기계요소 (82) – 금속 무급유 부시의 종류와 특징: 장점과 단점

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금속 무급유 부시의 종류와 특징: 장점과 단점

금속 무급유 부시의 종류와 특징: 장점과 단점

금속 타입 무급유 부시란?

부시는 축과 부시의 마찰을 통해 열을 발생시킵니다. 금속은 마찰열에 따라 변형되거나 용해되며 고착되어 마모가 발생합니다. 이 때문에 금속 타입 부시는 마찰열을 저감시켜야 합니다. 마찰열은 마찰력에 비례하므로 금속의 마찰 계수를 얼마나 낮출 수 있는가가 중요한 포인트입니다. 마찰력은 마찰 계수에 가해지는 힘을 제곱한 수치입니다. 마찰 계수를 낮추기 위해 사용되는 것이 윤활유입니다. 윤활유를 접촉면에 주입하면 유막을 형성하고 접지면이 작아져 마찰 계수가 작아지고 마찰열이 저감됩니다.

무급유 부시는 급유가 필요 없거나 급유 횟수를 과감하게 줄여도 작동하는 부시입니다. 금속 타입의 무급유 부시는 윤활유가 없어도 금속 자체가 윤활을 대신하거나 윤활유를 함침시킨 금속을 사용하여 윤활유를 공급하지 않아도 좋습니다.

금속 타입 무급유 부시의 장점

금속 타입 무급유 부시의 장점은 여러 가지가 있습니다. 우선, 고속으로 회전할 때 진동이나 소음이 롤러 베어링보다 작습니다. 이는 기계의 안정성과 운전 환경의 쾌적성을 높이는 데 기여합니다. 또한 금속 부시는 얇고 콤팩트하게 제작할 수 있어 기계의 경량화를 꾀할 수 있습니다. 이는 연료 효율성 개선과 같은 경제적 이점을 제공합니다.

또한, 금속 무급유 부시는 비교적 고온이나 저온에서도 사용할 수 있습니다. 이로 인해 다양한 산업 분야에서 활용도가 높아집니다. 예를 들어, 고온의 환경에서 작동하는 기계나 장비에서도 안정적으로 사용될 수 있습니다.

금속 타입 무급유 부시의 단점

그러나 금속 무급유 부시에도 단점이 존재합니다. 금속을 부식시키는 약품을 사용하는 환경에서는 사용할 수 없습니다. 이는 화학 공장이나 특정 제조 공정에서의 사용을 제한할 수 있습니다. 또한 철을 사용하는 경우, 물이 닿으면 녹이 슬기 때문에 물 속에서는 사용할 수 없습니다.

그리스를 윤활유로 봉입한 경우, 온도 차가 급격한 장소나 공기가 없는 장소에서는 기름이 용해되어 사용할 수 없습니다. 예를 들어, 우주와 같이 극한의 환경에서는 금속 무급유 부시가 적합하지 않을 수 있습니다.

금속 타입의 종류별 특징

금속 타입 부시에는 소결, 주철, 동합금과 같은 3가지 타입이 있습니다. 각각의 특징을 표1에 정리했습니다.

종류	특징
소결	소결된 금속 사이에 윤활유를 함침시켜 마찰열로 녹아 내린 윤활유가 마찰 저감을 돕는다. JIS Z 2550에 ‘순철계’, ‘철-동계’, ‘철-청동계’, ‘철-탄소-흑연계’, ‘청동’, ‘청동계’ 등 6종류의 소결 재료가 규정되어 있다. 일반적으로는 경부하에서 고속 회전하는 경우에 사용된다.
주철	주물 자체의 공간에 윤활유를 함침시킨다. 윤활유가 마찰열로 인해 부시 표면에 녹아 내리고 접동면에 유막을 생성시켜 마찰을 저감시킨다. 고온의 장소에서 사용된다.
동합금	원통 형상의 홀을 뚫어 윤활유를 충전한 그래파이트를 매립했다. 그래파이트는 자기 윤활성이 있는 재료로 금속 간 마찰에 대해 윤활유를 대신한다. 내고온성, 내충격성이 뛰어나며 고하중이고 저속 운동인 영역에서 사용된다.

소결 부시의 특징

소결된 금속 부시는 금속 사이에 윤활유를 함침시켜 마찰열로 녹아 내린 윤활유가 마찰 저감을 돕습니다. 소결 부시는 일반적으로 경부하에서 고속 회전하는 경우에 사용됩니다. 소결 부시는 다양한 재료로 제작될 수 있으며, JIS Z 2550에 따라 ‘순철계’, ‘철-동계’, ‘철-청동계’, ‘철-탄소-흑연계’, ‘청동’, ‘청동계’ 등으로 분류됩니다.