기술발전과 더불어 급속히 변화하는 시장상황 및 국제적 경쟁력에 따른 제품수명의 단축으로 산업체 생산 공정에서의 지속적인 생산성 향상은 필연적이다. 여러 가지 복잡한 실험을 한꺼번에 수행할 수 있는 최첨단 초정밀 기기 등의 미세 구조물 제작이 더욱 절실한 실정이며 특히 실리콘과 같은 취성이 강한 세라믹 재료의 미세가공이 주목 받고 있다. 그 중에 미세입자 분사가공은 코팅되거나 부식된 표면의 세척, 유리 및 거울의 장식등에 쓰인 오래된 가공법인 입자분사 가공 기술을 응용한 것으로 취성재료에 대한 마이크로 형상의 기계적인 부식 방법으로 주목 받고 있다. 미세입자 분사가공은 저가격의 장비로 세라믹 재료를 쉽게 가공할 수 있고, ...
기술발전과 더불어 급속히 변화하는 시장상황 및 국제적 경쟁력에 따른 제품수명의 단축으로 산업체 생산 공정에서의 지속적인 생산성 향상은 필연적이다. 여러 가지 복잡한 실험을 한꺼번에 수행할 수 있는 최첨단 초정밀 기기 등의 미세 구조물 제작이 더욱 절실한 실정이며 특히 실리콘과 같은 취성이 강한 세라믹 재료의 미세가공이 주목 받고 있다. 그 중에 미세입자 분사가공은 코팅되거나 부식된 표면의 세척, 유리 및 거울의 장식등에 쓰인 오래된 가공법인 입자분사 가공 기술을 응용한 것으로 취성재료에 대한 마이크로 형상의 기계적인 부식 방법으로 주목 받고 있다. 미세입자 분사가공은 저가격의 장비로 세라믹 재료를 쉽게 가공할 수 있고, 습식 에칭에 비해 가공 속도가 월등히 빠르고 높은 세장비를 가지는 구조물을 만들 수 있는 장점이 있다. 또한 미세입자 분사가공은 크랙 진전이 되지 않는 기계가공 방법으로서 광원을 이용하는 것에 비하여 경제적이며 가공 변질층이 없다. 또한 화학적 방법보다 가공시간이 짧고 언더컷의 발생이 없으며 초음파 가공방법에 비해 가공능률이 높은 장점이 있다. 미세 입자 분사 가공의 재료 측면에서 알루미늄에 관하여 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그 중 알루미늄 6061 합금은 양호한 용접성, 절삭성 그리고 비교적 좋은 내식성을 가지고 있다. 하지만 알루미늄 6061이 다양한 분야에 사용되기 위해서는 표면 형상이 중요하며, 코팅 또는 이종 재료와의 접착력 향상에 대한 대책이 필요하다. 본 연구는 미세입자 분사 가공 시 실험계획법의 분산분석기법으로 인자들을 분석하고 주요 인자를 파악하고 분사된 표면의 표면 거칠기, 분사가공면의 최대깊이, 분사가공면의 최대지름 그리고 최대 폭을 측정하여 그 특성들을 통해 최종적으로 표면 분사가공 시 분사 조건을 연구한다. 연구 방법으로는 크게 시편별로 사각 시편, 원통형 시편을 기준으로 진행하고 각각의 시편에 3가지 실험을 진행하여 분사조건을 찾았다. 미세입자 분사가공 표면형상에 관한 연구는 직교 배열법에 의해 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력, 분사 높이를 고정하고 분사 시간을 변수 값으로 지정하여 분사 시간의 경과에 따른 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)의 변화를 분석하였다. 미세입자 분사가공 표면형상에 관한 연구에서 찾은 주요 인자인 분사 입자, 노즐 직경, 분사압력을 변수 값으로 두고 분사 높이, 분사 시간을 고정 값 두어 분사조건을 찾는 실험을 실시하였다. 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력으로 지정하였으며 고정 값으로는 분사 높이, 분사 시간으로 지정하여 총 64번의 실험을 진행하였다. 그 후 데이터 분석을 통해 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)에 끼치는 영향을 분석하였다. 원통형 시편의 미세입자 분사 가공 시 분사조건 연구는 사각 시편 실험에서 선정된 주요 인자 3가지(분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력)를 변수 값으로 지정하고 나머지 인자(분사 높이, 분사 시간, 지그 주축 회전수)를 고정 값으로 선정하여 실험을 진행한다. 데이터 분석을 통해 분사 직경과 분사 깊이에 끼치는 영향을 분석했다. 원통형 시편의 회전 분사 가공 시 회전 시간 분석은 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력, 분사 높이, 이송 속도, 회전 속도를 고정 값으로 주고 분사 시간 한 가지만 변수 값으로 지정하여 원통형 시편에 표면 분사 가공 시 분사 시간 조건을 찾는 것을 목적으로 실험한다. 각각 인자의 고정 값은 분사입자, 분사압력, 분사 노즐직경, 분사 높이, 분당 이송거리, 지그 주축 회전수로 지정하였고 분사 시간을 변수로 두어 진행하였다. 가공 후 시편의 중심선 표면 거칠기(Ra)와 최대 높이 거칠기(Ry)의 값을 측정한 후 데이터 분석을 하였다. 원통형 시편의 회전 이송 분사 가공 시 표면형상의 분사조건 분석은 앞선 시험들을 토대로 주요 인자로 나온 3가지를 변수 값으로 지정하고 나머지 인자를 고정 값으로 지정하여 실험을 진행한다. 변수 값으로 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력으로 지정하고 고정 값으로 분사 높이, 분사 시간, 지그 주축 회전수, 분당 이송거리로 지정한다. 나선형 표면 분사가공을 위와 같은 조건으로 실시하여 중심선 표면 거칠기(Ra)와 최대 높이 거칠기(Ry)의 값을 측정하고 데이터 분석을 통해 인자의 수준별 영향력을 분석하였다. 최종적으로 사각 시편 실험의 주요 기여도에 따라 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)에 대한 영향력은 분사 압력, 노즐 직경, 분사 입자 순으로 영향력이 높다고 판단된다. 원통형 시편 실험의 주요 기여도에 따라 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)에 대한 영향력은 분사 압력, 노즐 직경, 분사 입자 순으로 영향력이 높다고 판단된다. 또한 회전 환봉 미세 분사가공 실험에서 분사 폭과 분사 깊이에 대한 분석을 한 결과 분사 입자 1수준(SiC), 노즐 직경 3,4수준(Ø1.16, Ø1.5), 분사압력은 4수준(690KPa) 일 때 영향력이 높은 것으로 나타났다. 나선형 표면 미세 분사가공 실험에서 중심선 표면 거칠기(Ra)와 최대 높이 거칠기(Ry)에 대한 분석을 한 결과 분사 입자 2수준(Al2O3), 노즐 직경 3,4수준(Ø1.16, Ø1.5), 분사압력은 4수준(690KPa) 일 때 영향력이 높은 것으로 나타났다.
기술발전과 더불어 급속히 변화하는 시장상황 및 국제적 경쟁력에 따른 제품수명의 단축으로 산업체 생산 공정에서의 지속적인 생산성 향상은 필연적이다. 여러 가지 복잡한 실험을 한꺼번에 수행할 수 있는 최첨단 초정밀 기기 등의 미세 구조물 제작이 더욱 절실한 실정이며 특히 실리콘과 같은 취성이 강한 세라믹 재료의 미세가공이 주목 받고 있다. 그 중에 미세입자 분사가공은 코팅되거나 부식된 표면의 세척, 유리 및 거울의 장식등에 쓰인 오래된 가공법인 입자분사 가공 기술을 응용한 것으로 취성재료에 대한 마이크로 형상의 기계적인 부식 방법으로 주목 받고 있다. 미세입자 분사가공은 저가격의 장비로 세라믹 재료를 쉽게 가공할 수 있고, 습식 에칭에 비해 가공 속도가 월등히 빠르고 높은 세장비를 가지는 구조물을 만들 수 있는 장점이 있다. 또한 미세입자 분사가공은 크랙 진전이 되지 않는 기계가공 방법으로서 광원을 이용하는 것에 비하여 경제적이며 가공 변질층이 없다. 또한 화학적 방법보다 가공시간이 짧고 언더컷의 발생이 없으며 초음파 가공방법에 비해 가공능률이 높은 장점이 있다. 미세 입자 분사 가공의 재료 측면에서 알루미늄에 관하여 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그 중 알루미늄 6061 합금은 양호한 용접성, 절삭성 그리고 비교적 좋은 내식성을 가지고 있다. 하지만 알루미늄 6061이 다양한 분야에 사용되기 위해서는 표면 형상이 중요하며, 코팅 또는 이종 재료와의 접착력 향상에 대한 대책이 필요하다. 본 연구는 미세입자 분사 가공 시 실험계획법의 분산분석기법으로 인자들을 분석하고 주요 인자를 파악하고 분사된 표면의 표면 거칠기, 분사가공면의 최대깊이, 분사가공면의 최대지름 그리고 최대 폭을 측정하여 그 특성들을 통해 최종적으로 표면 분사가공 시 분사 조건을 연구한다. 연구 방법으로는 크게 시편별로 사각 시편, 원통형 시편을 기준으로 진행하고 각각의 시편에 3가지 실험을 진행하여 분사조건을 찾았다. 미세입자 분사가공 표면형상에 관한 연구는 직교 배열법에 의해 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력, 분사 높이를 고정하고 분사 시간을 변수 값으로 지정하여 분사 시간의 경과에 따른 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)의 변화를 분석하였다. 미세입자 분사가공 표면형상에 관한 연구에서 찾은 주요 인자인 분사 입자, 노즐 직경, 분사압력을 변수 값으로 두고 분사 높이, 분사 시간을 고정 값 두어 분사조건을 찾는 실험을 실시하였다. 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력으로 지정하였으며 고정 값으로는 분사 높이, 분사 시간으로 지정하여 총 64번의 실험을 진행하였다. 그 후 데이터 분석을 통해 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)에 끼치는 영향을 분석하였다. 원통형 시편의 미세입자 분사 가공 시 분사조건 연구는 사각 시편 실험에서 선정된 주요 인자 3가지(분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력)를 변수 값으로 지정하고 나머지 인자(분사 높이, 분사 시간, 지그 주축 회전수)를 고정 값으로 선정하여 실험을 진행한다. 데이터 분석을 통해 분사 직경과 분사 깊이에 끼치는 영향을 분석했다. 원통형 시편의 회전 분사 가공 시 회전 시간 분석은 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력, 분사 높이, 이송 속도, 회전 속도를 고정 값으로 주고 분사 시간 한 가지만 변수 값으로 지정하여 원통형 시편에 표면 분사 가공 시 분사 시간 조건을 찾는 것을 목적으로 실험한다. 각각 인자의 고정 값은 분사입자, 분사압력, 분사 노즐직경, 분사 높이, 분당 이송거리, 지그 주축 회전수로 지정하였고 분사 시간을 변수로 두어 진행하였다. 가공 후 시편의 중심선 표면 거칠기(Ra)와 최대 높이 거칠기(Ry)의 값을 측정한 후 데이터 분석을 하였다. 원통형 시편의 회전 이송 분사 가공 시 표면형상의 분사조건 분석은 앞선 시험들을 토대로 주요 인자로 나온 3가지를 변수 값으로 지정하고 나머지 인자를 고정 값으로 지정하여 실험을 진행한다. 변수 값으로 분사 입자, 노즐 직경, 분사 압력으로 지정하고 고정 값으로 분사 높이, 분사 시간, 지그 주축 회전수, 분당 이송거리로 지정한다. 나선형 표면 분사가공을 위와 같은 조건으로 실시하여 중심선 표면 거칠기(Ra)와 최대 높이 거칠기(Ry)의 값을 측정하고 데이터 분석을 통해 인자의 수준별 영향력을 분석하였다. 최종적으로 사각 시편 실험의 주요 기여도에 따라 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)에 대한 영향력은 분사 압력, 노즐 직경, 분사 입자 순으로 영향력이 높다고 판단된다. 원통형 시편 실험의 주요 기여도에 따라 분사 깊이, 분사 직경, 중심선 표면 거칠기(Ra), 최대 높이 거칠기(Ry)에 대한 영향력은 분사 압력, 노즐 직경, 분사 입자 순으로 영향력이 높다고 판단된다. 또한 회전 환봉 미세 분사가공 실험에서 분사 폭과 분사 깊이에 대한 분석을 한 결과 분사 입자 1수준(SiC), 노즐 직경 3,4수준(Ø1.16, Ø1.5), 분사압력은 4수준(690KPa) 일 때 영향력이 높은 것으로 나타났다. 나선형 표면 미세 분사가공 실험에서 중심선 표면 거칠기(Ra)와 최대 높이 거칠기(Ry)에 대한 분석을 한 결과 분사 입자 2수준(Al2O3), 노즐 직경 3,4수준(Ø1.16, Ø1.5), 분사압력은 4수준(690KPa) 일 때 영향력이 높은 것으로 나타났다.
On account of the market condition rapidly changing along with technological development as well as the shortened life cycle of products attributed to global competition, it is inevitable to keep improving productivity through enhanced production processes in industries. It is also desperately neede...
On account of the market condition rapidly changing along with technological development as well as the shortened life cycle of products attributed to global competition, it is inevitable to keep improving productivity through enhanced production processes in industries. It is also desperately needed to devise microstructures like high-tech superprecision devices that can perform several complex experiments all at the same time. Particularly, the microfabrication of ceramic materials equipped with low fragility such as silicon is being spotlighted. Out of them, fine particle blasting is a method applying an old processing method, particle blasting, that has been used for cleaning a coated or corroded surface or decorating glass or mirrors and it is being highlighted as a micro-form mechanical corrosion method for fragile materials. Fine particle blasting is advantageous in that it can process ceramic materials easily with low-priced equipment and can manufacture structures showing a higher slenderness ratio and exceptionally higher processing rate that in wet etching. Fine particle blasting is also a machine processing method that indicates no crack propagation, is more economical than when using light sources and produces no damaged layers from processing. It also requires less processing time than chemical methods, causes no undercuts and exhibits higher processing efficiency than ultrasonic processing methods. In terms of materials used in fine particle blasting, aluminum is being actively investigated nowadays. Among the kinds of it, aluminum 6061 alloy is equipped with high weldability, machinability and relative higher corrosion resistance. But to use aluminum 6061 in various areas, the surface form is crucial and it is needed to find out solutions to enhance its adhesion to coated or heterogeneous materials. The purpose of this study is to analyze factors related to fine particle blasting with dispersion analysis out of experiment planning methods, figure out main factors in it and finally investigate blasting conditions at surface particle blasting based on the characteristics found by measuring the roughness of blasted surfaces, maximum depth of blasting-processed sides and the maximum diameter and maximum width of blasting-processed sides. As a study method, this author distinguished specimens largely into square and cylindrical ones and conducted three experiments on each of them to figure out blasting conditions. For research on the surface forms of fine particle blasting, this study fixed the particle, nozzle diameter, pressure and injection height and designated injection time as a variable based on orthogonal design and analyzed how the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) changed according to the injection time. Through review over journals on the surface forms of fine particle blasting, this author set main factors, the particle, nozzle diameter and pressure, as variables and injection height and injection time as fixed values in order to perform experiments to figure out blasting conditions. The particle, nozzle diameter and pressure were designated and injection height and injection time were set as fixed values before conducting total 64 experiments. Next, with data analysis, this researcher figured out how the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) were influenced. To understand blasting conditions at the fine particle blasting of cylindrical specimens, this study conducted experiments as designating three main factors selected in square specimen experiments(particle, nozzle diameter, pressure) as variables and the rest factors(injection height, injection time, revolutions) as fixed values. Through data analysis, influence over the blasting diameter and blasting depth was examined. Regarding analysis on revolution time at the revolving particle blasting of cylindrical specimens, this author designated the particle, nozzle diameter, pressure, injection height, conveying speed and revolutions per minute as fixed values and injection time as a single variable to conduct experiments for figuring out injection time conditions at the surface particle blasting of cylindrical specimens. The fixed values of each factor were set as the particle, pressure, blasting nozzle diameter, injection height, feed distance and revolutions and injection time was designated as a variable. After the processing, specimens’ average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) were measured for data analysis. For analysis on the blasting conditions of surface forms at the revolving conveyance particle blasting of cylindrical specimens, three main factors gained by previous experiments were designated as variables and the rest factors as fixed values to conduct experiments. As variables, the particle, nozzle diameter and pressure were selected and as fixed values, the injection height, injection time, revolutions and feed distance were chosen. Spiral surface fine particle blasting was done with above conditions and average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) were measured and through data analysis, the factors’ influence was analyzed by levels. Finally, according to the analysis on the influence over the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) by the major contribution of square specimen experiments, influence is found to be higher in the order of pressure, nozzle diameter and particle. According to the analysis on the influence over the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) by the major contribution of cylindrical specimen experiments, influence is found to be higher in the order of pressure, nozzle diameter and particle. Also, according to the analysis on the blasting width and blasting depth in revolving round bar fine particle blasting experiments, influence is found to be high at the time of particle level 1(SiC), nozzle diameter levels 3,4(Ø1.16, Ø1.5) and pressure level 4(690KPa). According to the analysis on average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) in spiral surface fine particle blasting experiments, influence is found to be higher at the time of particle level 2(Al2O3), nozzle diameter levels 3,4(Ø1.16, Ø1.5) and pressure level 4(690KPa).
On account of the market condition rapidly changing along with technological development as well as the shortened life cycle of products attributed to global competition, it is inevitable to keep improving productivity through enhanced production processes in industries. It is also desperately needed to devise microstructures like high-tech superprecision devices that can perform several complex experiments all at the same time. Particularly, the microfabrication of ceramic materials equipped with low fragility such as silicon is being spotlighted. Out of them, fine particle blasting is a method applying an old processing method, particle blasting, that has been used for cleaning a coated or corroded surface or decorating glass or mirrors and it is being highlighted as a micro-form mechanical corrosion method for fragile materials. Fine particle blasting is advantageous in that it can process ceramic materials easily with low-priced equipment and can manufacture structures showing a higher slenderness ratio and exceptionally higher processing rate that in wet etching. Fine particle blasting is also a machine processing method that indicates no crack propagation, is more economical than when using light sources and produces no damaged layers from processing. It also requires less processing time than chemical methods, causes no undercuts and exhibits higher processing efficiency than ultrasonic processing methods. In terms of materials used in fine particle blasting, aluminum is being actively investigated nowadays. Among the kinds of it, aluminum 6061 alloy is equipped with high weldability, machinability and relative higher corrosion resistance. But to use aluminum 6061 in various areas, the surface form is crucial and it is needed to find out solutions to enhance its adhesion to coated or heterogeneous materials. The purpose of this study is to analyze factors related to fine particle blasting with dispersion analysis out of experiment planning methods, figure out main factors in it and finally investigate blasting conditions at surface particle blasting based on the characteristics found by measuring the roughness of blasted surfaces, maximum depth of blasting-processed sides and the maximum diameter and maximum width of blasting-processed sides. As a study method, this author distinguished specimens largely into square and cylindrical ones and conducted three experiments on each of them to figure out blasting conditions. For research on the surface forms of fine particle blasting, this study fixed the particle, nozzle diameter, pressure and injection height and designated injection time as a variable based on orthogonal design and analyzed how the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) changed according to the injection time. Through review over journals on the surface forms of fine particle blasting, this author set main factors, the particle, nozzle diameter and pressure, as variables and injection height and injection time as fixed values in order to perform experiments to figure out blasting conditions. The particle, nozzle diameter and pressure were designated and injection height and injection time were set as fixed values before conducting total 64 experiments. Next, with data analysis, this researcher figured out how the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) were influenced. To understand blasting conditions at the fine particle blasting of cylindrical specimens, this study conducted experiments as designating three main factors selected in square specimen experiments(particle, nozzle diameter, pressure) as variables and the rest factors(injection height, injection time, revolutions) as fixed values. Through data analysis, influence over the blasting diameter and blasting depth was examined. Regarding analysis on revolution time at the revolving particle blasting of cylindrical specimens, this author designated the particle, nozzle diameter, pressure, injection height, conveying speed and revolutions per minute as fixed values and injection time as a single variable to conduct experiments for figuring out injection time conditions at the surface particle blasting of cylindrical specimens. The fixed values of each factor were set as the particle, pressure, blasting nozzle diameter, injection height, feed distance and revolutions and injection time was designated as a variable. After the processing, specimens’ average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) were measured for data analysis. For analysis on the blasting conditions of surface forms at the revolving conveyance particle blasting of cylindrical specimens, three main factors gained by previous experiments were designated as variables and the rest factors as fixed values to conduct experiments. As variables, the particle, nozzle diameter and pressure were selected and as fixed values, the injection height, injection time, revolutions and feed distance were chosen. Spiral surface fine particle blasting was done with above conditions and average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) were measured and through data analysis, the factors’ influence was analyzed by levels. Finally, according to the analysis on the influence over the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) by the major contribution of square specimen experiments, influence is found to be higher in the order of pressure, nozzle diameter and particle. According to the analysis on the influence over the blasting depth, blasting diameter, average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) by the major contribution of cylindrical specimen experiments, influence is found to be higher in the order of pressure, nozzle diameter and particle. Also, according to the analysis on the blasting width and blasting depth in revolving round bar fine particle blasting experiments, influence is found to be high at the time of particle level 1(SiC), nozzle diameter levels 3,4(Ø1.16, Ø1.5) and pressure level 4(690KPa). According to the analysis on average surface roughness(Ra) and maximum height roughness(Ry) in spiral surface fine particle blasting experiments, influence is found to be higher at the time of particle level 2(Al2O3), nozzle diameter levels 3,4(Ø1.16, Ø1.5) and pressure level 4(690KPa).
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