본 연구는 수명이 만료되거나 파손되어 폐기된 중형 자동조심 롤러베어링의 재제조 공정기술 개발에 관한 것이다. 주목적은 상기 베어링을 신품 베어링과 유사하거나 향상된 성능 및 수명을 갖도록 하는 것이다.
현재 베어링을 재제조 하고 있는 대표적인 업체들은 NSK, FAG, SKF, NTN, TIMKEN, NACHI, KOYO, BRENCO 등이 있다. AAR(Association of American Railway)에서는 철도용 롤러베어링의 재제조 공정을 표준으로 규정하고 있고, NASA에서는 [제트엔진, 헬리콥터 감속기]의 롤러베어링 재제조 방법을 보유하고 있다. 선문대학교에서는 표면개질 기술을 활용한 [베어링 재제조] 특허를 출원하여 베어링 재제조 분야로의 진입을 목표로 하고 있다. 본 연구에서 다룰 자동조심 롤러베어링 재제조를 통해 선문대학교의 베어링 재제조 특허가 범용 가능한 특허라는 것을 검증할 예정이다. 그리고 파손 되거나 수명이 다한 중형 자동조심 롤러 베어링의 내륜, 외륜의 레이스홈 파손 조사, 분리 등을 하고 폐기된 자동조심 롤러베어링의 구면 롤러, 내륜, 외륜의 레이스홈에 누적 되어 있는 피로를 회복하기 위해서 UNSM 처리 및 바렐 가공 방법을 이용했다.
먼저 페기 된 베어링을 수집해서 파손 조사 및 분리한다. 파손 조사는 폐기 된 자동조심 롤러베어링을 분해하기 전후로 하고 분해하기 전에는 육안 조사하고 분해 후에는 베어링의 내륜 및 외륜의 레이스홈, 롤러의 표면을 현미경 조사한다. 조사 결과를 가지고 파손 상태에 따라서 등급을 매겨 분리 한다. 이번 재제조 방법에서는 자동조심 롤러베어링의 분해 및 조립 방법, 세척 방법, 가공 방법, 역설계 등을 했다. 또는 수명이 다 되거나 파손 된 자동조심 롤러베어링의 내륜 및 외륜의 레이스홈에 폴리싱을 하고나서 UNSM 기술 적용, 구면 롤러에 바렐 연마 가공 방법 등을 적용하였다.
연구의 시험에서는 개발 된 베어링 재제조 공정 기술을 검증하기 위해서 재제조 된 FAG 24020-S-MB 자동조심 롤러베어링을 새것과 중고 베어링으로 구분하여 성능 및 수명 비교 실험을 진행하였다.
시험베어링1번:신품 자동조심 롤러베어링
시험베어링2번:신품 자동조심 롤러베어링에 UNSM 처리 적용
시험베어링3번:폴리싱을 이용한 재제조 자동조심 롤러베어링
시험베어링4번:UNSM 기술을 이용한 재제조 자동조심 롤러베어링
4가지의 시험의 결과로 UNSM 기술을 적용한 새 자동조심 롤러베어링 또는 UNSM 기술을 이용한 재제조 자동조심 롤러베어링의 cycle, time, vibration, friction torque 등의 결과 값이 우수하게 나왔다. 시험 결과는 다음 표와 같다.
자동조심 롤러베어링 수명 검증시험 결과


Specimen
Cycles to failure
[cycle]
Vibration[G],average
Friction Torque[Nm]
,average
Time [hr]
1
신품
645,400
0.108
40.25
53:47
2
신품 / UNSM적용
1,000,000이상
0.053
39.20
83:20
3
폴리싱 / 재제조
353,200
0.063
44.19
29:26
4
UNSM적용 / 재제조
691,500
0.046
40.22
57:37


자동조심 롤러베어링 수명 검증시험 결과 위의 표과 같이 UNSM기술을 적용한 재제조 베어링의 피로수명은 691,500사이클로 신품의 645,400 사이클 보다 높은 결과로 나타났다. 또한 평균 진동값은 0.046G 로 신품에 UNSM처리를 한 것(0.053G) 보다 낮은 수치를 나타내었다.
신품에 UNSM처리를 한 베어링은 1,000,000사이클 이상의 수명으로 UNSM처리의 효과가 가장 크게 나타났으며,평균 진동값 또한 신품의 0.108G 보다 절반 가량 낮은 0.053G로 나타났다.
UNSM기술을 적용한 베어링은 재제조, 신품에 상관없이 피로수명이 크게 늘어나는 것으로 나타났으며, 진동값과 마찰토크가 상대 시편대비 모두 감소되었다.