선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 하지만 아직까지 Diode laser는 열처리 적용에 대한 연구가 많이 이루어지지 않았으며, 실용화 되거나 실제 제품에 적용 되고 있는 경우는 매우 드물다[4-7]. 따라서 본 연구에서는 Diode laser를 이용하여 칼날, 노즐, 밸브, 자, 가위, 일반용 칼등의 재료인 STS420J2의 표면경화에 따른 기계적 특성을 비교하여 Diode laser가 표면경화로서의 건정성을 평가하고, 최적의 표면경화 공정을 도출하였다.
- 입열량의 차이에 따라 표면경화 된 깊이와 폭이 좌우된다. 따라서, 본 연구에서는 Diode laser의 출력과 이송속도에 따른 표면경화 특성을 연구하였다. STS420J2의 Diode laser 출력은 각각 1000W, 1500W, 2000W, 2500W로 하여 출력에 따른 이송속도는 각각 10, 20, 30, 40, 50, 60mm/s로 Table 3과 같이 나타내었으며, Beam diameter는 10mm를 유지 하였고, 이때 보호가스는 Ar가스 100%를 이용하였으며, 분당 10ℓ/min를 사용하였다.
제안 방법
- 3은 Diode laser를 이용하여 실험소재인 STS420J2를 열처리 시 출력에 따른 입열량을 나타낸 것이다. Diode laser의 출력과 이송속도에 따라 재료의 경화능을 분석하였다. 실험소재를 열처리 후 분석한 결과 Heat treatment, None heat treatment, Melting으로 나타났다.
- 따라서, 본 연구에서는 Diode laser의 출력과 이송속도에 따른 표면경화 특성을 연구하였다. STS420J2의 Diode laser 출력은 각각 1000W, 1500W, 2000W, 2500W로 하여 출력에 따른 이송속도는 각각 10, 20, 30, 40, 50, 60mm/s로 Table 3과 같이 나타내었으며, Beam diameter는 10mm를 유지 하였고, 이때 보호가스는 Ar가스 100%를 이용하였으며, 분당 10ℓ/min를 사용하였다. 본 실험을 하기 전 동일 소재를 이용하여 예비실험을 하였으며 레이저출력을 변환시키며 양호한 출력범위를 찾았다.
- 화학부식액은 염산(HCl) 15㎖, Glycerol 10㎖, 질산(HNO3) 5㎖를 20분간 혼합 뒤 사용하였다. 그 후 광학 현미경(Optical Microscope, Olimpus, GX41)과 Tescan사의 고분해능 주사현미경(Model : MIRA LMH)을 사용하여 미세조직을 관찰하였다.
- 미세경도 시험을 하기 위하여 제작한 시험편을 와이어컷팅기로 절단하였고, 절단 시 열에 민감한 특성을 고려하여 수용성 냉각수를 사용하였다. 절단된 시험편은 냉간마운팅을 하여 표면과 단면으로 미세 경도 시험을 수행하였다.
- STS420J2의 Diode laser 출력은 각각 1000W, 1500W, 2000W, 2500W로 하여 출력에 따른 이송속도는 각각 10, 20, 30, 40, 50, 60mm/s로 Table 3과 같이 나타내었으며, Beam diameter는 10mm를 유지 하였고, 이때 보호가스는 Ar가스 100%를 이용하였으며, 분당 10ℓ/min를 사용하였다. 본 실험을 하기 전 동일 소재를 이용하여 예비실험을 하였으며 레이저출력을 변환시키며 양호한 출력범위를 찾았다. 최적의 열처리 조건을 선정하기 위하여 공정 변수에 따른 입열량을 분석하였다.
- 본 연구에서는 Diode laser를 이용하여 STS420J2의 모재에 표면경화를 수행하였고, Diode laser의 출력과 이송속도를 공정변수를 설정하여 국소부위의 범위와 최적의 표면경화의 조건을 선정 하였으며, Diode laser가 표면경화로 타탕하다는 것을 입증하였다.
- 본 연구에서는 내식성 보다 고강도를 요구하는 고강도 샤프트(Shaft) 및 금형 그리고 내마모성이 우수하여 탄성이 요구되는 용도에 사용된다. 주로 기계구조물 및 공구, 다목적용 소형 칼, 주방용 칼, 주방기기 등에 일반적으로 사용되는 STS420J2의 소재 표면에 Diode laser를 이용하여 국소부위에 표면경화 열처리를 수행하였다.
- 절단된 시험편은 냉간마운팅을 하여 표면과 단면으로 미세 경도 시험을 수행하였다. 실험장비는 Mitudoyo의 제품인 1Kg급 경도시험기(Model : HK-54)를 사용하였으며, 실험소재의 열처리 온도에 따라 발생되는 기계적 성질을 조사하기 위해 열처리부의 미세경도시험을 실시하였다. 이때 압입하중은 300g이고 압입시간은 10초로 시험을 하였다.
- 미세경도 시험을 하기 위하여 제작한 시험편을 와이어컷팅기로 절단하였고, 절단 시 열에 민감한 특성을 고려하여 수용성 냉각수를 사용하였다. 절단된 시험편은 냉간마운팅을 하여 표면과 단면으로 미세 경도 시험을 수행하였다. 실험장비는 Mitudoyo의 제품인 1Kg급 경도시험기(Model : HK-54)를 사용하였으며, 실험소재의 열처리 온도에 따라 발생되는 기계적 성질을 조사하기 위해 열처리부의 미세경도시험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 내식성 보다 고강도를 요구하는 고강도 샤프트(Shaft) 및 금형 그리고 내마모성이 우수하여 탄성이 요구되는 용도에 사용된다. 주로 기계구조물 및 공구, 다목적용 소형 칼, 주방용 칼, 주방기기 등에 일반적으로 사용되는 STS420J2의 소재 표면에 Diode laser를 이용하여 국소부위에 표면경화 열처리를 수행하였다. 실험소재의 화학 조성표 및 기계적특성을 각각 Table 1과 Table 2에 나타내었다.
- 본 실험을 하기 전 동일 소재를 이용하여 예비실험을 하였으며 레이저출력을 변환시키며 양호한 출력범위를 찾았다. 최적의 열처리 조건을 선정하기 위하여 공정 변수에 따른 입열량을 분석하였다.
- 표면처리 한 STS420J2의 열처리에 따른 기계적 특성을 연구하기 위해 Diode laser를 이용한 열처리를 실시하였다. 실험은 독일 Laserline(社)에서 제작한 최대 출력 2500W의 Diode laser(Model : LDF 2.
대상 데이터
- 실험소재는 주조용 수지를 이용하는 냉간 마운팅을 실시한 뒤, 순서대로 #200, #400, #600, #800, 1000, #1200, #1500 입도를 사용하여 거친 연마 후 미세 연마를 실시하였다. 거시경연마로는 1㎛ 알루미나를 이용해 수행하였고, 화학부식을 실시하였다. 화학부식액은 염산(HCl) 15㎖, Glycerol 10㎖, 질산(HNO3) 5㎖를 20분간 혼합 뒤 사용하였다.
- 시험편은 Diode laser를 이용한 표면 경화를 하기 위하여 시험편 표면에 #200 ∼ #1500의 순서대로 거친연마 후 미세연마 순서로 연마가공을 실시하였으며, Diode laser 표면열처리 후 자기냉각효과를 고려하여 100×50×10㎜의 판재로 시험편을 제작하였다.
- 실험소재는 주조용 수지를 이용하는 냉간 마운팅을 실시한 뒤, 순서대로 #200, #400, #600, #800, 1000, #1200, #1500 입도를 사용하여 거친 연마 후 미세 연마를 실시하였다. 거시경연마로는 1㎛ 알루미나를 이용해 수행하였고, 화학부식을 실시하였다.
- 실험소재를 열처리 후 분석한 결과 Heat treatment, None heat treatment, Melting으로 나타났다. 실험소재는 출력 1000W, 1500W, 2000W, 2500W에서 이송속도가 10mm/s일 때 입열량은 각각 1000J/cm, 1500J/cm, 2000J/cm, 2500J/cm이며 출력 1000W일 때 이송속도 20mm/s 이상에서는 열처리 효과가 나타나지 않았다. 출력이 1500W에서 이송속도 30mm/s이상에서는 열처리 효과가 나타나지 않았고, 출력 2000W, 2500W에선 이송속도 60mm/s에서 열처리 효과가 일어나지 않았다.
- 표면처리 한 STS420J2의 열처리에 따른 기계적 특성을 연구하기 위해 Diode laser를 이용한 열처리를 실시하였다. 실험은 독일 Laserline(社)에서 제작한 최대 출력 2500W의 Diode laser(Model : LDF 2.500-150)를 이용하여 표면열처리를 수행하였다. 정확하고 일정한 속도 및 이송속도를 선정하기 위해 HYUNDAI사에서 제작한 로봇컨트롤러(Model : HA020W)을 사용하였으며, 레이저 출력은 기본적인 공정변수로 재료에 가해지는 입열량을 결정하게 된다.
이론/모형
- 500-150)를 이용하여 표면열처리를 수행하였다. 정확하고 일정한 속도 및 이송속도를 선정하기 위해 HYUNDAI사에서 제작한 로봇컨트롤러(Model : HA020W)을 사용하였으며, 레이저 출력은 기본적인 공정변수로 재료에 가해지는 입열량을 결정하게 된다. 입열량의 차이에 따라 표면경화 된 깊이와 폭이 좌우된다.
성능/효과
- 1) Diode laser를 이용한 표면경화 후 공정변수에 따라 Heat treatment, None heat treatment, Melting으로 나타났다. 출력 1000W일 때 이송속도 20mm/s이상에서는 Heat treatmen가 나타났고, 출력이 1500W에서 이송속도 30mm/s이상에서도 None heat treatment가 나타났으며, 출력 2000W, 2500W에서 이송속도 60mm/s이상에서 비열처리부가 나타났다.
- 3) Diode laser로 열처리한 부분은 Plate martensite로 되어 있는 것을 확일 할 수 있으며 조직이 모재부분과 다르게 Plate martensite로 경화되어 있는 것을 알 수 있다.
- 4) 고분해능 주사전자현미경을 이용하여 표면경화된 STS420J2의 폭과 깊이를 측정한 결과, 이송속도 20mm/s, 출력 1500W의 표면경화층의 폭과 깊이는 각각 0.593mm, 0.031mm로 가장 낮은 값이 나타났으며, 10mm/s, 2000W의 표면경화 폭과 깊이는 각각 2.649mm, 0.585mm로 가장 넓고 깊은 표면경화층이 생성되었다. 그리고 레이저의 이송속도보단 레이저의 출력에 표면경화층의 깊이에 영향이 있다고 판단되었으며, 출력 2500W에서 이송속도 10mm/s와 20mm/s는 모재가 용융된 것을 확인하였고, 이는 표면열처리 조건에 적합하지 않다고 판단된다.
- STS420J2의 표면경도는 약 Hv200±10정도의 경도값이 나왔으며, Diode laser를 이용하여 표면열처리 하였을때 평균 경도값은 약 Hv606.2로 약 3배 이상 표면경도가 향상되었다.
- 585mm로 가장 넓고 깊은 표면경화층이 생성되었다. 그리고 레이저의 이송속도보단 레이저의 출력에 표면경화층의 깊이에 영향이 있다고 판단되었으며, 출력 2500W에서 이송속도 10mm/s와 20mm/s는 모재가 용융된 것을 확인하였고, 이는 표면열처리 조건에 적합하지 않다고 판단된다.
- 본 연구에서 사용중인 STS420J2의 표면경도는 약 Hv200±10정도의 경도 값이 나왔으며, Diode laser를 이용하여 표면열처리 하였을 때 평균 경도값은 약 Hv606.2로 약 3배 이상 표면경도가 향상되었다.
- Diode laser의 출력과 이송속도에 따라 재료의 경화능을 분석하였다. 실험소재를 열처리 후 분석한 결과 Heat treatment, None heat treatment, Melting으로 나타났다. 실험소재는 출력 1000W, 1500W, 2000W, 2500W에서 이송속도가 10mm/s일 때 입열량은 각각 1000J/cm, 1500J/cm, 2000J/cm, 2500J/cm이며 출력 1000W일 때 이송속도 20mm/s 이상에서는 열처리 효과가 나타나지 않았다.
- 표면경화층과 Melting이 같이 존재하는 것을 볼 수 있다. 출력량 2500W에서 이송속도 10mm/s, 20mm/s는 모재가 Melting된 것을 확인하였고 이 조건에서는 STS420J2의 용융점 이상의 레이저 출력 및 이송속도의 공정으로 표면경화의 조건으로 적당하지 않다고 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.