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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 니 티놀 소재를 이용한 구조물의 효과적인 표면연마 및 디버링 효과를 확인하기 위하여 전해연마를 적용하여 가공조건에 따른 가공특성을 조사하고자 한다. 전해연마의 가공특성을 결정짓는 중요한 인자인 전류밀도, 가공시간, 간극에 다른 표면 거칠기와 실험 전, 후의 미세 버의 크기를 측정하여 실험결과를 분석하여 각 가공 조건에 따른 가공 경향을 파악하였다.
- 형상기 억 합금의 표면 거칠기 향상을 위한 전해연마 특성을 파악하기위하여 전해연마 실험을 진행하였다. Fig.
제안 방법
- 가공 시간에 따른 표면 거칠기의 향상을 확인하기 위하여 전해연마 실험을 진행하여 가공시간 30, 60, 90, 120, 180, 210sec 후의 시편의 표면 거칠기를 측정하였다. 본 실험에서 적용한 전해밀도는 9A/CH?이었으며 가공 간극을 1mm, 전해액은 인산(H3SO4), 황산(H2SO4), 증류수(H2O)의 혼합용액을 사용하였다.
- 1은 본 실험에서 쓰인 전해연마 실험 장치를 나타낸 개략도 이다. 공구로 사용되는 전극은 구리를 사용하여 (-) 극에 연결하였고, 구리선으로 연결된 지그를 (+)극에 연결하여 마이크로 이송장치에 부착하여 전해 수조 내에서의 공작물의 위치를 조절하기 용이하도록 설치하였다.
- 니티놀 형상기억합금의 전해연마 실험을 진행하여 표면 거칠기 향상과 미세 버의 제거효과와 가공 경향을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 7과 같은 니티놀 시편을 제작하였다. 인위적으로 생성한 미세 버의 크기는 약 700㎛1이었으며 가공 후의 잔존하는버의 크기를 측정하여 전해연마 효과를 확인하였다.
- 전해연마의 가공특성을 결정짓는 중요한 인자인 전류밀도, 가공시간, 간극에 다른 표면 거칠기와 실험 전, 후의 미세 버의 크기를 측정하여 실험결과를 분석하여 각 가공 조건에 따른 가공 경향을 파악하였다.
- 전해연마의 가공효과에 영향을 미치는 가공 변수들 중에서 전해액의 구성, 전극의 재질, 가공온도를 고정조건으로 두고 전류밀도, 가공시간, 간극을 변화시키며 실험하여 실험 후의 표면 거칠기를 측정하였다. Table 1은 본 실험의 실험조건을 나타내고 있다.
- 표면 거칠기 향상을 위한 실험으로서는 시편의 표면이 전극에 평행하게 하여 실험을 진행하였으며, 미세 버의 제거를 위한 실험에서는 시편 제작 당시 임의로 만들어진 버의 위치와 수직이 되도록 전극을 위치하여 실험을 진행하였다. 실험 전 니티놀 시편의 표면 거칠기는 0.
대상 데이터
- 2는 니티놀 형상기억합금의 전해연마 실험 결과로서 인가된 전류밀도에 따른 표면 거칠기를 나타내고 있다. 본 실험에서 적용한 가공시간은 180sec, 가공 간극은 1mm이며, 전해액 은 인산(H3SO4), 황산(H2SO4), 증류수(H2O)의 혼합용액을 사용하였다.
- 이 실험에서 인가된 전류밀도는 9A/cnj, 가공시간은 180sec 이 었으며, 사용된 전해액은 상기 실험들과 같은 인산(H3SO4), 황산(H2SO4), 증류수(H2O)의 혼합용액을 사용하였다.
- 8은 버의 크기가 90% 이상 제거되어 70㎛이하가 될 때의 전류 밀도에 따른 가공 경과 시간을 나타내고 있다. 이때 사용된 전해액은 인산(H3SQ), 황산(H2SO4), 증류수(H2O)의 혼합용액이며, 가공 간극은 1mm이었다.
- 적용한 전해밀도는 9A/CH?이었으며 가공 간극을 1mm, 전해액은 인산(H3SO4), 황산(H2SO4), 증류수(H2O)의 혼합용액을 사용하였다.
- 전해연마를 통한 미세 버 제거효과를 확인하기 위하여 Fig. 7과 같은 니티놀 시편을 제작하였다. 인위적으로 생성한 미세 버의 크기는 약 700㎛1이었으며 가공 후의 잔존하는버의 크기를 측정하여 전해연마 효과를 확인하였다.
성능/효과
- (1) 실험결과 전해연마를 실행함에 있어서 전류밀도는 표면 거칠기 향상과 미세 버를 제거하는 데에 중요한 요소로 작용하며 전류밀도가 높아질수록 양호한 표면 거칠기 가지는 경향을 보였다. 9A/CH?이상의 전류밀도가 인가되었을 때에 적은 가공시간에도 양호한 표면 거칠기를 얻을 수 있었으나, 전류밀도가 12A/cn? 이상으로 높아질 경우 표면 거칠기 향상정도가 둔화됨을 나타내었다.
- (2) 니티놀 시편을 전해연마 가공을 실행할 경우 가공 시간이 증가함에 따라 표면 거칠기가 향상되는 경향을 보였다. 7]공시작 후 120sec 경과 후 가공 전과 비교하여 급속한 표면 거칠기 향상을 보였으며, 120sec를 초과하여 180sec 사이의 영역에서는 표면 거칠기 향상 정도가 둔화됨을보였다.
- (3) 표면 거칠기를 향상시키는 데에 있어서 적절한 가공 간극의 선정이 중요한 요소로 작용하며, 본 실험에서는 가공 간극이 가장 작은 1mm일 때 가장 좋은 표면 거칠기를 나타내었다. 가공 간극이 클 경우 전극과 공작물 사이에 작용하는 전해연마 효과가 공작물 표면에 미치지 못하여 표면 거칠기 향상을 저해시키는 것으로 나타났다.
- (4) 미세 버를 제거하는 데에 있어서 전류밀도가 높아질수록 버를 제거하는 데에 소요되는 가공시간을 단축할 수 있었다. 9A/cm2의 전류밀도를 인가하여 700/zm 크기의 미세 버를 90% 이상 제거할 경우 3A/cm2의 전류밀도를 인가하여 버를 제거하였을 때보다 500sec 이상의 가공 시간을 단축할 수 있었다.
- 보였다. 7]공시작 후 120sec 경과 후 가공 전과 비교하여 급속한 표면 거칠기 향상을 보였으며, 120sec를 초과하여 180sec 사이의 영역에서는 표면 거칠기 향상 정도가 둔화됨을보였다.
- 제거하는 데에 소요되는 가공시간을 단축할 수 있었다. 9A/cm2의 전류밀도를 인가하여 700/zm 크기의 미세 버를 90% 이상 제거할 경우 3A/cm2의 전류밀도를 인가하여 버를 제거하였을 때보다 500sec 이상의 가공 시간을 단축할 수 있었다.
- 나타내었다. 가공 간극이 클 경우 전극과 공작물 사이에 작용하는 전해연마 효과가 공작물 표면에 미치지 못하여 표면 거칠기 향상을 저해시키는 것으로 나타났다.
- 가공 전에 비하여 가공시간이 경과함에 따라 점차적으로 표면 불순물이 사라지고 있는 것을 확인할 수 있다. 결과적으로 300sec 경과 후 표면에 잔재하는 흠집 등의 불순물들이 완벽히 사라지고 표면 품질이 크게 향상된 것을 볼 수 있었다.
- 120sec를 초과하여 180sec 영역에서는 표면 거칠기의 향상은 있으나 향상정도가 크지 않다. 그러나 가공시간이 180sec를 넘어서는 다시 표면 거칠기의 향상이 다시 커져 가공 후 210sec 가 지난 후의 표면 거칠기는 약 0.43/mRa를 나타내어 결과적으로 가공 전 표면 거칠기에 비하여 약 50%의 향상을 나타냈다.
- 이는 가공 간극이 멀어질수록 음극과 양극 사이에 일어나는 전기-화학적인 효과가 미치지 못하기 때문이다. 또한, 본 실험에서는 나타나지 않았으나 가공 간극이 아주 근접한 경우에는 방전 현상으로 인한 피트(pit)면이 발생하는 등의 표면 품질의 저하를 가져오므로 적절한 가공 간극의 선정이 전해연마를 통하여 표면 거칠기를 향상시키는 데에 중요한 역할을 수행하고 있음을 나타낸다.
- 본 실험을 통하여 전해연마를 통하여 미세 버의 제거 효과를 확인하였으며 버의 크기와 전류밀도에 따라 소요되는 가공 시간의 경향을 확인할 수 있었다.
- 본 실험을 통하여 전해연마를 통하여 표면 거칠기를 향상시키는 데에 있어서 전류밀도가 중요한 역할을 하고 있는 것을 확인할 수 있다. 높은 전류밀도를 사용하면 짧은 가공 시간에서도 낮은 전류밀도를 사용하여 가공 하였을 때 보다 양호한 전해연마 효과를 발생시킬 수 있다.
- 시간이 경과함에 따라 버의 크기는 점차 줄어들었으며, 최종적으로 버의 크기가 완벽히 제거되는 데에는 전 전류밀도 구간에서 900sec이상의 가공시간이 소요되었다. 미세 버의크기가 줄어들어 뾰족한 첨단부분이 완만해 질수록 버를 제거하는 데에 소요되는 가공시간이 늘어나는 경향을 보이는 이유는 전류가 집중되는 첨단부분의 면적이 버가 줄어들수록 넓어지기 때문이다.
- 전체적으로 가공 시간이 길어질수록 공작물 표면 거칠기가 향상되는 경향을 보이고 있다. 시편의 표면 거칠기는 전해연마 가공 시작 후 120sec에서 급격한 향상을 보였으며, 이때의 표면 거칠기는 약 0.5/zmRa를 나타내고 있다. 120sec를 초과하여 180sec 영역에서는 표면 거칠기의 향상은 있으나 향상정도가 크지 않다.
- 수 있었으나, 전류밀도가 12A/cn? 이상으로 높아질 경우 표면 거칠기 향상정도가 둔화됨을 나타내었다.
- 경향을 보였다. 9A/CH?이상의 전류밀도가 인가되었을 때에 적은 가공시간에도 양호한 표면 거칠기를 얻을 수 있었으나, 전류밀도가 12A/cn? 이상으로 높아질 경우 표면 거칠기 향상정도가 둔화됨을 나타내었다.
- 일 때에는 270sec가 소요되어 전류밀도가 증가할수록 미세 버를 빠른 시간 안에 효과적으로 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 전류밀도가 가장 큰 9A/cn?일 때에는 120sec가 소요되었다.
- 3의 (b)와 (c)는 6A/cm2, IZA/cn?의 전류밀도로 180sec동안 전해연마 가공을 실행한 후의 표면 사진을 나타내고 있다. 가공 후의 표면 거칠기는 전류밀도가 6A/CH? 일때 약 0.58㎛Ra, 12A/cm2일 때 약 0.38㎛Ra을 나타내어 가공 전 표면 거칠기에 비하여 큰 향상을 보이고 있음을 확인할 수 있으며, 사진을 통하여 가공 전의 표면에 남아있던 스크래치와 표면 불순물 등이 많이 사라진 것을 확인할 수 있다.
- 8㎛Ra인 니티놀 시편의 가공 후 표면 거칠기를 나타내고 있다. 전체적으로 가공 시간이 길어질수록 공작물 표면 거칠기가 향상되는 경향을 보이고 있다. 시편의 표면 거칠기는 전해연마 가공 시작 후 120sec에서 급격한 향상을 보였으며, 이때의 표면 거칠기는 약 0.
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