In this thesis, friction tests were conducted using ball-on-disk type apparatus to investigate the friction behavior of textured surface in unlubricated state. Test specimens were SUJ2 bearing steel ball and SM45C steel disk. Square arrays of circular micro-dimples were created on the surface of SM45C steel disk specimen by Nd:YAG Laser. Friction tests were performed for the disk specimen with various micro-dimple conditions and were also conducted for the variation of normal loads(6.38 N, 29.43 N, 49.05 N) and relative velocities(0.02 m/s, 0.05 m/s, 0.1 m/s, 0.5 m/s). The micro-dimple conditions for experiments were as follows ; 3 kinds of diameter(75 μm, 100 μm, 190 μm), 3 kinds of depth(7 μm, 15 μm, 30 μm) , 4 kinds of area density(10 %, 20 %, 30 %, 40 %). As results, the coefficients of friction were obtained under experiment condition. After tests the surface of disk specimens was observed by an optical microscope.
The results showed that friction coefficient of textured surface was lower than that of non-textured surface and the deeper depth of micro-dimple was, the lower friction coefficient obtained at the same diameter of micro-dimple in unlubricated state. Area density of micro-dimple had an effect on the friction coefficient. It was also found that friction coefficient generally decreased with an increase of normal load and relative velocity.
본 논문에서는 무윤활 상태에서 미세공이 가공된 표면의 마찰 거동을 연구하기 위해 볼 온 디스크 형태의 실험장치를 이용하여 마찰 실험을 수행하였다. 실험 시편은 SUJ2 베어링 강구와 SM45C 스틸 디스크 사용하였다. Nd:YAG 레이저를 사용하여 정사각형 배열의 미세공을 SM45C 스틸 디스크 시편 표면에 가공하였다. 마찰 실험은 다양한 미세공의 조건에서 수행되었으며 또한 수직 하중(6.38 N, 29.43 N, 49.05 N)과 상대 운동 속도(0.02 m/s, 0.05 m/s, 0.1 m/s, 0.5 m/s)변화에 대해서도 수행되었다. 실험을 위한 미세공의 조건은 3가지 종류의 미세공 직경(75 μm, 100 μm, 190 μm)과, 깊이(7 μm, 15 μm, 30 μm) 그리고 4가지 종류의 면적 밀도(10 %, 20 %, 30 %, 40 %)를 실험 변수 조건으로 하였다. 실험 결과로서 각 실험 조건에서의 마찰 계수를 구하였다. 실험 후 광학 현미경을 사용하여 디스크 시편의 표면을 관찰 하였다. 실험 결과 미세공이 가공된 표면의 마찰 계수가 미세공이 가공되지 않은 표면보다 더 낮은 것을 알 수 있었다. 또한 건조 마찰 상태에서 미세공의 직경 조건이 동일할 때 미세공의 깊이가 깊을수록 마찰 계수가 낮아지는 경향이 있는 것을 확인 할 수 있었으며 미세공의 면적 밀도가 마찰 계수에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 수직 하중과 상대 운동 속도가 증가할수록 마찰 계수가 작아지는 경향이 있는 것을 알 수 있었다.
