[논문]온간성형용 분말의 고온 유동도와 겉보기 밀도 측정에 관하여

이정근; 김순욱

doi:10.4150/kpmi.2006.13.1.052

문제 정의

왜냐하면 분말은 그 특성상 내재적 불확도가 높고 유동도와 겉보기 밀도는 시험방법이 단순하여 계통 효과를 기대하기 어렵기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 온간 성형용으로 사용되는 분말의 유동도 및 겉보기 밀도 측정의 유용성과 신뢰성을 funnel 방법으로 평가하고자 하였다. 측정실험에서 발생하는 불 확도는 분말의 평균입도, 측정시료의 양, funnel의 오리피스 직경, 실험자 등에 따라 ISO 지침에 따라 표현하였다3).

제안 방법

온간 성형용 분말의 유동도 및 겉보기 밀도는 Hall Flow Meter를 이용하여 측정하였다. Hall Flow Meter의 flinnele 오리피스 직경 이 2.5 mm와 5 mm인 것을 사용하였으며, funnel에 담는 측정 시료양은 25 g, 50 g, 75 g와 100 g으로 달리하였다. 측정에 사용되는 분말은 105±2℃에서 1시간 건조 후 건조로에서 130±2℃로 승온된 상태에서 시료로 사용하였다.
ISO/IEC의 적합성 평가 요구 사항에 따라 각 유동 도 및 겉보기 밀도 측정 조건 별로 4명의 실험자가 동일한 방법으로 30회 반복 측정하였다6). 측정값의 신뢰성 확보를 위해 한국표준과학연구원에서 제시한 측정불확도 표현지침에 따라, 반복 측정값에 대한 표 준불확도를 표현하였다.
그림 3은 온간 성형용 분말의 유동도를 분말입도 와 오리피스 직경에 따른 합동실험표준불확도로 표 현한 그래프이다. 본 실험은 통계적 관리가 잘 이루 어진 실험으로 측정불확도 표현 지침에 따라 측정자 4명에 대한 합동실험표준불확도를 구할 수 있었다. 그림 3에서 보는 바와 같이 오리피스 직경의 증가뿐만 아니라, 분말의 평균 입도의 증가와 측정 시료양의 증가에 따라서도 4명에 대한 합동실험표준불확도가 증가하였다.
온간 성형용 분말의 유동도 및 겉보기 밀도는 Hall Flow Meter를 이용하여 측정하였다. Hall Flow Meter의 flinnele 오리피스 직경 이 2.
6% 수지를 함유하고 있다4). 이 분말은 100 mesh, 170 mesh와 325 mest의 체 (sieve)를 이용하여 분급한 후, 각 입도 별로 유동도 및 겉보기 밀도의 평가에 이용하였다. 시험 분말이 온간 성형에 적합한 분말인지에 대한 평가를 위해 105±21에서 1시간 건 조시킨 후 데시케이터에서 상온으로 냉각시킨 후 질 량 변화량을 측정한 결과, 질량의 감소가 없었으므로 온간 성형에 적합한 분말임을 알 수 있었다.
ISO/IEC의 적합성 평가 요구 사항에 따라 각 유동 도 및 겉보기 밀도 측정 조건 별로 4명의 실험자가 동일한 방법으로 30회 반복 측정하였다6). 측정값의 신뢰성 확보를 위해 한국표준과학연구원에서 제시한 측정불확도 표현지침에 따라, 반복 측정값에 대한 표 준불확도를 표현하였다. 이렇게 얻어진 4명의 측정불 확도 데이터를 종합하여 전체 데이터에 대한 합동표 준불확도를 표현함으로써 최종 측정값에 대한 신뢰 도를 표현하였다3).

대상 데이터

본 실험에서 사용한 온간 성형용 분말은 한국회가 내스(주)의 낮은 가공경화능을 갖는 냉간 용접성 Fe계 합금분말로 0.6% 수지를 함유하고 있다4). 이 분말은 100 mesh, 170 mesh와 325 mest의 체 (sieve)를 이용하여 분급한 후, 각 입도 별로 유동도 및 겉보기 밀도의 평가에 이용하였다.

데이터처리

측정값의 신뢰성 확보를 위해 한국표준과학연구원에서 제시한 측정불확도 표현지침에 따라, 반복 측정값에 대한 표 준불확도를 표현하였다. 이렇게 얻어진 4명의 측정불 확도 데이터를 종합하여 전체 데이터에 대한 합동표 준불확도를 표현함으로써 최종 측정값에 대한 신뢰 도를 표현하였다3).

이론/모형

따라서 본 연구에서는 온간 성형용으로 사용되는 분말의 유동도 및 겉보기 밀도 측정의 유용성과 신뢰성을 funnel 방법으로 평가하고자 하였다. 측정실험에서 발생하는 불 확도는 분말의 평균입도, 측정시료의 양, funnel의 오리피스 직경, 실험자 등에 따라 ISO 지침에 따라 표현하였다3).

성능/효과

그림에서 보는 바와 같이 측정 시료량이 25 g일 경우(그림 la)는 실험자에 따른 산포가 50 g, 75 g, 100 경우(그림 lb-d)보다 상대적으로 매우 불규 칙적으로 나타났다. 또한, 25 g의 시료량에서 유동도 의 최소/최대의 차이도 약 0.6s로 50 g과 75 g의 약 0.3s 보다 2배 넓은 분포를 나타내었다. 반면에 중앙 값에서 최대 빈도수는 25g의 경우가 다른 측정 시료 량 보다 약 2.
5 mm으로 작아지면 유동도의 상대측정불확도는 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 동일 오리피스 직 경에서는 측정 시료량이 감소할수록 상대측정불확도 도 감소하는 것으로 나타났다.
이 분말은 100 mesh, 170 mesh와 325 mest의 체 (sieve)를 이용하여 분급한 후, 각 입도 별로 유동도 및 겉보기 밀도의 평가에 이용하였다. 시험 분말이 온간 성형에 적합한 분말인지에 대한 평가를 위해 105±21에서 1시간 건 조시킨 후 데시케이터에서 상온으로 냉각시킨 후 질 량 변화량을 측정한 결과, 질량의 감소가 없었으므로 온간 성형에 적합한 분말임을 알 수 있었다.
5 mm 오 리피스 fiinnel에 분말 50暗 사용하는 것이 바람직 한 측정 방법임을 알 수 있었다. 온간 성형용 분말의 겉보기 밀도 측정에서, 측정방법의 유용성과 표준불 확도 값의 신뢰성을 비교하여 판단한 결과, 분말의 안정적인 낙하를 통한 겉보기 밀도 측정 방법으로는 2.5 mm 오리피스 퓨널을 사용하여 겉보기밀도 측정하는 방법이 신뢰성 있는 측정방법임을 알 수 있었다.
온간 성형용 분말의 유동도 측정에서, 측정방법의 유용성과 표준불확도 값의 신뢰성을 비교하여 판단 한 결과, 정확한 유동도 측정을 위해서는 2.5 mm 오 리피스 fiinnel에 분말 50暗 사용하는 것이 바람직 한 측정 방법임을 알 수 있었다. 온간 성형용 분말의 겉보기 밀도 측정에서, 측정방법의 유용성과 표준불 확도 값의 신뢰성을 비교하여 판단한 결과, 분말의 안정적인 낙하를 통한 겉보기 밀도 측정 방법으로는 2.

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