선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 레이저 용접 부위의 연결 간극이 티타늄과 금합금의 동종 및 이종 금속간 용접 연결의 인장강도에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 순수티타늄과 제 3형 금합금을 0.00, 0.25, 0.50nun의 연결 간극에 따라 치과용 레이저 기기인 Heraeus HAAS 44P(Kulzer Co., Germany)의 Nd:YAG 레이저로 용접 연결하였으며, 인장 및 경도 시험과 주사전자현미경 관찰을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 이에 본 연구에서는 용접부위에 공간이 있는 경우 모금 속과 동일한 금속을 용접봉으로 사용하여 용접할 때와 융점 차이가 있는 이종 금속간을 용접 연결할 때 이들 연결 부위의 기계적 성질과 인장 파절 면의 주사전자 현미경 관찰을 통해 금속의 구조적 변화가 인장강도에 미치는 영향을 평가하고자 한다.
제안 방법
- 1 “m 알루미나 단계까지 경면으로 연마하였다. 미소경도측정기(Model HMV 2000, Shimadzu, Japan)에 비커스 입자를 고정한 다음 압입 하중 300 gm, 압입시간 15초의 조건에서 용접부를 중심으로 경도를 측정하였다. 측정치는 시편의 각 표면으로 부터 약 200 師 와 500 Kn 되는 위치에서 이루어졌다(Fig.
- 본 실험에 사용한 금속의 용접 조건은 예비 실험을 통하여 Table 4와 같이 결정하였다. 순수티타늄과 제 3형 금합금의 이종 금속간을 용접할 때는 열전도율이 낮은 티타늄의 레이저 용접 조건에 맞추었으며, 용접봉은 열전도율이 높은쪽의 시편과 동일한 합금을 이용하여 제조자의 지시에 따라 5 L/min의 아르곤가스를 공급하면서 레이저 용접을 시행하였다. 용접이 완료된 후 시편은 실온에서 서냉시키고, 밀링 연마한 후 납착 계면에서 육안 검사를 통해 표면에 기포나 미세한 틈과 같은 결함이 관찰되는 경우엔 인장 실험 시편에서 제외하였다.
- 항상 훨씬 더 많고. 용융투과는 금보다 떨어지게 된다询 이런 이유 때문에 본 연구에서는 레이저 조사 조건을 열전도율이 낮은 티타늄의 레이저 용접조건에 맞추었고, 열전도율이 높은 금합금을 용접봉으로 선택하였다.
- 용접부를 중심으로 시편을 수직으로 절단한 다음, 0.1 “m 알루미나 단계까지 경면으로 연마하였다. 미소경도측정기(Model HMV 2000, Shimadzu, Japan)에 비커스 입자를 고정한 다음 압입 하중 300 gm, 압입시간 15초의 조건에서 용접부를 중심으로 경도를 측정하였다.
- 0mm 되도록 선반 가공하였다. 용접부의 인장 강도를 측정하기 위해 만능물성시험기(Model 4201, Instron Co., U.S.A.)에 시편을 고정한 다음, crosshead speed 0.5 cm/min에서 인장시험을 행하였으며 , 파절양상을 평가하기 위해 인장 실험후 파절면을 주사전자현미경 (S-4000, Hitachi Co., Japan)으로 관찰하였다.
대상 데이터
- 그런 다음 시편은 변연부위를 가공할 때 생긴 먼지와 그리스와 같은 오염물질을 제거하기 위해 아세톤과 70% 메틸알콜 용액하에서 10분간 초음파 세척을 행한 다음 10초 동안 질소가스로 건조시켰으며, 용접이 이루어질 때까지 상온의 건조기 내에 보관하였다. 6쌍의 시편을 한 군으로 하여 3개의 간극 (0.00, 0.25, and 0.50mm) 조건에서 두께 측정용 게이지로 간극 조정이 가능한 금형 (Fig. 3)에 butt joints 로 재배치 한 다음, 레이저 용접하였으며, 대조군을 포함하여 모두 11군, 66개의 시편을 준비하였다.
- 본 연구에서는 시편의 용접 연결을 위해 Nd:YAG 레이저를 열원으로 이용하는 치과용 레이저 용접기인 Heraeus HAAS 44P (Kulzer Co., Germany)를이용하였다 (Fig.l, Table 1).
- 시편은 주문 제작한 두께 2 mm의 판상의 순수 티타늄과 제 3 형 금합금을 Fig. 2와 같은 형태로 각각 33개씩 선반 가공하였다(Lathe model 1600, Victor Engine Lathe Co., Taiwan). 모든 시편은 균일한 단면을 갖도록 가공하였으며, 이들 시편은 다른 어떠한 열처리도 행하지 않았다.
- 티타늄은 JIS 2종의 순 티타늄(Kobe Steel Ltd., Japan)을, 금합금은 제 3형 금합금인 Baker-3 (Heesung Engelhard Co., Korea)를 사용하였다 (Table 2, 3).
데이터처리
- 각 군들간에 유의한 차이를 규명하기 위해 Oneway ANOVA와 Scheffe s test를 시행하였다.
성능/효과
- 6). 0.25mm 연결 간극 군과 0.50mm 연결 간극 군들 간에는 유의한 차이를 보이지 않았지 만, 이들 군과 연결 간극이 없는 butt joint 군과는 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 그러나, 동종금속간의 용접연결에 비해 현저히 감소된 인장강도를 보였다.
- 6). 0.25mm 연결 간극 군과 0.50mm 연결 간극 군들 간에는 유의한 차이를 보이지 않았지만, 이들 군과 대조군 및 0.00mm 연결 간극 군들간에는 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 대조군 보다 용접 연결한 다른 군들, 특히 간극이 있는 상태 (0.
- 1. 순수 티타늄의 경우 연결 간극의 차이는 적었으며 , 연결 간극이 증가됨에 따라 변형은 증가되나 0.00~0.50mm의 연결 간극에서 절단되지 않은 합금과 비교할 때 인장강도의 감소는 없었다 (p>0.05).
- 2. 연결 간극에 따른 금합금간 용접 연결부위의 인장강도는 절단되지 않은 대조군의 인장강도에 비해 유의한 차이를 보였으며 , 연결 간극이 없이 용접 연결된 경우, 0.25mm와 0.50mm의 연결 간극 군보다 유의하게 큰 인장 강도를 보였다 (p<0.05).
- 3. 순수티타늄과 제 3형 금합금의 이종 금속간 용접연결은 연결 간극에 따라 용접물의 인장강도에 유의한 차이는 있었으나, 높은 취성 파괴 때문에 임상에 적용할 수 없을 것으로 보인다 (p<0.05).
- 4. 순수티타늄과 금합금의 레이저 용접부 파면의 주사 전자 현미경 소견에서 용접부에 존재하는 기포가 인장강도에 영향을 미치는 것으로 생각된다.
- 8은 티타늄간 용접물에 대한 경도시험 결과로, 순수 티타늄의 경도는 140~160 HV였다. 경도가 증가되는 범위는 약 800 m 였으며, 용접 부위의 용접선 쪽으로 갈수록 증가하여 가장 높은 온도에 노출된 용접선에 인접한 부위에서 최대로 나타났다. Fig.
- 본 연구 결과, Nd:YAG 레이저는 용접 연결된 금 합금의 특성에 영향을 미쳤음을 알 수 있는데, 금 합금 간 용접물에서 경도가 감소되는 범위는 약 1000 向로 티타늄보다 넓었으며, 용접 부위의 용접선 쪽으로 갈수록 감소했는데, 이는 열전도율이 높은 금 합금이 레이저 조사될 때 용융과 응고 속도가 빨라 연화 열처리 효과를 받은 때문으로 생각된다. 경도가 측정된 바깥쪽과 중심부위 모두 거의 같은 수준으로 감소 되었는데 , 금합금의 열전도율이 높고, 레이저의 투과 깊이가 충분 하였음을 시사해 준다. 레이저로 용접된 연결 부위에서의 파절 강도는 모재 금속보다 더 낮았으며, 실패는 레이저가 조사된 용접 부위와 바로 인접한 부위에서 일어났다.
- 가열과 냉각 속도는 보통 높고, 가열된 금속은 냉각하는 동안에 소성 인장 응력 변형을 받는다. 그 결과, 입자 증식외에, 용접 과정 동안 열영향은 금속의 특성에 바람직하지 않은 변화를 주게 되어 연결부위의 취성 파괴를 크게 만든다.
- 비율로 개략적인 증가를 보였다. 그러나, 금 합금의 경우엔 티타늄보다 17배나 더 열전도성이 크기 때문에 훨씬 더 나은 투과를 보였으며, 레이저 출력을 증가시키면 금합금 또한 표면 손상이 증가되었지만, 용융깊이는 티타늄의 경우보다 약 6배 더 컸다. 이런 금의 열전도성은 판내부에 열을 더 빠르게 전달되도록 하므로써 재료의 용융온도를 향해 온도를 상승시키게 된다.
- 금합금간 레이저로 용접된 연결부위의 인장강도에는 유의한 차이가 있었으며, 절단되지 않은 대조군의 시험막대에 비해 연결 간극이 없이 서로 적합 되도록 연결된 경우 477.4±38.17 MPa로 티타늄의 인장 강도값과 유사하였을 뿐, 연결 간극이 있는 경우엔 이보다 유의하게 더 적은 인장강도 값을 나타냈다. 본 연구 결과, Nd:YAG 레이저는 용접 연결된 금 합금의 특성에 영향을 미쳤음을 알 수 있는데, 금 합금 간 용접물에서 경도가 감소되는 범위는 약 1000 向로 티타늄보다 넓었으며, 용접 부위의 용접선 쪽으로 갈수록 감소했는데, 이는 열전도율이 높은 금 합금이 레이저 조사될 때 용융과 응고 속도가 빨라 연화 열처리 효과를 받은 때문으로 생각된다.
- 금합금과 티타늄의 이종 금속간에는 연결 간극 크기에 따라 용접물의 인장강도에 유의한 차이가 있었으나, 임상에 적용할 수 없을 정도의 약한 인장강도 값과 큰 취성 파괴를 보였는데, 귀금속, 비귀금속 및 혼합 금속을 레이저에 의해 용접 연결시키는 것이 기존의 전통적인 납착 연결 방법보다 더 우수하였으며, 모재금속에 근접한 인장강도를 보였다는 Preston과 Reisbick321^ 보고와는 상반된 결과를 보였다. 최硕는 14K 금납을 이용한 티타늄 납착부의 인장강도에 관한 연구에서 , 납착계면의 EPMA 분석 결과, 납의 주성분인 금합금과 구리가 티타늄 모재 측으로 확산되었고, 활성이 큰 티타늄의 높은 고온 반응성으로 인해 금합금과 티타늄의 과공정상 및 티타늄과 구리의 금속간 화합물을 형성하였기 때문에 인장 강도가 감소했다고 보고했다.
- 05). 대조군 보다 용접 연결한 다른 군들, 특히 간극이 있는 상태 (0.25 & 0.50mm gaps)에서 용접한 군들이 유의하게 더 낮은 인장강도를 갖는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 17 MPa로 티타늄의 인장 강도값과 유사하였을 뿐, 연결 간극이 있는 경우엔 이보다 유의하게 더 적은 인장강도 값을 나타냈다. 본 연구 결과, Nd:YAG 레이저는 용접 연결된 금 합금의 특성에 영향을 미쳤음을 알 수 있는데, 금 합금 간 용접물에서 경도가 감소되는 범위는 약 1000 向로 티타늄보다 넓었으며, 용접 부위의 용접선 쪽으로 갈수록 감소했는데, 이는 열전도율이 높은 금 합금이 레이저 조사될 때 용융과 응고 속도가 빨라 연화 열처리 효과를 받은 때문으로 생각된다. 경도가 측정된 바깥쪽과 중심부위 모두 거의 같은 수준으로 감소 되었는데 , 금합금의 열전도율이 높고, 레이저의 투과 깊이가 충분 하였음을 시사해 준다.
- 50mm의 연결간극에서 절단되지 않은 대조군과 비교할 때 강도의 감소는 없었다. 티타늄 간 용접물에서 경도가 증가되는 범위는 약 800/z m였고, 용접 부위의 용접선쪽으로 갈수록 증가하여가장 높은 온도에 노출된 용접선에 인접한 부위에서 최대로 나타났다. 경도가 측정된 바깥쪽에 비해 중심부위에서의 경도는 약간의 증가를 보였는데, 이는 티타늄의 열전도율이 낮고, 레이저의 투과 깊이의 제한으로 인해 열영향을 적게 받았음을 알 수 있다.
후속연구
- 변수에 기인하는 것처럼 보였다. 어떤 시편은 용접 및 인접부위 모두에서 파절된 반면, 다른 시편은 주로 인접부위에서 실패가 일어났는데, 이것은 용접 부위에서 금속이 시편의 나머지 부위보다 강도가 같거나 더 크며, 용접부위에 있는 기포가 강도를 낮추게 함을 시사하며, 용접조건의 효과에 대한 더 많은 연구가 필요하리라 여겨진다.
- 주조된 수복물의 변형을 보상할 수 있는 정확한 방법으로 레이저 용접이 추천되어 왔지만, 보철을 위한 생체물질로 사용될 때 티타늄과 더 광범위한 합금을 용접하는 가장 적절한 방법을 개발하기 위해서는 용접 연결 부위의 피로 강도, 열처리, 정확성 및 금속 조직학적 특성에 대한 더 많은 연구와 용접 부위에 공간이 있는 경우 적합한 용접 재료의 개발이 연구되어야 하겠다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.