유압 실린더 캐비테이션 이해 및 예방: 시스템 보호

유압 실린더 캐비테이션은 모든 유압 시스템의 악몽으로, 결국 유압 시스템 내 중요(그리고 고비용) 구성 요소를 파괴할 일련의 손상 문제를 연쇄적으로 유발합니다. 대부분의 사람들은 캐비테이션 문제를 펌프와 모터와 연관시키지만, 캐비테이션은 유압 실린더에서도 문제가 될 수 있습니다. 캐비테이션 손상을 최소화하거나 제거하기 위해서는 그것이 어떻게 작동하는지, 어떤 종류의 손상을 초래하는지 아는 것이 좋은 출발점입니다. 그러나 캐비테이션 문제를 다루는 가장 현명한 접근 방식은 예방 조치를 취하는 것입니다.

캐비테이션의 정의

캐비테이션에 대한 가장 단순한 설명은 액체 내에 기포 형태로 갇힌 기체가 존재하는 것입니다. 유압 시스템 및 펌프나 실린더 같은 구성 요소의 경우, 관련된 액체는 압력을 전달하는 유압 유체입니다. 유압 실린더에서 유체가 전달하는 압력은 버튼 하나로 수천 파운드를 이동시킬 수 있는 직선 작동에 사용됩니다. 분명히 매우 높은 압력이 관련됩니다.

용해된 가스나 증기로 채워진 기포는 압력이 유체 온도에 대한 포화 증기 압력에 가까워지면 형성되고 성장하기 시작합니다(예: 유체의 국부적 비등). 실린더의 경우 유체가 대기압 이하로 떨어지기만 하면 기포가 형성됩니다.

이 기포들이 스스로 붕괴(파열)될 때 소음, 열, 심각한 표면 손상, 효율 및 생산성에 대한 부정적 영향이 발생합니다. 본질적으로 기포는 인접한 금속에 충격을 주는 마이크로제트를 생성하는 강력한 기계적 충격을 만듭니다. 그 파열은 기포가 저압 영역에 도달하여 내부의 증기가 응축될 때 발생합니다. 금속이 캐비테이션 침식, 캐비테이션 마모, 캐비테이션 피팅으로 알려진 과정에서 마모되기 시작합니다.

캐비테이션은 공기가 유압 유체 내에 갇혀 있을 때(에어레이션 현상) 발생할 수도 있습니다. 압력이 증가하면(예: 유압 실린더에서 로드가 엔드 캡에 접근할 때) 기포가 격렬하게 터집니다. 유압 실린더에서 캐비테이션은 피스톤이 빠르게 연장될 때 캡 측에서 가장 자주 발생하며, 특히 오버러닝 하중을 정지하려 할 때 발생합니다. 또한 로드가 아래를 향하면서 끝단에 무거운 인장 하중을 지지할 때도 발생합니다. 일부 전문가들은 이것이 진정한 캐비테이션이 아니라고 주장하지만 그 효과는 동일합니다.

캐비테이션 인식

유압 실린더에서 캐비테이션을 감지하는 가장 쉬운 방법 중 하나는 소리입니다. 캐비테이션 기포가 파열될 때 심한 덜거덕거리는 소리로 들립니다. 또한 캐비테이션의 영향을 받는 부품 표면에서 피팅을 발견할 수 있습니다. 유압 실린더의 경우 로드 표면과 실린더 내부 표면에서 발견될 수 있습니다.

캐비테이션이 일으키는 문제들

캐비테이션은 유압 시스템 전체와 유압 실린더에 여러 문제를 초래할 수 있습니다. 여기에는 중요 표면의 가속 마모, 실 실패, 원치 않는 열 발생, 유압 오일 품질 저하, 윤활 문제 등이 포함됩니다.

가속 표면 마모

캐비테이션이 일으키는 가장 심각한 문제 중 하나는 표면 마모로, 때로는 피팅(pitting)이라고도 합니다. 증기 기포가 거의 분자 수준에서 파열되어 믿을 수 없을 만큼 작은 영역에 엄청난 힘을 방출한다는 점을 명심하십시오. 이로 인해 인접한 기포 근처 표면에서 금속을 제거할 만큼 높은 응력이 발생합니다. 결과는 표면 피팅과 내부 생성 오염 물질 형태의 고도로 가속된 마모입니다. 표면에서 제거된 금속 입자는 시스템 내에 남아 더 많은 캐비테이션 기포 형성을 유발할 수 있습니다.

조기 실 실패

또한 표면 마감이 많은 애플리케이션, 특히 유압 실린더에서 중요한 요소임을 명심하십시오. 유압 실린더용 적절한 실을 선택할 때 로드 표면 마감이 중요합니다. 로드가 캐비테이션으로 인해 피팅을 겪고 있으면 실의 조기 마모를 초래합니다. 실이 마모되기 시작하면 유압 유체가 새어 나와(성능 저하) 먼지, 수분 같은 환경 오염 물질이 내부로 들어올 수 있습니다.

과도한 열 발생

기포 파열은 최대 5,000°F(약 2,760°C)까지 높은 온도를 유발합니다. 또한 표면이 손상되면 유체가 흐를 때 마찰이 증가합니다. 그 마찰은 시스템 손실과 효율 저하뿐만 아니라 원치 않는 열 발생도 초래합니다. 이것이 과도한 열이 캐비테이션의 강력한 지표가 될 수 있는 이유 중 하나입니다.

유체 품질 저하

캐비테이션으로 인한 고온 때문에 유압 유체는 열화(유체 품질의 전반적 저하)를 겪을 가능성이 매우 높습니다. 과도한 열과 고온은 유체가 정상보다 빠르게 노화되게 하고, 존재하는 첨가제에 심각한 영향을 주며, 유체 점도를 낮춥니다.

윤활 부족

유압 유체 내 기포의 존재는 윤활 부족을 초래할 수 있으며, 이는 금속 대 금속 접촉과 조기 마모로 이어집니다. 이 유형의 마모는 캐비테이션 파열과 폭발로 직접 결과하는 것과는 다른 형태를 취합니다. 피팅보다는 금속 부품의 움직임과 일치하는 패턴의 마모 자국처럼 보일 것입니다.

캐비테이션 예방

캐비테이션 예방 수단 중 하나는 온도 제어입니다. 유압 유체가 너무 점성이 높으면 압력 강하가 더 큰 문제가 됩니다. 이 점도 증가는 이상적인 온도보다 낮은 유압 유체 온도 결과일 수 있습니다. 또한 고온과 저압이 결합되면 캐비테이션을 유발할 수 있으므로, 유압 유체가 이상적인 작동 온도에 최대한 가깝도록 주의해야 합니다. 경우에 따라 이는 유압 파이프를 직사광선으로부터 단열하는 것만큼 간단할 수 있습니다.

배관 손실은 캐비테이션에 기여할 수 있으며, 너무 많은 피팅 사용, 파이프 라이너 또는 흡입 파이프 붕괴, 파이프 내부로 돌출된 가스켓, 시스템에 비해 용량이 너무 큰 교체 펌프, 파이프 내부 표면의 고체 축적 같은 문제에서 기인합니다.

유압 실린더에 특히 적용 가능한 또 다른 캐비테이션 예방법은 공기가 유압 시스템에 유입되는 것을 방지하는 것입니다. 예를 들어, 유압 시스템과 일부 구성 요소는 채워지거나(또는 재충전된 후) 적절히 에어 벤딩(air bleeding)되어 시스템 내 갇힌 공기를 배출해야 합니다. 시스템에 추가 유체를 주입할 때는 튀거나 교반되지 않게 부드럽게 주입해야 합니다. 둘 다 공기가 유체에 혼입되게 할 수 있습니다. 또한 부적절하게 설계된 유압 탱크는 유압 유체 내 공기 포집을 의도치 않게 조장할 수 있습니다.

유압 유체 내 오염 입자의 존재는 캐비테이션 기포 형성의 기점이 될 수 있으므로, 유압 유체를 깨끗하게 유지하고 시스템을 오염 물질로부터 자유롭게 하는 것이 훌륭한 출발점이 될 수 있습니다. 이는 필요에 따라 유압 필터 교체, 시스템에 유입되는 유압 유체 여과, 누유 즉시 처리 등을 포함합니다.

캐비테이션으로 인한 손상 수리

부품이 캐비테이션으로 표면 손상을 입었을 때 수리는 종종 불가능합니다. 로드와 실린더 같은 원형 기하학을 가진 부품의 경우, 피팅 손상이 발견될 때는 이미 너무 깊어서 연마로는 해결되지 않습니다. 로드와 실린더는 매우 엄격한 표면 조건과 기하학적 공차를 충족해야 하기 때문입니다. 손상이 빨리 발견되지 않는 한, 손상된 구성 요소를 교체하는 것이 더 현명할 것입니다. 캐비테이션의 부작용으로 손상된 실의 경우 실 립 교체만으로 충분할 수 있습니다.

결론

캐비테이션은 피팅 형태의 가속 표면 마모, 조기 실 실패, 원치 않는 열 발생, 유압 유체 품질 저하, 추가 마모로 이어지는 윤활 부족 등 엄청난 손상을 초래합니다. 캐비테이션을 다루는 가장 좋은 방법은 그것이 장비 표면(유압 실린더 포함)에 큰 피해를 입히면 수리가 극도로 어렵거나 불가능해지므로 예방 조치를 취하는 것입니다. 캐비테이션에 대한 예방 조치가 가장 현명한 행동 방침이며, 종종 기본 유지보수 원칙(예: 시스템에서 공기 빼기, 유압 유체 여과)을 포함할 수 있습니다. 유압 실린더가 덜거덕거리는 소리를 내거나 정상보다 뜨거워지기 시작하면 점검받을 때입니다.

MAC Hydraulics

MAC Hydraulics에서는 고도로 숙련된 팀이 유압 시스템 및 구성 요소(유압 실린더 포함)를 유지보수, 트러블슈팅, 수리할 수 있습니다. 당사의 수리 서비스에는 실 교체, 로드 연마, 튜브 호닝이 포함되며, 24시간 실링 픽업 및 배송 서비스도 제공합니다. MAC Hydraulics는 최첨단 제작 시설을 통해 맞춤형 실린더, 튜브, 로드를 제조할 수 있으며 건설, 재활용, 제조, 렌탈, 항공, 폐기물 처리 등 다양한 산업의 모든 브랜드 장비를 서비스합니다. 캐비테이션과 일치하는 증상을 겪고 계시다면 원인을 추적하고 재발 방지를 도와드리겠습니다. 지금 MAC Hydraulics에 문의하십시오 모든 유압 실린더 니즈를 위해!