헬리컬 기어의 세 가지 경도 척도와 각 척도의 사용 시점
세 가지 경도 척도가 사용됩니다. 헬리컬 기어 검사 방법은 각각 다른 경도 범위와 측정 환경에 적합합니다. 잘못된 척도를 사용하면(예: 침탄 처리된 HRC 60 표면을 브리넬 경도계로 측정하려고 하면) 신뢰할 수 없는 결과가 나오고 시험 장비가 손상될 수 있습니다.
경도 범위: HB 80–650 (기어의 경우 HB 450까지 신뢰할 수 있음). 10mm 텅스텐 카바이드 볼을 사용하여 3000kg 하중으로 테스트했습니다. 큰 압입기(지름 2–6mm)는 넓은 영역에 걸쳐 평균값을 내므로 HB는 QT 연질 측면 가공에 적합합니다. 헬리컬 기어 (HB 220–350). HB는 침탄 처리된 표면에는 사용할 수 없습니다. 압입기가 너무 커서 얇은 침탄층을 뚫고 더 부드러운 내부까지 침투하여 실제 표면 경도를 과소평가하는 혼합 측정값을 나타내기 때문입니다.
측정 범위: HRC 20–70 (기어 표면 HRC 30–65에서 신뢰할 수 있음). 150kg 하중에서 다이아몬드 브레일 콘을 사용하여 테스트했습니다. 더 작은 압입기(압흔 직경 약 0.2mm)는 침탄 처리(HRC 58–62) 및 유도 경화 처리(HRC 50–55)된 표면의 경도를 안정적으로 측정합니다. 헬리컬 기어유효한 HRC 측정값을 얻기 위한 최소 표면 경화 깊이는 약 0.5mm입니다. 이보다 얕으면 압입기가 얇은 표면 경화층 아래의 더 부드러운 중심부를 감지하여 표면 경화 경도를 과대평가하게 됩니다.
측정 범위: 50~3000 HV (모든 범위). 0.01~30kg의 하중을 가한 피라미드형 다이아몬드 압입기로 측정했습니다. 미세 경도 압입기(0.01~0.1mm 압흔)는 표면에서부터 0.1mm 간격으로 탄화층을 관통하여 측정할 수 있어, 유효 탄화층 깊이를 결정하는 데 필요한 전체 경도-깊이 프로파일을 제공합니다. 이러한 방식으로 탄화층 깊이를 측정할 수 있는 유일한 장비입니다. 헬리컬 기어.
헬리컬 기어 톱니의 경도 테스트 위치
헬리컬 기어 이빨 상세도 - 경도 시험을 위한 세 가지 정확한 위치: (1) HRC 표면 경도 측정을 위한 피치 원의 이빨 측면; (2) 브리넬(연질 측면) 검증을 위한 이빨 끝면; (3) 비커스 미세 경도 침강 깊이 측정을 위한 이빨 중간면의 금속 조직 단면. 각 위치는 서로 다른 검사 목적을 수행합니다.
표면 경도 시험 위치 — 피치 원의 치아 측면
침탄 또는 유도 경화 처리된 표면의 HRC 표면 경도 시험을 위한 올바른 위치 헬리컬 기어 치면의 피치 원(활성 치형의 중간 높이)에서 경도를 측정하십시오. 치단(기어 외경)이나 치근에서는 측정하지 마십시오. 이 부분은 활성 치면과 탄소 섬유의 구성이 다르므로 잘못된 경도 측정값을 얻을 수 있습니다. 치면이 단단한 경우 헬리컬 기어 M5의 경우 피치 원은 루트 원보다 약 3.5mm 위에 위치하므로 휴대용 HRC 시험기로 쉽게 측정할 수 있습니다.
한국 에버파워는 기어당 최소 3개의 톱니에 대해 피치 원의 톱니 측면 표면에서 HRC 경도를 측정하고, 최소값, 최대값 및 평균값을 함께 보고합니다. 지정된 범위(예: HRC 58~62)는 평균값뿐 아니라 모든 개별 측정값이 충족되어야 합니다.
브리넬 테스트 위치 - 기어 끝면 또는 허브 가공면
QT 연부부용 헬리컬 기어 (HB 220–320) 브리넬 경도는 기어 끝면 또는 허브의 가공면에서 측정하며, 치면에서 측정하지 않습니다(치면이 너무 좁아 곡면인 치면에서 10mm 볼 압입기로 정확한 압흔을 얻기 어렵기 때문입니다). 끝면은 측정 전에 Ra ≤ 1.6µm로 평탄 가공하여 압입기가 대표적인 평탄 영역을 확보할 수 있도록 합니다. 끝면의 브리넬 경도는 연질 치면의 단면 경도를 대표하는 값으로 간주됩니다. 헬리컬 기어 몸.
비커스 미세경도 측정법을 이용한 경화층 깊이 측정
침탄 처리에서 가장 중요하고 가장 자주 질문되는 항목은 경화 깊이 검증입니다. 헬리컬 기어 검사 증명서. ISO 6336-5 및 DIN 50190에는 두 가지 케이스 깊이 측정 기준이 정의되어 있습니다.
| 용어 | 정의 | 테스트 방법 | 왜 중요한가 |
|---|---|---|---|
| 유효 사례 심도(ECD, CHD) | 표면에서 경도가 HV 550(≈ HRC 52)까지 떨어지는 지점까지의 깊이 | 표면에서 안쪽으로 0.1mm 간격으로 비커스 미세경도 측정; HV 550 교차점에서 깊이 보간 | 내식성과 직접적인 관련이 있는 피로 저항층의 깊이. 도면에 명시된 최소값 이상이어야 합니다. |
| 총 케이스 깊이(TCD, CD) | 표면에서 경도가 중심 경도 + 50 HV와 같아지는 지점까지의 깊이 | 코어 수준에서 경도가 안정될 때까지 동일한 비커스 경도 측정을 계속했습니다. (코어 + 50 HV) 측정값에서의 깊이를 나타냅니다. | 탄소 농축 영역의 총 깊이를 나타냅니다. TCD는 합금 및 담금질 조건에 따라 ECD보다 항상 25~60% 더 큽니다. 도면에는 필요한 측정값을 명시해야 합니다. |
케이스 깊이 탐색표를 읽는 방법
침탄 처리된 재료의 비커스 미세 경도 측정 헬리컬 기어 Y축은 경도, X축은 표면으로부터의 깊이를 나타냅니다. 특징적인 형상은 다음과 같습니다. 표면에서는 높은 경도(HV 700~850, HRC 60~65에 해당)를 보이고, 경화층으로 갈수록 경도가 점차 감소합니다. 0.2~0.5mm 깊이에서는 경도가 HV 550에서 심부 경도로 급격히 떨어지는 전이 영역을 지나고, 심부 경도는 평탄한 구간(HV 350~450, HRC 35~45)을 나타냅니다. 유효 경화층 깊이(ECD)는 경도 축에서 HV 550을 통과하는 지점에서 측정합니다. "ECD 최소 0.8mm"라는 사양의 경우, 경화층 깊이 곡선은 표면으로부터 0.8mm 이상 깊이에서 HV 550을 통과해야 합니다.
휴대용 현장 경도 시험 — Leeb 및 UCI 방법
워크샵 HRC 및 브리넬 시험기는 장비를 시험기까지 가져와야 합니다. 대형 장비의 경우 헬리컬 기어 (외경 > 400mm, 질량 > 500kg) 실험실로 옮길 수 없는 경우, 휴대용 경도 시험기를 사용하면 설치 현장이나 기계 가공 공장에서 현장 검증이 가능합니다.
| 방법 | 작동 원리 | 정확도 대 실험실 결과 | 가장 적합한 대상 |
|---|---|---|---|
| 리브 리바운드(HL) | 텅스텐 카바이드 구슬을 스프링으로 표면에 발사하고, 반동 속도와 충격 속도의 비율을 전자적으로 측정하여 경험표를 통해 HRC 또는 HB 값으로 변환합니다. | 실험실 측정값 대비 ±3–5 HRC; 퀵트레인 기어에 대해 신뢰할 수 있음; 얇은 침탄면(<1mm)에서는 신뢰도가 떨어짐 | 대형 연질 측면 헬리컬 기어 현장에서 열처리 적용 여부를 일괄적으로 검증 |
| UCI(초음파 접촉 임피던스) | 비커스 다이아몬드 팁 로드가 초음파로 진동합니다. 시험 표면과의 접촉으로 인해 공진 주파수가 표면 경도에 비례하여 변화합니다. | ±2–3 HRC; 침탄면의 경우, 0.3mm 이상의 침탄 깊이에 대해 Leeb보다 더 정확함 | 단단한 이빨 옆구리 헬리컬 기어 설치 시; 브리넬 또는 로크웰 경도계를 설치할 수 없는 곡면 |
휴대용 경도계는 매 측정 전에 반드시 인증된 기준 시험 블록(HRC 60 ± 0.5 및 HRC 40 ± 0.5 범위)을 사용하여 교정해야 합니다. 헬리컬 기어 치아 측면의 경우, 검사기는 곡면 측면에 수직으로 위치해야 하며, 일정한 프로브 각도를 유지하기 위해 프로브 고정 장치를 사용하는 것이 좋습니다.
헬리컬 기어 경도 인증서에서 확인해야 할 사항
단단한 이빨 옆구리 헬리컬 기어 이 기어에 첨부된 경도 측정 증명서에는 3개 이상의 톱니에 대한 HRC 값(최소값, 최대값 및 평균값), 비커스 트래버스 곡선, 그리고 HV 550까지의 ECD(압착 깊이)가 mm 단위로 명확하게 기재되어 있습니다. 개별 톱니 측정값이나 압착 깊이 정의가 누락된 증명서는 선적물을 수령하기 전에 반드시 확인해야 합니다.
침탄 및 연삭 처리된 제품에 대한 완전한 경도 인증서 헬리컬 기어 다음 내용을 반드시 포함해야 합니다:
- 표면 경도: 최소 3개 개별 톱니의 HRC 값(평균값만 제시하지 마십시오)과 기어 일련 번호 및 테스트 위치를 명확하게 기재하십시오. 모든 개별 측정값은 규격 범위(예: HRC 58~62)를 충족해야 합니다.
- 중심 경도: 치아 단면 중심부의 HRC 값(일반적으로 침탄강의 경우 HRC 30~40). 동일한 배치에서 동일한 용광로 공정을 거쳐 가공된 시험편을 사용하여 확인했습니다.
- 케이스 깊이: HV 550에서의 ECD 값(mm)과 경도 변화표 또는 그래프를 첨부해야 합니다. "DIN 50190 제1부에 따른 HV 550까지의 ECD"라는 정의를 명시적으로 기재해야 합니다.
- 용광로 배치 식별: 용광로 부하 번호, 온도 차트 참조 번호 및 날짜가 기록되어 있어 설치 후 품질 문제가 발생할 경우 특정 열처리 조건을 추적할 수 있습니다.
한국 에버파워 - 모든 침탄 기어 주문에 대한 경도 문서 제공
한국의 에버파워는 침탄 또는 유도 경화 처리된 모든 제품에 대해 검사 패키지의 표준 구성 요소로 경도 측정 문서를 제공합니다. 헬리컬 기어 주문서. 표준 문서에는 다음이 포함됩니다. 최소 3개 치아의 HRC 측정값(평균값이 아닌 개별 값); 동일 배치 테스트 쿠폰의 코어 경도; 0.1mm 깊이 간격별 경도가 표시된 비커스 경도표; DIN 50190에 따라 HV 550으로 명시적으로 기재된 유효 경화 깊이(ECD); 그리고 완벽한 추적성을 위한 용광로 차트 참조. 헬리컬 기어 제조업체 한국 에버파워는 자체 열처리 시설을 통해 원자재부터 완제품까지 전 공정에 걸친 경도 관련 문서를 완벽하게 제공합니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 헬리컬 기어 제품군 모든 재질 및 열처리 옵션에 적용됩니다.
자주 묻는 질문
예, 휴대용 UCI 또는 Leeb 경도계를 사용하면 장착된 보철물의 치면에서 경도를 측정할 수 있습니다. 헬리컬 기어 기어가 접근 가능하고 고정되어 있는 경우, 기어를 분리하지 않고도 경도 측정이 가능합니다. 기어 측면은 깨끗해야 하며(오일은 용제로 제거), 프로브는 측면에 수직으로 위치해야 합니다. 밀폐형 기어박스에 있는 기어의 경우, 검사 커버를 열어야 합니다. 설치 현장에서 휴대용 경도 측정을 하면 설치된 교체품의 적합성을 확인하는 데 특히 유용합니다. 헬리컬 기어 실험실 테스트 결과를 기다릴 필요 없이, 기계를 다시 가동하기 전에 적절한 경도를 확보해야 합니다.
동일한 기어의 톱니 간 HRC 편차가 ±2 HRC를 초과하는 경우, 담금질이 고르지 않았거나(용광로 내 위치 때문에 일부 톱니가 더 느리게 냉각됨) 용광로 내 가스 흐름이 고르지 않아 표면 탄소 함량이 고르지 않음을 나타냅니다. 기어 전체에 걸쳐 HRC 편차가 ±4 HRC를 초과하는 경우, 헬리컬 기어 일반적으로 이는 불량 사유가 됩니다. 경도가 낮은 기어 이빨은 경도가 높은 기어 이빨보다 접촉 피로 한계(σ_H lim)에 먼저 도달하여 피팅 발생 시점이 불규칙해지고 수명을 예측할 수 없게 되기 때문입니다. 한국 에버파워는 고객에게 경도 분포를 완벽하게 제공하기 위해 기어 본체별 최소, 최대 및 평균 HRC 값을 보고합니다.
ISO 6336-5는 정상 탄성 계수 Mn과 요구되는 접촉 응력 수준에 따른 최소 유효 경화 깊이(ECD_min) 지침을 제공합니다. 간소화된 규칙은 다음과 같습니다. MQ 재질 품질의 침탄 기어에서 중간 정도의 접촉 응력(σ_H ≤ 1200 MPa)이 가해지는 경우 ECD_min ≈ 0.15 × Mn입니다. 접촉 응력이 더 높은 경우(σ_H = 1300–1500 MPa)에는 ECD_min ≈ 0.2 × Mn입니다. M5 재질의 경우 MQ 품질 수준에서 ECD_min ≈ 0.75–1.0 mm입니다. 경화 깊이가 부족하면 경화층 파쇄(case crushing)가 발생합니다. 경화층 파쇄는 헤르츠 접촉에 의한 표면 아래 전단 응력 피크가 경화층 내부가 아닌 경화층-핵 경계 아래에 위치하여 깊은 박리 파괴를 유발하는 파손 모드입니다. 경화층 파쇄는 표면 피팅보다 경고 신호가 적기 때문에 더 위험한 파손 모드입니다. 헬리컬 기어 과중한 하중을 받고 있습니다.
치단(부속원)은 치면 활성 표면과 다른 탄소 함량 분포를 보입니다. 가스 침탄 공정에서 치단은 세 개의 노출면(치단과 치단에서 만나는 양쪽 측면)을 가지고 있기 때문에 측면보다 침탄 속도가 더 빠릅니다. 반면 측면은 하나의 노출면만 가지고 있습니다. 따라서 치단은 활성 측면보다 탄소 함량이 약간 더 높고 표면 경도도 더 높을 가능성이 있습니다. 이로 인해 외경 측정값이 실제 접촉 피로가 시작되는 측면 경도를 실제보다 약간 높게 나타낼 수 있습니다. 한국의 Ever-Power는 피치 원에서 치면의 경도를 측정하고 이를 대표적인 표면 경도로 보고합니다. 헬리컬 기어 내식성 평가.
모든 주문에 경도 측정 및 경화 깊이 문서가 포함됩니다.
한국 에버파워는 침탄 또는 유도 경화 처리된 모든 헬리컬 기어 주문에 대해 HRC 측정값(3개 이상)과 코어 경도, 비커스 트래버스 테이블, HV 550에서의 명확한 ECD 값을 표준 문서로 제공합니다. 개별 측정값이 없는 인증서는 발행하지 않습니다. ECD가 명시된 경우 "총 경화 깊이"와 같은 모호한 표현은 사용하지 않습니다.
HRC (3개 이상 치아 기준) · 코어 경도 · 비커스 트래버스 경도 · ECD (HV 550 기준) · DIN 50190 · 용광로 배치 추적성
편집자: Cxm
