기계/재료

사용수명을 50% 이상 향상시킬 수 있는 고성능 스프링강 개발

발행일 : 2020 / 03 / 12

양저우(揚州)대학교 기계공학대학 류청(劉澄) 연구팀은 새로운 공정기술을 활용해 양질의 고성능 스프링강을 성공적으로 개발하였다. 해당 스프링강의 경도(hardness), 피로강도, 압축성능 등은 유럽·미국의 기존 스프링지수를 전부 초과하여 향후 첨단기계, 항공우주, 해양 등 중하중 조건의 장비에 중점적으로 응용될 전망이다.

접시스프링 및 밸브스프링은 동작기계의 주요 부품이다. 현재 중국 내에서 생산되는 접시스프링 및 밸브스프링은 보편적으로 강도가 낮고 탄성인성이 떨어지며 피로성능이 부족한 등 문제가 있는데 이는 흔히 스프링의 사용수명을 떨어뜨림과 아울러 갑작스러운 조기 실효 및 균열을 쉽게 발생시켜 기계 고장, 자동차 시동정지 심지어 엔진연소 등을 초래할 수 있다.

연구팀은 새로운 멀티스텝 저온등온 담금질 공법을 활용하고 다상(multiphase) 나노구조 공명강인화 원리를 이용해 초강, 초경, 양호한 압축성능, 녹색 에너지절약형 생산라인을 구비한 양질의 스프링강을 제조하였다. 또한 이론적 모델링 및 공정 디버깅을 통해 상(phase)별 성분 배합비가 일정한 스프링 제품을 획득함으로써 우수한 종합성능을 확보하였다.

연구팀이 개발한 신형 접시스프링 제품은 업계의 10t 하중 압축성능 요구를 만족시킬 뿐만 아니라 경도, 강도, 피로수명 등도 기존 중국 내 접시스프링을 초과하였는데 이는 중국 외 최상급 고성능 제품에 뒤지지 않는다. 연구팀이 채택한 공정가열 과정은 작업인원수와 환경오염을 줄였고 녹색, 친환경, 고효율 지속가능한 발전의 산업목표를 달성하였다.

해당 성과와 생산 공법기술은 양저우허웨이(核威)접시스프링제조유한회사에 시범 응용되었는데 제품의 사용수명은 기존 중국 내 기타 스프링제품에 비해 50% 이상 향상되었다.

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