실접촉 면적의 뜻
표면의 돌기끼리 실제로 닿아 있는 부분의 면적. 돌기가 소성 변형할 때는 하중을 경도로 나눈 값이 되며, 겉보기 접촉 면적보다 훨씬 작다.
일본어 명칭: 真実接触面積
‘실접촉 면적’ 관련 연습 문제는 1개 분야에 4문제가 있습니다(표면 처리와 트라이볼로지 등).
이 용어의 분야: 표면 처리와 트라이볼로지
실접촉 면적 연습 문제에 도전
강(압입 경도 H = 2.0 GPa)의 평평한 블록을 같은 강판 위에 놓고, 겉보기 접촉 면적 10 cm²에 수직 하중 1.0 kN을 가했다. 접촉하고 있는 돌기가 모두 소성 변형하고 있다고 하고 실접촉 면적을 Ar = W/H로 어림하면, 겉보기 접촉 면적에 대한 비율에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- A약 0.5%
- B약 50%
- C약 0.05%
정답과 해설 보기
정답: C. 약 0.05%
Ar = W/H = 1.0×10³/(2.0×10⁹) = 5.0×10⁻⁷ m² = 0.50 mm²입니다. 겉보기 면적은 10 cm² = 1000 mm²이므로 비율은 0.50/1000 = 5×10⁻⁴, 약 0.05%가 됩니다. 평평해 보이는 면이라도 실제로 닿아 있는 것은 돌기 끝의 아주 일부이며, 그곳에는 경도와 같은 높은 압력이 걸려 있습니다. 약 0.5%는 1 cm²를 100 mm²가 아니라 10 mm²로 환산한 값이고, 약 50%는 경도의 단위를 GPa가 아니라 MPa로 계산한 값입니다. 실접촉점의 국부적인 높은 압력과 미끄럼으로 생기는 높은 온도가 응착이나 마모의 출발점이 됩니다.
해설 속의 ‘실접촉 면적’
돌기는 소성 변형하여 하중을 지지하므로, 실접촉 면적은 하중을 경도로 나눈 값이 되어 겉보기 면적과 관계없이 하중에 비례합니다.
건조한 금속끼리의 미끄럼 마찰에서 경험적으로 성립하는 경우가 많은 마찰 법칙(아몽통-쿨롱 법칙)의 내용으로…마찰력은 실접촉 면적 Ar = W/H와 응착부의 전단 강도 s의 곱 F = sAr이 되므로 F/W = s/H가 되어, 하중에도 겉보기 면적에도 의존하지 않는 마찰 계수를 얻습니다.
응착설(보든과 테이버의 이론)에서는 마찰력이 실접촉점의 응착부를 전단하는 힘으로 정해지며, 마찰 계수는 μ…아처드 식은 실접촉 면적 W/H에 비례하는 수의 접촉점이 미끄럼 거리에 비례하는 횟수만큼 마모 분말을 만든다고 생각한 것으로, 마모 부피는 하중과 미끄럼 거리에 비례하고 경도에 반비례합니다.
핀 온 디스크 시험에서 경도 H = 2.0 GPa인 핀에 수직 하중 50 N을 가하여 미끄럼 거리 1.0 …
‘실접촉 면적’ 관련 문제(4문제)
- 강(압입 경도 H = 2.0 GPa)의 평평한 블록을 같은 강판 위에 놓고, 겉보기 접촉 면적 10 cm²에 수직 하중 1.0 kN을 가했다. 접촉하고 있는 돌기가 모두 소성 변형하고 있다고 하고 실접촉 면적을 Ar = W/H로 어림하면, 겉보기 접촉 면적에 대한 비율에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 건조한 금속끼리의 미끄럼 마찰에서 경험적으로 성립하는 경우가 많은 마찰 법칙(아몽통-쿨롱 법칙)의 내용으로 옳은 것은 무엇인가?
- 응착설(보든과 테이버의 이론)에서는 마찰력이 실접촉점의 응착부를 전단하는 힘으로 정해지며, 마찰 계수는 μ = s/H(s는 응착부의 전단 강도, H는 무른 쪽 재료의 압입 경도)로 나타낸다. s = 0.30 GPa, H = 1.8 GPa일 때 μ에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 핀 온 디스크 시험에서 경도 H = 2.0 GPa인 핀에 수직 하중 50 N을 가하여 미끄럼 거리 1.0 km만큼 미끄러지게 했다. 아처드 마모식 V = KWL/H에서 무차원 마모 계수를 K = 1.0×10⁻⁴라고 할 때, 핀의 마모 부피와 하중을 2배로 했을 때 마모 부피의 변화의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?