4 Ball & EP Test 종합 본자료는아래의규격을바탕으로정리한자료이다. ASTM D2266-01 Wear preventive Characteristic of lubricating grease ASTM D2596-97 Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Grease (Four Ball Method) ASTM D 2783-03 Measurement of Extreme Pressure properties of Lubricating Fluids (4 ball) ASTM D 4172-94 Wear preventive Characteristics of Lubricating Fluids (4 Ball) KS M 2026 석유제품 내하중성시험방법 ASTM D2266-01 Standard test method for Wear preventive Characteristic of lubricating grease 목적 : Steel 과 steel 의 sliding 접촉에서 Grease 의마모방지특성평가 시험조건 A B 온도 75 ± 2 75 ± 2 속도 1200 ± 60 RPM 1200 ± 60 RPM 시간 60 분 ± 1 분 60 분 ± 1 분 하중 147 ± 2 N(15kgf± 0.2kgf) 392 ± 2 N(40kgf± 0.2kgf) 시험절차 3 개의 12.7(1/2 in)mm 직경의 Steel ball 을고정하고표면을 grease 로덮는다 위에장착되는 12.7mm 직경의강구를통하여 147 또는 392 N (15 또는 40kgf) 의힘을가한다 윤활 Grease 의온도는 75 (167 ) 로유지한다. Top ball 은 1 시간동안 1200RPM 으로회전 윤활유의특성은 3 개의고정된 ball 에생성되는마모흔의평균크기를측정하여상호비교 측정요소 : 세개의볼에남아있는 Wear scar diameter 를 striation 을따라가로세로를각각측정 재료및용액재료 Metal ball ANSI specification B3.12 에설명 Cr 합금 steel ball(12.7mm) (ANSI standard steel No E-52000 기준으로제조 ) Grade 25EP(Extra polish) 가되어있음 Rockwell C 64~66 근사값용액깨끗한 ball 과장치를미리준비하기위함과시험에서다음시험으로동반되는영향으로 ball 에남아있는 1/9
coating 층의금속성분을제거하기위해서사용함. 세척용액은시험윤활제의비마모특성또는마모에더기여하지않고박막성형을하지않는것을선택해야함시험조건온도 : 75±2 속도 : 1200±60rpm 시간 : 60±1 분하중 : 40 ±0.2kgf392 ±2N) 측정요소 : 세개의볼에남아있는 Wear scar diameter 를 striation 을따라가로세로로각각측정 ASTM D2596-97 Standard Test Method for Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Grease (Four Ball Method) 목적이시험방법은윤활 grease 의하중이송특성을측정하는방법으로아래의두가지측정이가능하다 Load wear index (formerly mean-hertz load) Four ball EP tester 에의한 Weld point 보상선 (compensation line): dynamic 조건하에서얻어지며그림 1 과같이 log scale 로 x 축에 wear scar diameter 를 mm 로나타내고 y 축에부가하중을 N 또는 kgf 로그린 graph 보상마모흔직경 (Compensation scar diameter): 소착 (Seizure) 또는 welding 없이윤활제의존재하에서부가된하중에서회전 Ball 에의해발생되는고정된 3 개 ball 에나타나는마모흔의평균 diameter(mm) 보정하중 (Corrected load): 특정하중에서측정된 scar diameter 와 Hertz scar diameter 사이의비율을부가된하중에곱하여각실험에서얻어지는하중값 Hertz Line: Static 조건하에서얻어지며부가하중 (kgf 또는 N) 과마모흔 Diameter 의 graph Hertz scar diameter: 시험전 static 조건하에서 ball 의변형에의해생성되는압입흔의평균 diameter 로서아래식에의해구해진다. D h = 8.73 x 10-2 (P) 1/3 D h : Hertz diameter of the contact area P: Static applied load Immediate seizure region Scar- load 곡선에서소착이나 welding 이시작되는영역으로그림 1 의 B 점 초기소착구간 (Incipient seizure or initial seizure region): 윤활박막의깨져나가는점으로서순간적인기울기의증가와마모흔 Diameter 측정에서갑작스런증가에의해주목되는구간. Last non-seizure load: 측정된마모흔직경이보상선보다 5% 시상크지않은점에서의하중. Load-wear index 또는윤활유의 load carrying property: 부가된하중에서마모를최소화하는윤활능력을나타내는지수다. 본실험조건에서대략 0.1 log interval 을가지는특정하중 ( 단위는 kgf 또는 N) 을 3 개의고정 ball 에 welding 전 10 번을가한다. Load wear 지수는 10 번가하는하중으로부터결정되는보정하중의합의평균으로계산된다. 2/9
Weld point 회전 Ball 이 3 개 ball 에 weld 되는최소하중. 그림 1 의 D 점 Microscope - 정밀도 0.01mm 까지측정가능하고읽을수있는교정된것. Timer 0.1 초까지읽을수있는것. Note - Option 으로전자적인구동의마찰측정기구나 10 초단위로할수있는장치도부착가능하다 재료 Stoddard Solvent Specifications D235 (Warning- 가연성, 신체유해성 ) ASTM n-heptane(warning- 가연성, 신체유해성 ) Test ball ANSI specification B 3.12 Cr 합금 Steel (12.7mm diameter) ANSI standard steel No. E-52100 기준으로제조 ) Grade 25 EP(Extra polish) 가되어있음 Rockwell C 경도 :64~66 임시험조건온도 : 28±8 속도 : 1760±60rpm 시간 : 10±0.1 초하중 : 80 ±0.2kgf(784N) 측정요소 : 세개의볼에남아있는 Wear scar diameter 를 striation 을따라가로세로로각각측정시험방법 평균 scar 직경을기록한다. 이평균 scar 직경을비교한다. 볼을제거한다. 만약평균 scar 직경이 compensation scar diameter 보다 5% 이상크지않다면, Table 1 의 column 1 의다음높은하중을적용하여실험을반복한다. 계속적으로비교하여 last non seizure load 가결정될때까지계속적으로반복한다. 784N 에서측정된 scar 직경이 compensation scar diameter 보다 5% 이상크다면, table 1, Column1 의하중만큼낮은하중에서실험을수행한다. Last Non seizure load 가결정될때까지수행한다. welding 이발생할때까지연속적으로높은시험하중에서부가적인시험을수행하여 scar diameter 를측정하고, 볼을제거한다. 이때시험작동을확인하다. 만약 welding 이시험중에발생하지않는다면, welding 이나타날때까지더높은하중에서시험을반복한다. 시험기에손상을방지하기위해 motor 를멈춘다. 볼과볼척의과도한마모나소착이주의하지않아서나타날수있는결과이다. 3/9
Welding 은다음의어떤한가지이든모든요인에의해확인할수있다. (1) 마찰측정기구를사용한다면, 지시펜의날카로운가로방향의움직임. (2) 모터의소음의증가 (3) Ball pot 의연기 (4) lever arm 의갑작스런떨어짐 ASTM D 2783-03 Standard Test method for Measurement of Extreme Pressure properties of Lubricating Fluids (Four ball) 목적이시험방법은윤활 fluid 하중이송특성을측정하는방법으로아래의두가지측정이가능하다 Load wear index (formerly mean-hertz load) Four ball EP tester 에의한 Weld point 재료 Test ball ANSI specification B 3.12 Cr 합금 Steel (12.7mm diameter) ANSI standard steel No. E-52100 기준으로제조 ) Grade 25 EP(Extra polish) 가되어있음 Rockwell C 경도 64~66 시험조건온도 : 28±8 속도 : 1760±60rpm 시간 : 10±0.1 초하중 : 80 ±0.2kgf(784N) 측정요소 : 세개의볼에남아있는 Wear scar diameter 를 striation 을따라가로세로로각각측정 4/9
ASTM D 4172-94 Standard Test method for Wear preventive Characteristics of Lubricating Fluids (Four ball) 목적 : Steel 과 steel 의 sliding 접촉에서윤활유의마모방지특성을평가재료및용액재료 Metal ball ANSI specification B3.12 에설명 Cr 합금 steel ball(12.7mm) (ANSI standard steel No E-52000 기준으로제조 ) Grade 25EP(Extra polish) 가되어있음 Rockwell C 64~66 근사값용액깨끗한 ball 과장치를미리준비하기위함과시험에서다음시험으로동반되는영향으로 ball 에남아있는 coating 층의금속성분을제거하기위해서사용하며세척용액은시험윤활제의비마모특성또는마모에영향을주지않고박막성형을하지않는것을선택해야한다. KS M 2026 석유제품 내하중성시험방법 목적본규격은주로극압윤할유의내하중성을측정하는방법에대하여규정한다. 용어의정의내하중성규정시험기를일정한마찰조건아래에서운동했을떄미끄럼마찰접촉면에녹아붙음등그밖의손상을이르키지않고윤활유로인해얻어지는최대하중또는압력녹아붙음시험용강구또는시험컵과시험불록의마모면에서금속의부분적인용융으로완전히접착할정도로심한상태에이르기전의마모면일부에서도육안으로용융이인정되는경우를가리킨다. 소다식 4 구법에서는비틀림지침의흔들림이일정한값을초과할때를녹아붙음이라하고녹아붙음이일어나지않는최대유압하중을합격한계하중, 녹아붙음을일으키는최소유압하중을녹아붙음한계하중이라고한다. 스코어링팀켄법에서시험블록표면에나타나는여러마모흔중그림 8m~q 에나타나는상태를 scoring 이라하고스코어링을알으키지않는최대하중을 OK 값, 스코어링을일으키는최소하중을스코어값이라고한다. 시험방법의종류소다식 4 구법 : 소가식 4 구마모시험기로윤활유의내하중성을시험하는방법팀켄법 : 팀켄식극압시험기로윤활유의내하중성을시험하는방법쉘식 4 구법 : 쉘식 4 구마모시험기로극압윤활유의내하중성을시험하는방법 5/9
소다식 4 구법시험의원리시험용강구를시료용기및세로축에고정하고시료용기에시료를채운다. 세로축을회전하지않고정지한채로시험유압에부하한후매분 750 회전으로회전시키고측정시간내에서의녹아붙음유무를조사한다. 이조작을 1 회마다시험용강구및시료를바꾸어반복하고합격한계하중을구하여이것을내하중성으로한다. 시료의채취및조제방법시험용시료는 KS M 2001 에서규정하는 1 차시료의채취방법및 2 차시료의조제방법또는거기에준한방법을따라한다. 강구 : KS B 2001 에서규정하는 ¾( 호칭지름 19.05), 동급 40 인것기타기구현미경시험용강구의마모흔을 0.01mm 까지측정할수있는것. 시계시간을 1 초자리까지측정할수있는스톱워치온도계 KS B 5314dptj 규정하는 COC 32 토크렌치시험용기의죔볼트를 9.9N m 정도로죌수있는것세척용용제공법용가솔린 KS M 2611dptj 규정하는종류 1 호, 아세톤 KS M 165 에서규정하는것 시험조건온도 25 ± 5 속도 750 ± 30 RPM 시간 60 ~ 63 초하중 0.392MPa (+ 0.049MPa(Welding 이없을경우 ) -0.049MPa (Welding 발생시 ) 6/9
소다식 4 구결과처리합격한계하중을 KS A3251-1 의규정에따라 0.05Mpa 단위로끝맺음하고이것을시료의내하중성으로한다. 합격한계하중에서의 2 회반복시험 ( 합격 ) 에서얻어진 6 개의고정구마모흔지름을현미경을사용하여미끄럼방향및그것과직각방향으로 0.01mm 자리까지측정하고, 12 개측정값의평균을 KS A 325101 의규정에따라 0.01mm 단위로끝맺음하고이것을마모흠지름으로한다. 소다식 4 구결과보고시험결과에는다음사항을기재한다. 시료명, 채취장소및채취일 KS 규격번호 : KS M2026 시험방법의명칭및결과특기사항팀켄법팀켄식극압시험기로윤활유의내하중성을시험하는방법이방법은 ASTM D 2784 를참고로규정했다. 현미경 : 시험블록의마모흔너비를 0.05mm 정밀도로측정할수있는것시계 : 1 초까지측정할수있는스톱와치 Dial gage: KS B 5206 에서규정하는것 Micrometer: 0.001mm 측정가능온도계 : KS C 1608 에서규정한 1.0 급인것쇠망 : KS A5101-1~3 에서규정하는눈금 75um 인것영구자석시험원리시험컵을부착한시험기의상부시료통에약 3L 의시료를채운후시험기계내를약 15 분간순환시키면서 40 ~ 42± 가될때까지가열한다. 시험기에시험블록을부착하고자동부하장치에시험하중추를얹은후급유밸브를열고시로가하부시료통에절반담가졌을때시험기를규정회전속도로구동시키고 30 초간길들이기운전을한다. 길들이기후자동부하장치를시동시켜시험블록과시험컵사이의윤활막에하중을걸고 10 분 ±15 초간스코어링유무를조사한다. OK 값을모르는경우 7/9
OK 값을알경우 8/9
쉘식 4 구시험기 목적쉘식 4 구시험기로극압윤활유의내하중성을시험하는방법장치 4 구극압윤활시험기 ( 쉘식 ) 현미경정밀하게보정된눈금을갖춘것으로 0.01mm 까지측정시계 0.1 초까지볼수있는눈금을갖출것재료스토더드용매 ASTM 484 헥산 KS M ISO 6353 2 규정한것강구 AISI E 52100, Cr 합금강지름 : 12.7±0.999635mm 이며 Rockwell 경도 C 스케일 64 ~ 66, 다듬질은 38mm AFBMA 25 등급이어야함시험조건온도 : 18 ~ 35 속도 : 1760±40rpm 시간 : 10±0.2 초하중 : 80kgf 시험구의마모흔측정 A 법 : 죔너트를풀고시험기를빼낸다음스토더드용액으로씻고해산으로닦아낸다음부드러운헝겁으로닦아건조한다. 3 개의시험구를적당한홀더에각각끼워놓고 3 개의시험구중하나의홈표면의홈자국을현미경으로가로, 세로 0.01mm 까지측정한다. B 법 : 시험구를시험구용기에넣어둔채윤활유만쏟아낸다. 시험구의표면을스토더드용매로씻고핵산으로닦아낸다. 3 개의시험구중 1 개의홈표면의홈자국을현미경으로가로, 세로 0.01mm 까지측정한다. 시험자가원한다면 A 법이나 B 법에서 3 구중에 1 개만골라하는대신 3 개모두의마모흔지름을현미경으로측정할수있다. 윤활유에시험결과를적용한마모흔이보정선을따른다면아래와같은산출방법을사용한다. 1. 수정부하 : 최종적으로녹아붙음이없는부하와용착점간에매번걸린부하는다음식을사용하여산출및기록한다. 수정부하 (kg) = L x Dh/x L: 적용된부하, 즉전체무게 x 지렛대비 Dh: Hertz diameter(mm) X: 평균마모흔 (mm) 2. 부하 - 마모지수 : 마모지수는다음식을사용하여산출보고한다. 부하 - 마모지수 (Kgf) = A/10 A: 용착점바로전에적용된 10 회의부하로결정된수정부하의합 9/9