기계공작 윤활제(lubicant)

3. 윤활제(lubricant)

 이송이나 회전하는 안내 부분의 두 물체 사이에 윤활제(액체, 기체, 고체)를 적당히 공급하여 마찰저항을 줄이고,

미끄럼(sliding)을 원활하게 하여 기계적 마모를 감소시키는 것을 윤활이라 한다.

 윤활제의 구비조건은 다음과 같다

 ① 사용상태에서 충분한 점도를 유지할 것

 ② 한계 윤활상태에서 견딜 수 있는 유성이 있을 것

 ③ 산화나 열에 대하여 안정성이 높을 것

 ④ 화학적으로 불활성이며 깨끗하고 균질할 것 등이다.

 

 윤활의 목적은 다음과 같다.

 ① 윤활작용

 ② 냉각작용

 ③ 청정작용

 ④ 방청작용 등이 있다.

 ⑤ 밀폐작용

 

 가. 접촉면의 종류와 윤활

 (1) 기계를 구성하는 요소 중에 마찰을 하면서 운동하는 부분 즉 베어링, 안내면, 기어 등은 매우 중요하다.

 이러한 요소의 마찰 상태가 공작기계의 수명이나 정밀도에 직접적인 영향을 미친다.

 

 (2) 미끄럼마찰과 윤활

 미끄럼마찰은 양쪽 마찰 면이 서로 미끄러지면서 닿는 경우이고, 일반적으로 마찰 면에 요철 부분이 접촉하여 마찰저항으로 나타난다.

 윤활제는 마찰 면에 매우 강한 힘으로 얇은 유막을 형성하는 작용이 있다.

 이렇게 양쪽 마찰면 사이에 윤활제를  주입하여 마찰 면의 직접적인 마찰을 피하도록 하여, 기계 안내면의 운동을 원활히

하는 것을 미끄럼면의 윤활이라 한다.

 

 (3) 슬라이딩 베어링의 윤활

 슬라이딩 베어링(sliding bearing)에는 극히 일부분에만 축 하중이 걸리고, 그 부분에는 압력이 매우 높다.

 유체 윤활인 상태를 얻기 위해 강제 급유하는 정압 베어링 방식과 축의 회전에 의하여 자동적으로 유막을 형성하는  동압 베어링 방식을 이용한다.

 

 (4) 기어의 윤활

 기어의 윤활에는 기어의 회전 속도, 하중 등에 따라 적합한 윤활제와 윤활방법을 이요하여야 한다.

 

 나. 윤활방법

 (1) 유체 윤활(fluid lubrication)

 완전 윤활 또는 후막 윤활이라고 하며, 유막에 의하여 슬라이딩 면이 유막에 의해 완전히 분리되어 균형을 이루게 되는

윤활의 상태를 유체 윤활이라 한다.

 

 (2) 경계 윤활(boundary lubrication)

 불완전 윤활이라고도 하며, 유체 윤활 상태에서 하중이 증가하거나 윤활제의 온도가 상승하여 점도가 떨어지면서

유막으로는 하중을 지탱할 수 없는 상태를 뜻하며, 경계 윤활은 고 하중 저속 상태에서 많이 발생한다.

 

 (3) 극압 윤활(extreme pressure lubrication)

 고체 윤활이라고도 하며, 경계 윤활에서 하중이 더욱 증가하여, 마찰온도가 높아지면 유막으로는 하중을 지탱하지 못하고, 유막이 파괴되어 슬라이딩 면이 접촉된 상태의 윤활이다.

 

 다. 윤활제의 종류

 (1) 액체 윤활제

 광물성유와 동물성유가 있으며 점도, 유동성은 동물성유가 우수하고, 고온엣 변질이나 금속의 내 부식성은 광물성유가

우수하다.

 

 (2) 고체 윤활제

 흑연, 활석, 운모 등이 있으며 그리스(grease)는 반(half) 고체 유이다.

 

(3) 특수 윤활제

 P(인), S(황), Cℓ(염소) 등의 극압제를 첨가한 극압 윤활제와 응고온도가 -35~50℃ 인 부동성 기계유, 내한이나 내열에

우수한 실리콘유 등이 있다.

 

 라. 윤활제의 급유 방법

 (1) 핸드 급유법(hand oiling)

 작업자가 급유 위치에 급유하는 방법으로 급유가 불완전하고, 윤활유의 소비가 많다.

 

 (2) 적하 급유법(drop feed oiling)

 마찰면이 넓거나 시동되는 횟수가 많을 때, 저속 및 중속 축의 급유에 사용된다.

 

 (3) 오일 링(oiling) 급유법

 고속 주축에 급유를 균등하게 할 목적으로 사용한다.

 축보다 큰 링이 축에 걸쳐져 회전하며 오일 통에서 링으로 급유한다.

 

 (4) 분무(oil mist) 급유법

 액체 상태의 기름에 압축공기를 이용하여 분무(spray) 시켜 공급하는 방법으로 압축공기 압력은 9.81 N/㎠ 정도를

사용한다. 이 급유방법은 고속 연삭기, 고속 드릴, 고속 베어링 등의 윤활에 이용된다.

 

 (5) 강제 급유법(circulating oiling)

 순환펌프를 이용하여 급유하는 방법으로, 고속회전 할 때, 베어링 냉각효과에 경제적인 방법이다.

 

 (6) 담금 급유법(oil bath oiling)

 마찰 부분 전체가 윤활유 속에 잠기도록 하여 급유하는 방법이다.

 

 (7) 패드(pad oiling) 급유법

 무명이나 털 등을 섞어 만든 패드 일부를 오일 통에 담가 저널의 아래면에 모세관 현상으로 급유하는 방법이다.

 

 (8) 비말(splash oiling) 급유법

 커넥팅로드(connecting rod) 끝에 달려 있는 국자로부터 기름을 퍼서 올려, 비산 시킴으로 급유하는 방법이다.

 

 (9) 그리스(grease) 윤활

 그리스 윤활 법에는 수동 급유법, 충진 급유법, 컵 급유법, 스핀들 급유법이 많이 사용되며, 그리스 윤활의 장단점으로는

 ① 장점 : 비산 및 유출되지 않고, 급유 횟수가 적고 경제적이며, 사용온도 범위가 넓고, 장시간사용에 적합하고, 양호한 

     윤활 효과가 있다.

 ② 단점 : 급유, 교환, 세정 등 취급이 불편하고 이물질이 혼합된 경우에는 제거가 곤란하며, 고속회전에는 사용이 어렵다.