분말 야금이란 분말 제조 단계에서부터 혼합, 압축, 소결, 가공 등의 과정을 거쳐 제품을 생산하는 제조 기술 중 하나이다. 원하는 재료의 혼합에 따라 합금 제품을 비교적 간단하게 생산이 가능하고, 주조, 단조 등 다른 생산 공정에 비해 소재 손실을 최소화한 효율적인 대량 생산과 텅스텐 같이 용융점이 아주 높아 주조, 단조 등의 생산 방식의 적용이 어려운 경우, 다른 공정에 비해 비교적 쉽게 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 분말야금은 고강도의 제품을 생산하기 위해서는 보완해야할 부분이 남아있다. 분말 야금 제품의 내구성 문제는 금속 부품 산업이 발전함에 따라 해결되어야할 중요한 문제이고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 분말 야금의 각 공정마다 내구성 향상을 위한 연구가 필요하다. 특히 분말 야금 제품의 실질적인 형상이 제작되는 분말 압축 공정에서는 분말과 분말, 분말과 ...
분말 야금이란 분말 제조 단계에서부터 혼합, 압축, 소결, 가공 등의 과정을 거쳐 제품을 생산하는 제조 기술 중 하나이다. 원하는 재료의 혼합에 따라 합금 제품을 비교적 간단하게 생산이 가능하고, 주조, 단조 등 다른 생산 공정에 비해 소재 손실을 최소화한 효율적인 대량 생산과 텅스텐 같이 용융점이 아주 높아 주조, 단조 등의 생산 방식의 적용이 어려운 경우, 다른 공정에 비해 비교적 쉽게 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 분말야금은 고강도의 제품을 생산하기 위해서는 보완해야할 부분이 남아있다. 분말 야금 제품의 내구성 문제는 금속 부품 산업이 발전함에 따라 해결되어야할 중요한 문제이고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 분말 야금의 각 공정마다 내구성 향상을 위한 연구가 필요하다. 특히 분말 야금 제품의 실질적인 형상이 제작되는 분말 압축 공정에서는 분말과 분말, 분말과 금형 사이의 마찰력은 고강도 제품을 생산하는데 해결되어야 할 중요한 요소이다. 본 연구에서는 금속 분말 및 복합 분말 압축 시 고체 윤활제 혼합에 따른 압축 특성을 입자해석에 특화되어 있는 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용한 수치해석과 실험을 통해 확인하였다. 해석 및 실험에 사용 될 재료는 Steel과 Copper를 선정하였고, 각각의 재료에 고체 윤활제를 중량비율별로 혼합하는 연구와 Steel과 Copper 분말 크기 대비 고체 윤활제의 크기를 비교하는 연구 통해 압축 변위의 증가를 확인하였다. 선정된 혼합 조건을 적용한 분말 혼합체 압축 시, Punch 사이의 손실 압력 감소에 의한 응력 전달율이 Steel의 경우는 23%, Copper는 19% 상승함을 확인하였고, 고체 윤활제가 혼합된 압분체의 압축력 분포를 확인하기 위해 압축력 표준편차를 계산하여 Steel의 경우는 약 85% , Copper의 경우는 약 67% 정도 압축력 표준편차가 감소하였다. 이 결과를 바탕으로 분말 압축 과정에서 고체 윤활제 혼합 시, 압축 특성이 향상됨을 확인하였다. 복합 분말은 특정 용도에 따라 특수하게 혼합된 분말 혼합체로써, 각 분말의 조성비가 제조될 제품의 성능에 큰 영향을 끼친다. 이러한 복합 분말 압축 시, 혼합비율과 입자크기가 고려된 고체 윤활제를 혼합하여 응력 전달율, 압축력 분포 등의 압축 파라미터 향상을 확인하였다.
분말 야금이란 분말 제조 단계에서부터 혼합, 압축, 소결, 가공 등의 과정을 거쳐 제품을 생산하는 제조 기술 중 하나이다. 원하는 재료의 혼합에 따라 합금 제품을 비교적 간단하게 생산이 가능하고, 주조, 단조 등 다른 생산 공정에 비해 소재 손실을 최소화한 효율적인 대량 생산과 텅스텐 같이 용융점이 아주 높아 주조, 단조 등의 생산 방식의 적용이 어려운 경우, 다른 공정에 비해 비교적 쉽게 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 분말야금은 고강도의 제품을 생산하기 위해서는 보완해야할 부분이 남아있다. 분말 야금 제품의 내구성 문제는 금속 부품 산업이 발전함에 따라 해결되어야할 중요한 문제이고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 분말 야금의 각 공정마다 내구성 향상을 위한 연구가 필요하다. 특히 분말 야금 제품의 실질적인 형상이 제작되는 분말 압축 공정에서는 분말과 분말, 분말과 금형 사이의 마찰력은 고강도 제품을 생산하는데 해결되어야 할 중요한 요소이다. 본 연구에서는 금속 분말 및 복합 분말 압축 시 고체 윤활제 혼합에 따른 압축 특성을 입자해석에 특화되어 있는 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용한 수치해석과 실험을 통해 확인하였다. 해석 및 실험에 사용 될 재료는 Steel과 Copper를 선정하였고, 각각의 재료에 고체 윤활제를 중량비율별로 혼합하는 연구와 Steel과 Copper 분말 크기 대비 고체 윤활제의 크기를 비교하는 연구 통해 압축 변위의 증가를 확인하였다. 선정된 혼합 조건을 적용한 분말 혼합체 압축 시, Punch 사이의 손실 압력 감소에 의한 응력 전달율이 Steel의 경우는 23%, Copper는 19% 상승함을 확인하였고, 고체 윤활제가 혼합된 압분체의 압축력 분포를 확인하기 위해 압축력 표준편차를 계산하여 Steel의 경우는 약 85% , Copper의 경우는 약 67% 정도 압축력 표준편차가 감소하였다. 이 결과를 바탕으로 분말 압축 과정에서 고체 윤활제 혼합 시, 압축 특성이 향상됨을 확인하였다. 복합 분말은 특정 용도에 따라 특수하게 혼합된 분말 혼합체로써, 각 분말의 조성비가 제조될 제품의 성능에 큰 영향을 끼친다. 이러한 복합 분말 압축 시, 혼합비율과 입자크기가 고려된 고체 윤활제를 혼합하여 응력 전달율, 압축력 분포 등의 압축 파라미터 향상을 확인하였다.
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