- ▸씰 등급의 평탄도는 0.0009mm 이내: 면의 미세 거칠기는 유체막보다 작아야 하며, 그렇지 않으면 막이 형성되지 않음
- ▸간섭 무늬 한 단계는 약 0.0003mm(단색광의 반파장 단위); 0.0009mm는 3단계 무늬에 해당
- ▸판독 규칙: 직선이고 고르게 간격이 있는 무늬가 통과; 각 무늬의 편차는 한 단계로 계산; 닫힌 원형 무늬는 링 개수에 따라 한 링당 약 한 단계
- ▸평탄도 검사 시 깨끗하고 건조한 면, 오일막 없음, 단색 나트륨 램프 또는 전용 LED 평면광원 필요
- ▸평탄도 손실의 세 가지 결과: 초기 누설, 시동 소음, 비정상적인 그라파이트 링 마모
메커니컬 씰 면 사이의 유체막 두께는 수십 나노미터 수준이므로, 면 평탄도도 같은 수준으로 유지해야 하며, 이 때문에 0.0009mm 기준이 설정되었습니다. 이 글에서는 평탄도 측정 방법, 간섭 무늬 판독법, 그리고 이 수치가 씰 링 공장 검사에서 핵심 항목인 이유를 설명합니다.
1. 0.0009mm의 의미
0.0009mm는 0.9 마이크론입니다. 참고로 사람 머리카락 두께는 약 70 마이크론이므로, 0.9 마이크론은 대략 1/80 수준입니다. 씰 면의 유체막 두께는 보통 0.5~3 마이크론 범위이며, 면 평탄도가 막 두께를 초과하면 돌출부가 접촉하고 오목부는 벌어져 씰링이 완전히 실패합니다.
GB/T 566, API 682 같은 표준 체계는 메커니컬 씰의 전반적인 성능 요구사항을 규정하며, 면 평탄도는 제조사의 공장 검사 항목으로서 0.0009mm 이내, 즉 약 3단계 간섭 무늬 이내로 엄격히 관리됩니다.
2. 광학 평면판의 원리
광학 평면판은 검사 대상 공차보다 한 단계 이상 더 정밀한 평탄도를 가진 유리 원판입니다. 씰 면에 접촉시키면 면의 미세 불규칙성에 따라 공기 간극 두께가 변하고, 반사된 단색광이 간섭을 일으킵니다:
- 공기 간극 차이가 반파장 단위마다 밝고 어두운 간섭 무늬가 형성됨
- 나트륨광 파장은 약 0.00059mm로, 한 단계 무늬는 약 0.0003mm에 해당
- 0.0009mm 평탄도 한계는 약 3단계 무늬까지 허용
3. 간섭 무늬 판독법
3.1 기본 패턴
- 직선이고 고르게 간격이 있는 무늬: 면이 매우 평탄하며 약간의 쐐기형 오차만 존재 — 합격
- 균일하게 휜 무늬: 평탄도 오차; 무늬 간격 대비 휜 정도에 0.0003mm를 곱해 오차값 산출
- 닫힌 원형 무늬(불스아이): 구면 크라운 또는 오목; 링 개수에 0.0003mm를 곱한 값
- 타원형 또는 비대칭 무늬: 국부적 가장자리 붕괴 또는 칩핑
3.2 검사 시 유의점
1.면은 깨끗하고 건조해야 함: 오일막과 먼지는 잘못된 무늬를 유발
2.단색광원 사용: 나트륨 램프 또는 전용 LED 평면광; 백색광은 색 혼합으로 판독 어려움
3.평면판은 부드럽게 올리고 절대 미끄러뜨리지 말 것; 긁힌 평면판은 폐기
4.그라파이트는 불투명하므로 반사광을 판독; 필요 시 면을 가볍게 연마
4. 평탄도 손실의 비용
1.초기 누설: 새로 설치한 씰이 첫 가동부터 누설 발생, 돌출부 접촉 영역이 압력을 견디지 못함
2.시동 소음 및 발열: 접촉 밴드가 끊어져 마찰이 불안정
3.비정상 마모: 돌출부에 국부 압력이 설계치를 크게 초과해 그라파이트 링에 불균일한 마모 홈 형성
이 때문에 평탄도는 필수 공장 검사 항목입니다. Huahao Sealing은 2006년 安徽省 六安市 霍邱县 龙潭镇에 공장을 설립했으며, 모든 씰 링 로트는 출하 전 개별 평탄도 및 치수 검사를 거치고, 공차 초과 부품은 출하하지 않습니다. 장착 전 재검증 시, 깨끗이 세척한 면에 평면판을 대고 무늬를 판독하는 1분 검사만으로 확인 가능합니다.
5. 요약
0.0009mm 평탄도는 단순한 규범이 아니라 유체막 두께에 따른 물리적 요구사항입니다. 광학 평면판은 저렴하고 직관적이며 1분 내에 결과를 제공해 구매자 입고 검사에 가장 실용적인 도구입니다. 도면 제작 주문 시 비표준 링의 평탄도 허용치를 도면에 명시해 양측이 동일 기준으로 검사하도록 해야 합니다.