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고주파 열처리 강에 대한 피로강도에 미치는 경향
The effect on Fatigue Strength of Induction Hardened Carbon Steel 원문보기

한국공작기계학회논문집 = Transactions of the Korean society of machine tool engineers, v.14 no.6, 2005년, pp.83 - 87  

고준빈 (한밭대학교 기계설계공학과) ,  김우강 (충남대학교 대학원 기계공학과) ,  원종호 (충남대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Hardening Constant Velocity joint increases hardness near the surface and the surface improves fatigue life. Although case depth and chemical composition are same, the prior structure of induction hardened Constant Velocity Joint affects the fatigue strength and life during hardening. Therefore tors...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 가공된 시험 편의 형상은 Fig. 1와 같고, 고주파 표면 경화 처리 후 표면 경도는 HRc 58 이상이며 경화층 깊이는 HRc 62 되는 지점까지의 깊이로 2.5mm, 4.0mm, 5.5mm 7.0mm Table 1 Chemic이 가 되도록 했다.
  • 경화층 깊이는 하중이 Ikgf인 로크웰 경도기를 사용하여 0.2mm 간격으로 표면에서부터 경도를 측정하여 경도가 HRc 62 되는 지점까지의 깊이로 표시하고 경화층 깊이는 측정기를 사용하여 경화층 깊이를 측정했다.
  • 미리 몇 개의 시험 편으로 예비실험을 하여 소재의 조직별 로 고주파표면 경화 조건을 정하였다. 고주파경화장치는 출력주파수가 8.5Hz의 사이 진공방식이며, 고주파가열코일의 이동 속도를 변화시키고(L6mm/sec ~ 8.3mm/sec) 냉각수의 온도는 10~40℃이고 소 입수 온도는 20~40℃를 유지하고 투입 전력과 가열지속 시간을 변화시켜 경화 깊이를 조절하였다. 냉각재로는 수용성 냉각재(UCON-A)를 6% 희석한 물을 사용했다.
  • 따라서 본 연구는 초기 조직을 여러 가지로 변화시킨 후 가장 좋은 피로 수명을 나타내는 초기 조직은 펄라이트 조직을 얻었고, 경화층 깊이가 중간토오크에서 피로 수명이 가장 좋은 조건을 얻었고, 실제 사용하는 자동차 구동축을 고주파 경화처리 전에 소재를 열처리하여 경화 깊이로 고주파경화 처리를 한 후, 비틀림피로강도와의 관계를 검토하고 동일한 강도와 경화층 깊이를 갖는 구동축의 열처리가공비용을 경제적인 면에서 상대적으로 비교 검토하였다.
  • 미리 몇 개의 시험 편으로 예비실험을 하여 소재의 조직별 로 고주파표면 경화 조건을 정하였다. 고주파경화장치는 출력주파수가 8.
  • 미세조직은 질산과 메칠 알콜을 혼합한 Nital 3% 용액으로 폴리싱한 연마면을 부식시킨 후 광학현미경으로 관찰하였다.
  • 시험편은 실제 사용하는 등 속 조인트를 치수대로 기계가공한 후 고주파 표면 경화를 했다.
  • 자동차용 조향장치인 구동축인 등속조인트를 이용하여 초기 조직을 여러 가지로 변화시킨 후 고주파 경화처리된 시편을 가지고 비틀림피로강도에 미치는 초기 조직의 영향을 조사한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 표면 경도는 하중이 150kgf인 로크웰 경도기의 C스케일을 사용하여 측정했으며, 심부경도는 10mm강구(Steel ball)를 사용한 브리넬 경도기를 사용하여 3톤의 하중을 가하여 측정했다.

대상 데이터

  • 3mm/sec) 냉각수의 온도는 10~40℃이고 소 입수 온도는 20~40℃를 유지하고 투입 전력과 가열지속 시간을 변화시켜 경화 깊이를 조절하였다. 냉각재로는 수용성 냉각재(UCON-A)를 6% 희석한 물을 사용했다. 각 시편을 고주파 경화 후에 175℃로 승온 후 1.
  • 실험에 사용된 소재는 현재 자동차의 구동축으로 사용되고 있는 등 속조인트의 화학성분이고, Table 1에 화학 조성을 나타내었다.
  • 역 방향으로 번갈아가면서 반복 시험을 했다. 피로시험기는 비틀림피로 전용시험기(SUM 전자기계, Japan)를 사용했으며, 시험은 경화층 깊이 별로 토오크 시험하였다. 사이클 수는 파단시까지의 반복 회수를 기록하고 I"회 반복 시험까지 파단되 지 않을 경우는 파단 없음으로 표시하고 시험을 중단했다.
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참고문헌 (15)

  1. Shepelakovsky, K. Z., 1983, 'Induction heat treatment as practical method for achieving high-strength steels,' Ind. Heat., Vol. 50, No. 10, pp. 14-16 

  2. Adam, Z. and Adam, S., 1980, 'Residual stress factors in torsional failure modes of induction-hardened steel axle shafts,' Diss. Abstr. Int., Vol. 40, No. 12, pp. 150 

  3. Braisch, P. K., 1986, 'The principle factors influencing the fatigue behaviour of surface induction hardened machinery parts,' Conf. Fatigue of Engineering Materials and Structures. Vol. II Scheffield, Mechanical Engineering Publications, UK, pp. 459-465 

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  8. Kern, R. F., 1991, 'Prior structure determines induction results,' Heat Treating, Vol. 23, No.12, pp. 20-24 

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  11. Kloos ,K. H., Braisch, P., and Koch, M., 1986, 'Residual stresses and fatigue behaviours of surface induction hardened parts,' Conf. Residual Stresses in Science and Technology, Vol. 2, Garmisch-Partenkirchen, DGM Information gesellschaft mbH, FRG, pp. 767-776 

  12. Hill, J. A., 1986, Induction heat treatment of steel, Sam Won Industrial Co Ltd., pp. 125-130 

  13. Tipper, J. A., 1986, Engineering Training Halfshafts, Vol. 1-3, pp. 6.1-6.8 

  14. Schmelz, F., 1986, The heat treating source book, Sam Won Industrial Co Ltd., pp. 119-126 

  15. Lee, D. P., 1990 Fatigue strength design, In-Wha University Publishing, pp. 38-50 

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