜 궤도면에 대하여 분석 조사를 통하여 최종적으로 검게 탄 흔적이 보이는지, 그리고 전형적인 스파크가 발생하면, 용융되는 현상이 보이는지,,,현미경 분석을 통하여 판단하는 것이 바람직하다.
전식이 발생하면, 사용하지 않은 그리스와 비교하면, 그리스 색깔이 변색 되는 등, 베어링 내부에도 변화가 발생한다.
전식이 발생하면, 그리스의 색깔이 BLACK COLOR로 바뀌는 것이 일반적이다.
또한, 마모와 더불어 BLACK COLOR로 변색되는 경우도 있는데, 이러한 부분은 분석 결과를 바탕으로 구분하는 것이 적절하다.
전식 초기에는, 그리스의 절연 파괴 전압이 높기 때문에, 통전이 되어서 베어링에 손상을 줄 때에는, 전압 피크치도 높다는게 일반적인 현상이다.
그러다 이러한 피크 현상이 점점더 작아지면서, 서서히 내/외륜 궤도면 부에, 미세하게 통전이 되면서 수많은 통전과 스파크가 반복이 되면서, 결국에는 베어링 진동이 귀에 들리게 되고, 소음의 음질이 점점더 나빠지면서 베어링 전식이 명확하게 되는 것이다.
위의 베어링 전식 현상의 현미경 사진은 많은 의미를 가지고 있는 것으로서, 용융되어서 궤도부 표면에서 용암이 흘러 터져 나온 것 같은 현상을 보인다.
일반적인 PITTING 피로 마모 현상과 다르다는 것을 이해하면 중요한 전식 현상에 대한 중요한 판단 근거가 될 것이다.
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