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기어의 이는 대단히 나쁜 조건에서 사용된다. 기어의 이는 큰 회전력을 전달하고 또한 마멸에 견디어 내지 않으면 안되므로 강도가 높아야 한다.
이의 모양이 약간만 변화하더라도 기어의 맞물림이 원활하게 행해지지 않는다. 따라서 기어용 강은 그 요구에 적응 할 수 있는 성질을 갖추고 있지 않으면 안되며. 기어는 각각의 용도에 맞게 철계재료, 비철계 금속재료 또는 플라스틱 재료 등 여러가지 재료로 만들어지며, 재료의 종류나 열처리의 차이에 따라 기어의 강도도 달라진다

비교적 경력용 기어 즉 이의 압력이 작고 저속인 기어는 탄소강으로 제작된다. 강력용기어(이의 압력이 크고 고속용인 것)는 합금강으로 만들어진다.
사용조건이 대단히 가혹해서 사용중 충격이 걸리는 것과 같은 기어는 침탄강 특히 합금표면 경화용강 등으로 만들어진다.
일반적으로 적용하는 기어의 재료는 다음과 같다

대표적인 열처리방법

열처리란 금속재료에 필요한 조직 및 성질을 부여하기 위하여 실시하는 가열 및 냉각조작을 말하며 , 특히 냉각방법에 따라 조직 및 성질이 여러가지로 변화한다.
열처리는 불림, 풀림, 담금질,뜨임, 표면경화로 나눈다.
각종 열처리를 실시함으로써 강은 단단해지며 기어의 강도는 향상, 특히 치면강도는 큰 폭으로 올라간다.
기어의 열처리법은 사용재료와 분리해서 생각할 수 없다. 또 기어는 치형의 종류에 의해서 가공방법의 제한을 받고 더욱이 기어의 정도와 함께 관련해서 열처리방법이 정해진다.
따라서 치형, 정도 등을 공통적으로 할 수 있고 열처리방법도 자유로 선택되는 경우에는 설계식 중에서 치형의 굽힘 강도 치면의 마모 및 피칭강도를 만족할 수 있는 것과 경험적으로도 최량의 것을 선택하면 좋다.
이외에 윤활등의 조건과 마모강도에 대한 수명의 관계에서는 적당한 재료 및 열처리법이 선택된다.
열처리방법은 강이 함유하고 있는 탄소 (C) 량에 다음 표를 참조한다.

열처리법은 다음과 같이 나누어진다.

열처리 종류	설명
불림 normalizing	불림이란 강의 결정체를 미세화하고 조직을 균일하게 하기 위하여 실시하는 열처리. 목적은 전가공의 영향인 강의 내부응력을 제거, 압연등의 소성가공에 의해 생긴 섬유조직을 해소.
풀림 annealing	풀림이란 강의 연화, 결정조직의 조정, 내부응력의 제거, 냉간 가공성 및 절삭성의 개선 등을 위하여 실시하는 열처리. 그 목적에 따라 완전 풀림, 연화 풀림, 응력제거 풀림, 항온 풀림, 중간 풀림 등이 있다. ① 응력제거 풀림 - 조직을 바꾸지 않고 내부응력을 줄이는 풀림 ② 변형제거 풀림 - 강재등에 발생한 변형을 제거하기 위하여 하중을 걸어 실시 ③ 중간 풀림 - 냉간가공 도중에 다음 가공을 쉽게하기 위하여 가공 경화한 재료를 연화시킬 목적으로 실시
담금질 quenching	강을 고온으로 가열한 후에 급냉하는 것으로, 강을 단단하고 강하게 한다. 냉각조건에 따라 수냉, 유냉, 공랭이 있으며 담금질한 후에는 반드시 뜨임을 실시한다.
뜨임 tempering	담금질 경화후, 다시 가열하여 적절한 속도로 냉각하는 열처리. 담금질 한 후에는 반드시 뜨임을 실시하며, 뜨임의 주요목적은 경도의 조정 ,인성의 부여 및 내부응력의 제거임 . 뜨임의 온도에 따라 [ 고온 뜨임 ] 과 [ 저온 뜨임 ] 이 있으며. 뜨임의 온도가 높을수록 경도는 감소하지만 인성은 증가한다 . 조질의 경우에는 고온 뜨임을 실시하며, 고주파 열처리, 침탄 열처리 등의 표면경화 처리 후의 뜨임은 저온 뜨임이다
조질	담금질과 뜨임 (고온)을 조합하여 강의 경도 / 강도 / 인성을 조정하는 열처리. 조질 후 제품을 기계가공 할수 있을 정도로 경도를 조정한다. . 조질경도의 기준은 아래와 같다 . S45C （기계구조용 탄소강） 200 ～270 HB SCM440（기계 구조용 합금강） 230 ～270 HB
침탄 열처리	저탄소강의 표면을 침탄(탄소를 스며들게 함)시켜 고탄소 상태로 하여 담금질하여 탄소가 침입한 표면을 특별히 단단하게 하는 열처리. 담금질후 뜨임(저온)을 하여 경도를 조정
고주파 열처리	0.30% 이상의 탄소를 함유한 강을 유도에 의해 가열하여 표면을 단단히 하는 담금질 방법. 기어를 고주파 담금질하는 경우, 치면 및 이끝의 경도를 높일 수 있어도 이뿌리의 경도는 올릴 수 없는 경우가 있다 . 일반적으로 고주파 담금질에 의한 변형으로 기어정밀도 저하 . S45C 제품을 고주파 담금질하는 경우에는 아래 경도를 참고 . · 담금질경도 45~55 HRC · 유효경화층 깊이 1~2mm

기어의 윤활

기어 윤활의 목적은 주로 2 가지가 있습니다.

1. 치면 사이의 미끄럼을 좋게 하는 것 .즉 , 동마찰계수 μ의 값을 작게 하는 것이다.
2. 치면 사이에서 일어나는 회전마찰 및 미끄럼마찰 손실에 의한 온도상승을 억제할 것, 즉 , 기어를 냉각하는 것이며, 이 2 가지를 만족할 수 있도록 기어의 윤활법과 윤활유의 종류를 선정하여 기어의 윤활고장을 방지해야 한다.

기어의 윤활법

기어의 윤활법을 크게 나누면 다음의 3 가지로 분류할 수 있다. (1) 구리스 윤활법 (2) 끼얹기 윤활법 ( 유욕식 ) (3) 강제 윤활법 ( 순환급유방식 )

기어는 사용조건에 따라 적당히 선정해야 한다. 윤활선정의 기준이 되는 것은 주로 기어의 원주속도(m/s) 및 회전수 (rpm)이다. 위의 윤활법을 이 원주속도의 고저로 분류하면 , 저속에서는 구리스 윤활법 , 중속에서는 끼얹기 윤활법 ,고속에서는 강제 윤활법을 사용하는 것이 일반적이나, 이것은 어디까지나 기준일 뿐이며 , 예를 들어 상당한 원주속도의 범위까지 유지관리 등의 이유로 구리스 윤활법을 사용하는 경우도 있다.

아래표에는 이 3 가지의 윤활법에 의한 원주속도 범위의 기준을 보여주고 있다 .
저속 , 경하중의 기어에서는 구리스 윤활도 가능하지만 특히 개방형에서의 사용시에는 정기적인 구리스 보급이 중요하다 .
윤활유는 장기간 사용하면 열화하거나 유량이 감소되므로 정기적으로 확인하여 교환 또는 보충이 필요하며, 기름이 떨어지거나 부적절한 윤활유를 사용하면 치면의 늘어붙음 , 긁힘 등 치면 손상의 원인이 되고 있다 .
고속, 중하중으로 사용하는 기어 및 마모되기 쉬운 웜기어 ,나사기어에서는 윤활유의 종류, 양 및 윤활방법의 선정에 충분히 주의해야 하며, 특히 윤활유의 선정은 매우 중요합니다.

평기어 및 베벨기어의 원주속도 범위（m/s）	웜기어의 미끄럼속도 범위 （m/s）

구리스 윤활법

개방기어 및 밀폐된 기어박스에서 그 원주속도가 비교적 저속인 경우에 사용한다 .
구리스 윤활법에서 주의해야 하는 문제점이 여러가지 있습니다만 , 여기서는 3 가지를 제시한다 .

◎ 적절한 점도의 구리스를 선정 .특히 밀폐된 기어박스에서는 구리스가 유효하게작용하도록 유동성이 좋은 것이 적합 .
◎ 고부하 , 연속운전에는 맞지 않다 .구리스는 오일 만큼의 냉각효과는 없으므로 고부하, 연속운전에 사용하는 경우 , 온도상승이 문제가 될 수 있다 .
◎ 적당량의 구리스를 사용 .구리스가 너무 적으면 윤활효과를 기대할 수 없습니다 . 반대로 밀폐된 기어박스에서 봉입하는 구리스가 너무 많으면 교반손실이 커진다 .

끼얹기 윤활법 ( 유욕식 )

어박스에 담아 놓은 윤활유를 기어의 회전에 따라 날리게 하여 그 기름에 의해 기어나 베어링을 윤활하는 방법으로. 저속으로 이 끼얹기 윤활법을 사용하는 경우는 원주속도 3m/s 이상인 것이 바람직하다 .
끼얹기 윤활법 ( 유욕식 ) 에서 주의해야 하는 문제점은 여러가지 있지만 , 여기서는 유면의 높이와 기어박스의 한계온도에 대하여 설명한다 .

① 유면의 높이

사용하는 기름의 양이 너무 많으면 교반손실이 커집니다 . 너무 적으면 윤활효과나 냉각효과는 기대할 수 없다 .
다음은 적절한 유면높이의 기준을 제시한다

②기어박스의 한계온도

기어박스의 온도는 기어나 베어링의 마찰손실이나 윤활유의 교반손실에 의해 상승한다.
이에 따라 각종 악영향이 발생고 있으며. 예를 들면.
· 윤활유의 점도 저하
· 윤활유의 열화
· 기어박스 , 기어 , 축 등의 변형
· 백래시의 감소

최근에는 기술의 진보에 따라 고성능의 윤활유가 많이 나오므로 상당한 온도까지 사용할 수 있게 되었지만 , 기준으로는 80℃ ~90℃정도가 한계온도이다 .
이 한계온도를 넘기려면 기어박스의 방열성을 좋게 하기 위한 팬을 부착하거나 축에 팬을 설치하여 송풍 , 냉각하는 것이 필요하다

기어의 종류	평기어 및 헬리컬 기어		베벨기어	웜기어
기어의 배치	수평축	수직축	수직축(수평축)	웜(상)	웜(하)
유면높이 레벨

여기서 h= 전체 이높이 , b= 치폭 , d2= 웜휠의 기준원지름 , d1= 웜의 기준원지름

강제 윤활법

이 강제 윤활법은 펌프에 의해 물림부위로 윤활유를 급유하는 방법으로 급유방법에 따라 적하식 , 분사식 , 분무식의 3 가지로 분류 .
적하식 - 파이프로 윤활유를 물림부위에 공급하는 방식 .
분사식 - 노즐로 윤활유를 물림부위에 분사하는 방식 .
분무식 - 압축공기에 의해 안개상태로 한 윤활유를 물림부위에 분무하는 방식.

이 강제 윤활법은 오일탱크 , 펌프 , 필터 , 배관 , 기타 일련의 여러가지 장치가 필요하므로 특수한 고속 , 대형 기어장치에 사용한다 .
이 방법에 의하면 필터로 여과하고 쿨러로 냉각한 적정점도의 윤활유를 물림부위로 적당량만 보낼 수 있으므로 기어의 윤활법으로서는 가장 좋은 방법이다 .