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전자빔을 이용한 표면 가공기술은 기존의 기계적 가공방식이 아닌 금속재료와의 물리적 접촉없이 금속소재의 내마모 향상, 표면조도개선 및 내부식 향상에 이용되고 있다. 전자빔을 이용한 표면 가공기술은 전자빔의 방출원에 따라 가공방식 및 공정 특성에 차이가 생긴다.전자빔을 이용한 장비로는 전자빔 용접기, 산업용 및 의료용 X-ray 소스 및 전자빔 적층 장비와 진공관 트랜지스터 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 대부분의 전자빔 방출원은 열음극 방식을 채택한 것이 많으며 이 장비들은 비교적 다루기 쉬운 특성이 있으나, 산업용 가공장비 측면에서는 수명이 짧은 단점을 가지고 있다.본 연구는 기존 열음극 방식의 전자빔이 아닌 플라즈마 방식의 전자빔 장비를 개발하였으며, 전자빔 소스와 전자빔 렌즈를 자체 개발하여 ...

전자빔을 이용한 표면 가공기술은 기존의 기계적 가공방식이 아닌 금속재료와의 물리적 접촉없이 금속소재의 내마모 향상, 표면조도개선 및 내부식 향상에 이용되고 있다. 전자빔을 이용한 표면 가공기술은 전자빔의 방출원에 따라 가공방식 및 공정 특성에 차이가 생긴다.전자빔을 이용한 장비로는 전자빔 용접기, 산업용 및 의료용 X-ray 소스 및 전자빔 적층 장비와 진공관 트랜지스터 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 대부분의 전자빔 방출원은 열음극 방식을 채택한 것이 많으며 이 장비들은 비교적 다루기 쉬운 특성이 있으나, 산업용 가공장비 측면에서는 수명이 짧은 단점을 가지고 있다.본 연구는 기존 열음극 방식의 전자빔이 아닌 플라즈마 방식의 전자빔 장비를 개발하였으며, 전자빔 소스와 전자빔 렌즈를 자체 개발하여 금형 등의 메탈소재의 표면조도 개선효과를 관찰하기 위한 목적으로 연구되었다. DC 글로우 방전영역 중 비정상영역에서의 전자빔 방출 메카니즘이 적용되어 개발한 전자빔 소스를 이용하여 가공 전류, 가공 이송속도 및 가공 피치 등에 따른 표면조도 개선효과를 연구하였다.연구수행결과 표면조도개선을 위해서는 전류값이 크거나 가공속도가 느릴 경우 과도한 에너지로 인해 초기표면조도의 값 이하로 소재가 증발되는 현상이 관찰되었다. 그러나 가속전압 30 kV 와 전류값 10 mA 이하에서는 가공표면(용융 영역)의 3차원 측정결과 초기 표면조도의 골 (valley) 부분은 상승 했으며, 산 (peak) 부분에서는 감소되는 현상이 관찰되었다. 따라서 해당 조건에서 표면조도 개선효과가 좋게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 결국 전류값은 작을수록 그리고 가공속도는 빠를수록 표면조도 개선효과가 좋게 나타날 수 있을 것으로 판단된다.본 연구결과에 활용된 전자빔 가공장비의 최대 사양인 가속전압 30 kV 와 이송속도 20 mm/s 에서 표면조도개선효과가 가장 좋게 관찰되었으며, 전류는 7 mA 에서 가장 표면조도개선효과가 크게 관찰되었다. 소재는 NAK80 종으로 초기조도가 Ra = 0.7 um정도이고 Rz = 3.3 um인 표면조도를 전자빔 1회 가공으로 Ra = 0.3 um이고 Rz = 2.0 um정도의 40 ？ 50 % 정도의 표면조도 개선이 가능함을 알 수 있었다.

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