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문제 정의
- 따라서 기존의 내면 버핑, 연마 후에 수반되는 이 물질에 의한 환경적인 요인을 없앨 수 있는 효과가 있다. 본 연구에서는 기존의 범용 공작기계에 자기연마 장치를 부착하여 사용함으로써 장비의 활용도와 안전성을 높이고, 저가의 연마입자를 이용한 자기연마 가공에 있어서 효율적인 가공조건을 찾는데 목적이 있다.
제안 방법
- Fig. 4와 같은 STS304 파이프를 범용선반에 부착된 자기연마 기구에 장착한 후 파이프 외면과 자극봉 사이의 공극(air gap)을 1 non로 설정한 후 Table 2 와 같은 가공조건으로 자기연마 실험을 수행하였다.
- WC-Co계 연마재를 이용한 STS304 파이프의 내면 자기연마에 있어서 연마속도 및 시간, 자속밀도가 가공효율과 표면거칠기 등에 미치는 자기연마 특성을 고찰하기 위하여 Table 2와 같이 실험조건을 설정하였다.
- 자기연마에 필요한 자기력을 발생시키기 위한 자력발생 기구는 자속밀도와 자기력을 향상시키기 위하여 다양한 형상으로 시험 . 검토한 후 제작하였다. 자극봉의 재질은 SM45C를 사용하였으며, 자기연마 가공시 발생하는 저항열에 충분히 견딜 수 있도록 코일은。 1mm 우레탄 피복동선을 사용하였다.
- 또한 자극의 세기와 자속밀도를 높이기 위해서 자극봉의 표면을 절연한 후 코일 감김수를 8500회로 하여 자기력 발생기구를 제작하였다.
- 본 실험에서 자기연마를 위한 장치를 설계.제작하였으며, 화천기계(주)에서 생산한 범용선반(WHL 380L)에 부착하여 자기연마 실험을 수행하였다.
- 자기연마 속도 및 시간의 변화가 파이프 내면의 표면 거칠기에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 평균 입자 크기가 150, 250㎛인 연마입자를 사용하여 자속밀도를 1850, 2150G로 하여 4, 9.6, 11.4, 17, 28, 48m/min의 연마속도로 각각 1, 5, 10, 20, 30, 40분간 자기연마를 수행하였다. Fig.
- 자속밀도의 변화가 파이프 내면의 표면거칠기에 미치는 영향을 알아보기 위해 자속밀도를 1550, 1850, 2150G로 변화를 주고, 연마속도를 48m/min 건식으로 연마하여 자속밀도의 변화가 표면거칠기에 미치는 영향을 비교하였다.
- 제작하였으며, 화천기계(주)에서 생산한 범용선반(WHL 380L)에 부착하여 자기연마 실험을 수행하였다. Fig.
- 본 실험에서 사용한 파이프는 자동화기기의 공압 실린더로 쓰이는 STS304를 사용하였으며, 기존의 공압 실린더의 주된 마무리 가공법인 내면 버핑을 효율적으로 대체할 수 있는 자기연마에 대한 실험을 수행하였다. 특히 본 실험에서는 기존의 자기연마법에서 주로 사용한 연마입자인 산화철과 WA를 이용하여 화학적인 방법으로 제조한 자성입자 또는 다이아몬드, CBN과 같은 고가의 연마입자를 대신하여 산업 현장에서 저가로 쉽게 구입할 수 있는 WC-Go를 연마재로 사용하여 자기연마를 수행하였다. 따라서 기존의 내면 버핑, 연마 후에 수반되는 이 물질에 의한 환경적인 요인을 없앨 수 있는 효과가 있다.
대상 데이터
- 검토한 후 제작하였다. 자극봉의 재질은 SM45C를 사용하였으며, 자기연마 가공시 발생하는 저항열에 충분히 견딜 수 있도록 코일은。 1mm 우레탄 피복동선을 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 시편의 재료는 자동화 시스템을 구성하는 공기압 기기부품의 실린더로 이용되는 이음매 없는 STS304 파이프를 사용하였다. 자기연마 가공 전의 파이프 내면 표면거칠기는 평균 0.
- 본 실험에서 사용한 연마재는 탄화 텅스텐(WC)계 초경합금인 WC-Co로서 자성이 있으며 고온에서 내산화성이 우수한 TiC/TaC계 서멧이 첨가되었다.
- 향상시킬 수 있을 것이다. 본 실험에서 사용한 파이프는 자동화기기의 공압 실린더로 쓰이는 STS304를 사용하였으며, 기존의 공압 실린더의 주된 마무리 가공법인 내면 버핑을 효율적으로 대체할 수 있는 자기연마에 대한 실험을 수행하였다. 특히 본 실험에서는 기존의 자기연마법에서 주로 사용한 연마입자인 산화철과 WA를 이용하여 화학적인 방법으로 제조한 자성입자 또는 다이아몬드, CBN과 같은 고가의 연마입자를 대신하여 산업 현장에서 저가로 쉽게 구입할 수 있는 WC-Go를 연마재로 사용하여 자기연마를 수행하였다.
- 본 실험에서는 단일 자극봉을 사용하였으며, Fig. 1은 자기연마 장치의 자극봉과 연마입자가 자기브러쉬를 형성한 상태를 나타낸 것으로서 STS304 파이프의 좌측에 N극을 가진 자극봉을 설치하였다. 자기연마는 외부에서 전원을 공급받아 자극봉에 감겨진 코일에 전원을 인가하면 자기력이 형성되고, 이러한 자극에 의해서 발생한 자기력은 연마 입자를 끌어당겨 파이프 내면을 연마하게 된다.
성능/효과
- 1) 자속밀도가 증가함에 따라 표면거칠기는 향상되며, 특히 자속밀도 2150G에서 50%이상 향상된 표면 거칠기를 얻을 수 있었다.
- 2) 자기브러쉬 동적거동은 자속밀도가 증가함에 따라 자기브러쉬가 짧아지고, 조밀해져서 연마 입자의 인선이 증가하며, 이는 표면거칠기 향상에 기여한다.
- 3) 자기연마 가공에서 표면거칠기 향상을 위한 가공조건에서 자기력의 크기가 가장 중요한 인자이다.
- 4) 연마속도는 48m/min, 연마입자 250㎛일 때가 연마효율이 우수함을 알 수 있었다.
- 4, 17, 28, 48m/min의 연마속도로 각각 1, 5, 10, 20, 30, 40분간 자기연마를 수행하였다. Fig. 9와 같이 일정한 가공시간에서 연마속도가 증가함에 따라 표면거칠기가 대체로 향상됨을 알 수 있었으며, 48m/min의 가공속도에서 0.22/zmRa의 양호한 표면을 얻을 수 있었다. 그리고 자속밀도가 1850G에서는 연마시간이 증가되어도 표면거칠기가 그다지 향상되지 않음을 볼 수 있다.
- 그러나 자속밀도 2150G일 때 연마시간 10분 이상에서는 표면 거칠기가 현저히 향상됨을 알 수 있었다.
- 그리고 자속밀도 1550, 1850G에서는 거의 차이가 없었으며, 또한 각각 연마시간의 변화에 대해서 두드러진 표면거칠기의 변화를 볼 수 없었다. 그러나 자속밀도 2150G일 때 연마시간 10분 이상에서는 표면 거칠기가 현저히 향상됨을 알 수 있었다.
- 8은 각각 자속밀도 1850G와 2150G 에서 연마입자의 동적인 거동을 나타낸 것이다. 자속밀도 1850G에서 자기브러쉬의 정적인 거동에서 브러쉬의 형상이 대단히 좋지만, Fig. 7과 같이 동적인 상태로 가면서 지나친 연마입자의 양은 오히려 막을 형성하는 반해현상으로 넘어가는 것을 관찰할 수 있었다. 자극봉에서 발생한 자기력이 파이프 내면에 연마입자를 끌어당기는 자기력이 약하기 때문에 자기브러쉬 길이가 길어지며 또한, 파이프 내면에 연마입자의 접촉면적을 감소시키게 된다.
후속연구
- 5) 본 실험을 통하여 범용선반에 부가적인 장비를 설치함으로써 자기연마 가공이 가능함을 알 수 있었으며, 또한 이의 활용을 통하여 숫돌형태의 내면연마를 벗어나 작업 안전성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
- 이와 같은 자기연마 장치를 범용 선반에 부착하여 활용함으로서 장비의 활용도를 한층 높일 수 있다. 또한 파이프 내면가공에 자기연마의 활용을 통하여 기존의 숫돌 형태를 사용한 내면연삭에서 나타날 수 있는 숫돌의 파괴 등 안전사고 요인을 제거함으로서 작업 안전성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
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