비적절한 사전 카르버라이징 준비가 기어의 불균일한 경화층 깊이 결함을 유발하는 이유

Time : 2025-11-03

왜 "일견 간단해 보이는 전처리"가 기어 수명을 결정하는가?

탄소침입은 퍼니스 적재 전에 시작된다—퍼니스 점화 시점이 아님

기어 제조 산업에서는 잘 알려진 사실이 하나 있다. 바로 "침탄의 성공 절반은 전처리에 달려 있다"는 것이다. 현장에서 발생하는 많은 침탄 품질 문제들 — 국부적인 연약 부위, 불균일한 경화층 깊이, 조기 피팅(pitting), 접촉 피로 수명의 급격한 저하 등 — 은 결국 퍼니스 고장이나 잘못된 화학 조성 때문이 아니라, 침탄 전 준비 과정의 오류에서 비롯된다.

불균일한 경화층 깊이는 기어에 있어 가장 중요한 잠재적 위험 요소 중 하나이다. 그 결과는 단순한 경도 불일치를 훨씬 넘어서는 것이다:

국부적인 연약 부위 → 조기 피팅(pitting) 발생 가능성 증가
불균일한 경화층 깊이 → 접촉 응력 분포의 불균형
이뿌리 부위의 부족한 경화층 깊이 → 굽힘 피로 수명 감소
불균일한 표면 구조 → 후속 기어 연삭 공정에서 "백색층(white layers)" 또는 소성(burning) 위험 증가
증가된 소음 및 불안정한 매시 → NVH (소음, 진동, 거칠성) 성능 저하

간단히 말해서, 불규칙한 케이스 깊이는 초기 기어 고장으로 인한 시공폭입니다.

탄화화물 처리 결과 를 결정 하는 3 가지 가볍게 여겨지는 사전 처리 문제

1. 불완전한 탈지름화 → 표면 탄소 잠재 보호 및 비대칭 탄화화

지방을 제거하면 기름 얼룩, 냉각물 잔해, 손 땀, 절단 액체 퇴적물, 그리고 다른 오염물질이 제거됩니다. 불충분한 탈지름은 다음과 같은 결과를 초래합니다.

탄소 잠재력 전달을 차단하는 오일 필름
지역 탄화율 감소
은 케이스 깊이 또는 심지어 "백색 점"과 "소박한 점"

이 문제 영역은 궤도 변속기와 같은 높은 접촉 스트레스 응용 프로그램에서 특히 구멍에 빠질 가능성이 있습니다.

2. 제거 되지 않은 스케일 → 탄소 장벽 층 의 형성

도조 된 변속기 빈자리는 일반적으로 두꺼운 산화질 껍질이 있으며 완전히 제거되지 않으면 다음과 같은 원인이됩니다.

진공 탄화화 공정에서도 탄소 차단 구역
사건의 깊이 20%~50% 감소
불규칙한 표면 미세 구조
"반면 탄화화" (면면 탄소 소모와 함께 깊은 층에서 탄소 부양)

이 결함이 있는 기어들은 닝 후 구멍에 빠질 가능성이 높습니다. 내부 경직과 결합된 부적절한 표면 경직은 위험한 스트레스 농도를 만듭니다.

3. 부적절 한 오븐 로딩 → 지역 탄화화물 경로 를 막아

오븐에 가동을 가하는 것 은 "기어 를 넣는 것"보다 훨씬 더 복잡 합니다. 그것은 직접적으로 영향을 미칩니다.

오븐 가스 순환 패턴
오븐 가스 접촉 부위
모든 기구 표면에 걸쳐 탄소 잠재 노출의 균일성

부적절한 부하는 다음과 같은 결과를 초래합니다.

지역적 사망 구역 → 은 사건 깊이
속기 사이 중복 또는 보호
과밀화 → 오븐 가스 흐름 장애
작은 것과 큰 기어들의 혼합 부하 → 다른 열 용량으로 인한 온도 불일치

이러한 문제는 일반적으로 생각보다 현장에서 훨씬 더 자주 발생합니다.

불규칙한 케이스 깊이의 현미경적 성격: 불규칙한 탄소 잠재력에서 구조적 차이

탄화화물의 핵심 원리는: 탄소 원자 → 철강 표면에 분산 → 목표 농도와 깊이

비축, 비칼링 또는 부하 결함이 표면의 탄소를 흡수하는 능력을 감소시키는 경우:

탄소 분산이 느려집니다.
탄소 잠재 반응이 방해됩니다.
지방 탄소 절감 구역이 형성됩니다.
표면 마르텐사이트 함량이 감소
경도는 50150 HV로 떨어집니다.
케이스 깊이가 0.10.3mm에 충분하지 않습니다
표면 잔류 압축 스트레스가 감소합니다.

결국, 은 초기 단계에서 장애를 나타냅니다.

기
이
미세균열
매시 잡음 증가
피로 수명이 크게 단축됨 (일반적으로 30–60% 더 짧음)

불균일한 침탄 깊이로 인해 발생하는 기어 손상의 일반적인 특성

무작위 분포가 아닌 특정 톱니면 영역에 집중된 피팅(pitting)
명확한 경도 불균형 (예: HRC 60 대 HRC 54)
좌우 톱니면 사이의 침탄 깊이 차이가 큼
침탄 깊이 프로파일에서 계단형 또는 급격한 변화
금속조직 분석 결과 표면 페라이트 함량 증가가 확인됨
경도 분포가 점진적인 그래디언트를 형성하지 못하고 급격한 도약이나 붕괴를 보임

이러한 징후들은 모두 핵심 문제를 가리키고 있음: 불충분한 전처리로 인한 불균일한 침탄 효율

불균일한 침탄 깊이를 방지하는 방법은?

1. 탈지 기준 엄격히 설정

탈지액 농도의 정기적 테스트
초음파 세척 (강력히 권장)
필수적인 뜨거운 물로 헹굼
관리된 건조 온도
표면 청결도 확인을 위한 "물막 테스트"

2. 산화피막 제거 공정 표준화

적절한 방법 채택:

샌드블라스팅 (SA2.5 기준 권장)
연속식 산세 + 중화 처리
기계적 연마
레이저 제산화 (고급 솔루션)

목표: 잔류 깊은 산화피막 없이 완전한 금속 표면 달성

3. 용해로 적재 절차 표준화

기업별 표준 작업 절차(SOP, Standard Operating Procedures) 수립:

층당 최대 X개 이하 적재
이와 이의 직접 접촉 금지
용해로 내 가스 순환 원활하게 유지
소형 및 대형 기어 별도 적재
표준 클램핑 고정구 사용

4. 시험 편람을 이용한 카르버라이징 일관성 검증

권고 사항:

표준 시험 바(Ø20×20 mm)
생산 기어와 동기화된 열처리로 도입
경도 및 금상조직 비교
데이터 기반 생산 최적화

카르버라이징 전처리 준비: 기어 품질의 출발선

카르버라이징은 기어 제조 공정 중 가장 중요한 공정 중 하나이지만, 그 이전에 수행되는 '작고 사소하게 여겨지는 단계들'이 실제 표면 경화 품질을 결정한다. 잔류 오일 한 방울, 미세한 산화피막, 막힘 부위 하나, 혹은 잘못된 적재 각도 — 이러한 요소들 각각이 기어 한 로트의 수명을 절반으로 줄일 수 있다.

기억하라: 카르버라이징 품질은 퍼니스가 점화될 때 시작되는 것이 아니라 전처리 준비 단계에서부터 시작된다. 올바른 전처리 공정에 투자하는 것은 기어의 장기적 신뢰성과 성능을 보장하는 기반이 된다.

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