1,500마력 변속기 최초생산품 내구도시험 고장원인분석
Failure Analysis of the First Article Endurance Tests of 1,500 HP Transmission
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초록
본 연구에서는 K2전차용 1,500마력 변속기의 최초생산품 내구도시험 간 식별된 결합현상에 대한 고장원인분석을 실시 하였다. 총 6회의 최초생산품 내구도시험 동안 발생한 결합현상, 원인, 조치내용과 개발단계에서의 유사결함 발생여부에 대 해 종합적으로 검토하여 정리하였다. 특히, 6차 내구도시험에서는 규격범위에 미달되는 오일압력 저하가 확인되어 단계별 원인검토를 수행하였고, 오일압력 저하 원인 중 한 가지로 추정되는 변속장치 내부 볼트에 대한 손상원인분석을 수행하였 다. 전자주사현미경으로 볼트 파단면을 관찰한 결과, 뚜렷한 연성파괴 흔적과 뚜렷하지는 않지만 피로균열의 전파 흔적이 확인되었다. 그리고 파손된 볼트의 기계적 물성치 및 미세조직적 특성은 요구조건을 충족하였다. 반면에 치수정밀도 측면에 서 일부 볼트 목 부위 반경이 도면 치수를 미충족이 확인되었으며, 일부 볼트의 머리부 형상도 도면 치수를 충족하지 못하 는 것이 확인되었다. 설계 측면에서 검토해 본 결과 최악조건에서의 볼트 머리부 안전율이 약 1로 계산되어 다소 부족함이 확인되었다. 또한, 볼트와 조립되는 상대품(압력관)의 모서리가 볼트 목 부위와 간섭 발생이 가능하므로 조립공정 개선이 필 요험을 확인하였다. 따라서, 치수정밀도 미충족 볼트의 혼재, 최악조건에서의 안전율 미흡과 조립 시 정련불량 등과 같은 요 인들이 복합적으로 작용하여 결과적으로 볼트 파손과 변속장치 클러치 오일 압력저하 현상이 발생된 것으로 추정된다. 본 연구는 향후 유사사례 재발방지를 위한 참고자료로서 활용이 기대된다.
Abstract
In this study, failure analysis was carried out to investigate the occurrence of failure during the first article endurance tests of the 1,500 HP transmission for K2 MBT (Main Battle Tank). The occurrences. root causes, follow-up actions, and similar fallures during the development phase were comprehensively investigated and summarized during a total of six times endurance tests for the first article, In particular, the phased inspection was carried out to reveal the root cause of failure since an oil pressure drop below the specification range was observed in the 6th endurance test. The failure analysis of the bolt was conducted because the bolt failure was expected to be one of the causes of the oil pressure drop. As a result of the fractured surface observation of the bolt by SEM (Scanning Electron Microscope), obvious evidence of ductile fracture and some unapparent traces of fatigue crack propagation were observed, Furthermore, the mechanical properties and microstructural characteristics of the fractured bolt were found to fulfill the requirements of drawing. On the other hand, some of the bolts' neck rounds were below the dimensional requirement of drawing, and some of them were not satisfied with the requirements of the bolts' head shape in terms of dimensional accuracy. From a design point of view, the safety factor of the bolt head was found to be slightly insufficient because the safety factor was calculated as approximately 1 in the worst case. In addition, the assembly procedure requires improvement since the corner edge of the counterpart (pressure disc), which is fastened to the bolt, is likely to interfere with the neck of the bolt. Therefore, it was predicted that complexly entwined factors, such as the mixing of the bolts with insufficient dimensional accuracy, the relatively low safety factor of the bolt head in the worst case scenario, and misalignment of the bolt and counterpart during assembling process, would finally result in bolt failure and an oil pressure drop of the clutch in the range pack. The present investigation expected to serve as a reference for preventing the recurrence of similar cases in the future,