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문제 정의
- 따라서 본 기술해설에서는 앞서 언급한 신 단 조기술에 대한 연구개발 결과인 지능형 단조기술(Intelligent Forging Technology)의 전반적인 이해와 더불어 국내외 전반적인 단조기술의 동향에 대하여 간략히 서술하고자 한다. 소개될 지능형 단조 기술은 본 연구실에서 연구 및 개발 중인 기술로서, 현재 Titanium 합금계를 주축으로, 향후 Alumi -num, Magnesium, Nickel-base 초 합금 및 고기능성 철강재료에 까지 적용하고자 하며, 미세조직적 이 해를 바탕으로 단조공정을 설계하고 동시에 최종 부품의 미세조직을 예측 및 부품의 신뢰성 확보 에까지 이르는 진보된 개념의 기술이다.
- 또한, 이를 소재 별로 종합하여 미세조직 모델링 작업과 함께 데이터베이스를 구축하고, 이를 바탕으로 하여 최적의 가공조건을 제안하는 신개념의 processing map 을 제작하여 적용하는 것이다. 2단계에서는 1단계에서 구축된 미세조직적 변화가 고려된 구성 방정식을 기반으로 FEM 응용 단조공정 설계 및 미세조직 변화를 예측하는 것이 가장 중요한 기반기술이며, 부가적으로 초기 소재 역추적 선정기술 및 실시간 결함 및 미세구조 탐지기술을 개발하는 것이다.
- 본 기술에서는 이를 프로그램화여 각 소재에 대한 데이터를 추출 및 가공하고 타 프로그램에 삽입 가능한 형태로 체계적으로 관리하고자 하며, 이를 기반으로 미세조직 모델링 역시 수행하고 있다. 수행되는 미세조직 모델링은 고온 유동응력 곡선과 미세조직 변화의 상호관계를 수식적으로 정량화하고 체계화하는데 목적을 두고 있으며, FEM 을 이용한 전산모사의 기본 구성방정식으로써 활용된다.
- 이 방법은 펄스 레이저와 헬륨너]온 레이저 광선을 동시에 물체표면에 주사함으로써 초음파 영역의 탄성파가 결함에 의해 산란되는 현상을 간섭계로 탐지하여 측정하는 것이며, 소재에 손상을 입히지 않고 물체결함의 크기와 형태를 손쉽고 용이하게 측정할 수 있는 방법이다. 실제 이 기술은 대형 열연 판재의 경우처럼 비교적 큰 균열 탐지에 적용되고 있으나, 본 기술개발을 통하여 검출 및 분해능을 효과적으로 개선하여 실 단조 공정에 적용하고자 한다. 일반적인 경우 단조품에서 발생하는 결함은 거시적으로 직접 관찰이 가능한 표면 균열, 접힘 및 플래쉬에 발생하는 균열 등이 존재하나, 이와 같은 결함들은 거시적으로 관찰이 가능하며 즉시 공정의 수정이 가능하다.
- 이는 본 제안 기술의 핵심인 미세조직 변화를 모델링 하는 것을 기반으로 적용되며, 제한된 공정조건을 경계조건으로 설정하여 목표 미세조직을 얻어낼 수 있는 초기 미세조직(결정립 및 상분율 등)의 초기 값을 추적 하는 것이다. 이 초기 값을 구현함에 있어서, 요구되는 선 가공 및 열처리 등의 방법을 제안할 수 있으며 원소재에 대하여 직접 적용하거나 초기 값 과 유사한 원소재를 구매하는데 정보를 제공하고자 한다.
- 그러나 단조설비의 능력 또는 생산속도의 감소에 기인하여 이를 적절하게 수행할 수 없는 경우, 또는 단조품에 요구되는 특성을 만족하는 특정한 미세조직이 공정조건의 제약 때문에 설계가 불가능한 경우가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 본 연구실에서는 기언급된 제한조건 하에서, 요구되는 미세조직을 설계하기 위하여 초기에 주어져야 하는 원소재의 미세조직적 특징을 선정하는 기술, 초기 소재 역 추적 선정 기술을 개발하고자 한다.
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