유압 실린더의 가장 일반적인 고장은 유압 유체 누출로, 산업 및 모바일 애플리케이션에서 모든 실린더 관련 다운타임의 40-60%를 차지합니다. 이 고장은 주로 마모되거나 손상된 씰, 정렬 오류 또는 표면 성능 저하로 인해 발생하며 시스템 효율성, 유체 소비 및 환경 준수에 직접적인 영향을 미칩니다. 아래는 이 핵심 고장 모드, 근본 원인, 관련 2차 고장 및 산업 수준의 예방 전략에  

 

 

1. 코어 고장: 유압 유체 누출  

유압 누출은 유체가 밀봉된 챔버(캡 엔드, 로드 엔드)에서 빠져나갈 때 발생합니다. 실린더, 압력 유지 및 힘 출력을 방해합니다. 위치와 근본 원인에 따라 분류되며, 인감 관련 문제가 가장 만연합니다.  

 

1.1 주요 누출 위치 및 원인  

| 누수 위치 | 1차 뿌리 원인 |  

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|  

| 로드 엔드 (다이나믹 씰) | - 과도한 마찰 또는 오염으로 인해 로드 씰(폴리우레탄/PTFE)이 마모되었습니다. <br> - 피스톤 로드 표면이 긁히거나 손상되었습니다(이물질 또는 정렬 불량으로 인해). 씰 접점이 파손되었습니다. <br> - 부적절한 씰 설치(꼬인 O-링, 잘못된 홈 깊이). |  

| 캡 엔드(정적 씰) | - 열 노화(-80°C) 또는 유압 유체와의 화학적 비호환성으로 인한 정전기 씰(O-링, 백업 링) 악화. <br> - 느슨한 플랜지/엔드 캡 볼트(씰 압축 감소). <br> - 부식된 씰 홈(씰과 실린더 배럴 사이에 틈새 생성). |  

| 배럴-피스톤 인터페이스 | - 과도한 피스톤 횡방향 움직임으로 인해 피스톤 씰이 마모되었습니다(정렬 불량으로 인해 발생함). <br> - 원형 외 배럴(압력 피로로 인해)이 씰의 원주 접촉을 파괴합니다. |  

 

1.2 누출의 영향  

- 효율성 손실: 10%의 누출 속도로 시스템 압력을 15-20% 줄일 수 있으며, 실린더 힘 출력을 줄이고 스트로크 속도를 늦출 수 있습니다(예: 100mm 보어 실린더는 7-10kN의 확장력을 잃을 수 있습니다).  

- 유체 폐기물: 로드 엔드 누출(0.1L/h)이 작으면 연간 876L의 유압 오일을 낭비할 수 있으므로 운영 비용이 증가합니다.  

- 환경 및 안전 위험: 누출된 액체는 작업 공간(예: 공장 바닥 또는 건설 현장의 기름 유출)을 오염시키고 규제 표준(예: 미국의 EPA 유출 제한)을 위반합니다.  

 

 

2. 2차 공통 고장(누수 또는 잘못된 유지 보수와 관련이 있음)  

누출이 가장 빈번한 문제이지만 다른 고장은 종종 근본 원인(예: 오염, 정렬 오류) 또는 잘못된 유지 보수에서 비롯됩니다.  

 

2.1 피스톤 로드 마모 및 손상  

이 고장은 실린더 문제의 25-30%에서 발생하며 로드 엔드 누출의 직접적인 원인이 됩니다.  

- 근본 원인:  

  1. 오염: 유압 유체의 먼지, 금속 입자 또는 모래가 로드의 크롬 도금 표면(경도 50 HRC)을 긁어 씰의 단단한 접촉을 깨뜨립니다.  

  2. 정렬 오류: 반경 하중(오프 센터 마운팅에서)으로 인해 로드가 로드 가이드 부싱에 마찰되고 로드 표면이 마모되고 부싱이 발생합니다.  

  3. 부식: 습기, 소금 또는 화학 물질(예: 해양 또는 농업용)에 노출되면 크롬 도금이 침식되어 파편을 가두는 피팅이 생성됩니다.  

- 충격: 마모된 로드는 씰 고장을 가속화하여 더 심각한 누출과 부하에서 로드 벤딩으로 이어집니다.  

 

2.2 유압 유체 오염  

오염(고체 입자, 물, 공기)은 "근본 원인 승수"입니다. 모든 실린더 고장의 30-40%를 유발합니다(누출 및 로드 마모 포함).  

- 고체 입자(10 m): Clog 씰 홈, 스크래치 배럴/피스톤 표면 및 연마 이동 부품(예: 20 m 금속 입자가 배럴의 연마 표면에 점수를 매겨 피스톤 씰 무결성을 깨뜨릴 수 있음).  

- 물(볼륨 기준 0.1%): 유압 유체 첨가제를 분해하고 강철 구성 요소의 부식을 유발하며 폴리우레탄 씰을 부드럽게 합니다(수명 50% 감소).  

- 공기: "공기"를 생성하여 불규칙한 피스톤 움직임(예: 육포 확장/수축)과 캐비테이션(피스톤 표면에 거품이 무너져 마이크로 피팅을 유발)으로 이어집니다.  

 

 

3. 특수 실린더의 고장: 압연 및 용접 공사  

압연 및 용접 실린더(예: 200mm ID)는 구조에 연결된 고유한 고장 모드를 가지고 있습니다.  

- 약한 용접 조인트: 용접 침투 불량(저품질 제조에서 흔히 볼 수 있음)은 배럴 엔드 캡 용접에서 응력 농도를 생성합니다. 반복된 압력 주기(확장/수축)는 용접 균열을 유발하여 치명적인 누출을 초래합니다.  

- 배럴 변형: 얇은 벽의 롤 배럴(10mm 두께)은 고압(30MPa)에서 변형되어 라운드 아웃이 될 수 있습니다. 이로 인해 피스톤 씰 접촉이 파손되고 마모가 고르지 않습니다.  

- 근본 원인: 부적절한 용접 후 열처리(스트레스 해소) 또는 저급 구조용 강철(예: ST52 대신 Q235)을 사용하면 용접 및 배럴 내구성이 저하됩니다.  

 

 

4. 산업 수준의 예방 전략  

실린더 고장(특히 누출)을 방지하려면 사전 예방적이고 표준적인 접근 방식이 필요합니다.  

 

4.1 씰 및 구성 요소 유지 관리  

- 씰 교체: OEM 간격(일반적으로 2,000-3,000 작동 시간)을 따라 다이내믹 씰(로드/피스톤)과 정적 씰을 교체합니다. 유압 오일과 호환되는 씰(예: 고온의 경우 Viton ®, 내화학성의 경우 PTFE)을 사용하십시오.  

- 표면 검사: 표면 거칠기 테스터를 사용하여 매월 피스톤 로드에 긁힘/피팅이 있는지 확인합니다(Ra 0.8 m 허용). 크롬 도금 터치업으로 경미한 손상을 수리하고 깊은 긁힘으로 로드를 교체합니다(> 0.1mm).  

 

4.2 오염 제어  

- 유체 여과: 유압 회로에 고효율 필터(절대 10m)를 사용하고 500시간마다 교체합니다. ISO 4406(산업용 시스템의 경우 목표: 18/15/12)에 따라 분기별로 유체 청결을 테스트합니다.  

- 물 제거 : 저수지에 건조제 브리더를 설치하여 수분 침투를 방지합니다. 매월 저수지 바닥에서 물을 배출합니다(물 함량이 0.1%를 초과하는 경우).  

 

4.3 설치 및 정렬  

- 장착 정밀도: 프론트 플랜지 또는 트루니언 장착 실린더의 경우 레이저 정렬 도구를 사용하여 실린더와 부하(0.1mm/m 런아웃) 사이의 동축성을 확인합니다. 0.2mm/m를 초과하면 로드 마모가 3배 증가합니다.  

- 토크 제어: 토크 렌치를 사용하여 엔드 캡/플랜지 볼트를 OEM 지정 토크(예: M12 볼트의 경우 25N·m)로 조입니다. 지나치게 조이면 씰 홈이 왜곡됩니다. 조이면 정적 누출이 발생합니다.  

 

4.4 정기 점검  

- 육안 검사: 매주 누출, 로드 부식 또는 오일 얼룩을 검사합니다. 자외선 염료 테스트(유압 유체에 염료 추가, 자외선으로 스캔)를 사용하여 숨겨진 누출을 감지합니다.  

- 압력 테스트: 매년 실린더를 정격 압력의 110%(ISO 10099당)로 테스트하여 고장 전 약한 용접 또는 씰 성능 저하를 식별합니다.