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
- 본 연구에서는 최근에 사용이 확장되고 있는 레이저 클래딩 방법3)을 사용하여 과공정 Al-Si 합금 코팅층을 제작하고자 하였다. Al-36Si 합금분말을 유기용제와 혼합하여 페이스트(paste)로 만들어, A319 모재 표면에 스크린 프린팅에 의해 도포하고, 레이저 주사(scanning)에 의해 용융접합하였다.
제안 방법
- 코팅층의 두께는 전체 코팅층에 대하여 30 지점 이상 측정하여 평균값을 취하였다. 내마모성은 경도에 크게 의존하기 때문에 코팅층의 미소 비커스(micro-Vickers) 경도를 측정하였다.
- 레이저 초점을 표면에 위치시키고, 넓은 면적에 주사(scanning)하였다. 주사속도는 10 mm/s이며, 주사선 간격은 0.
- 마모량은 마모시험 전·후의 마모 손실량으로 측정하였다.
- 마모량은 마모시험 전·후의 마모 손실량으로 측정하였다. 마모시험 중에 data acquisition 장치를 사용하여 마찰계수와 온도를 지속적으로 측정 기록하였다.
- 메쉬 스크린은 0.23 × 1.1 mm의 타원형 개구부들 사이에 0.11 mm의 STS만 남겨두고 에칭·식각하여 제작하였다.
- 본 연구에서는 Al-36Si 합금분말 페이스트를 A319모재 표면에 도포한 후, 펄스형 Nd:YAG 레이저를 조사하여 과공정 Al-Si 코팅층을 형성하였다.
- 순수한 실리콘 분말을 사용하는 경우 코팅층의 실리콘 함량의 변화가 레이저 출력에 매우 민감하게 변화하였다. 본 연구에서는 순수한 실리콘 대신 Al-36Si 분말을 사용하여, 코팅층의 조성이 레이저 출력에 다소 둔감하게 변하도록 시도하였다. 코팅층에 대해서는 경도시험과 마모시험을 수행하여 내마모성의 향상을 관찰하였다.
- 클래딩된 시편들은 횡단면을 절단하고, 마운팅(mounting)한 후 경면연마(polishing)하였다. 시편들은 표면을 부식(etching)하였으며, 주사전자현미경과 EDX에 의해 미세조직과 화학조성을 분석하였다. 코팅층의 두께는 전체 코팅층에 대하여 30 지점 이상 측정하여 평균값을 취하였다.
- 실험변수로는 펄스 폭의 조절에 의해 레이저 평균출력을 변화시켰다. 레이저의 출력조건은 Table 1에 기술되어 있다.
- 5 mm로 주사하였다. 요구되는 시편의 크기에 따라 미세조직과 경도 분석을 위해서는 10회 주사하였으며, 마모시험을 위해서는 30회 주사하였다. 이때 초점에서 용융직경은 약 1.
- 본 연구에서는 순수한 실리콘 대신 Al-36Si 분말을 사용하여, 코팅층의 조성이 레이저 출력에 다소 둔감하게 변하도록 시도하였다. 코팅층에 대해서는 경도시험과 마모시험을 수행하여 내마모성의 향상을 관찰하였다.
- 5에서는 코팅층과 모재에 걸쳐서 미소경도 측정결과를 보여 준다. 코팅층의 두께가 얇아서 그림에서처럼 경사지게 경도를 측정하였다. 코팅층의 평균경도는 시편 #1에서는 HV 177, 시편 #2는 HV 164, 시편 #3은 HV 181로 측정되었다.
- 클래딩된 시편들은 횡단면을 절단하고, 마운팅(mounting)한 후 경면연마(polishing)하였다. 시편들은 표면을 부식(etching)하였으며, 주사전자현미경과 EDX에 의해 미세조직과 화학조성을 분석하였다.
- Al-36Si 분말은 PEG계의 유기용제와 혼합하여 페이스트로 제작하였다. 페이스트는 두께 0.1 mm의 STS메쉬 스크린(mesh screen)을 사용하여 합금 모재에 스크린 프린팅(screen printing)하였다. 메쉬 스크린은 0.
대상 데이터
- Al-36Si 분말은 PEG계의 유기용제와 혼합하여 페이스트로 제작하였다. 페이스트는 두께 0.
- 모재는 #800 사포에서 연마 후 초음파 세척하였다. Al-36Si 분말은 atomizing에 의해 제작하였으며, 화학조성은 Al, 36wt%Si으로 분석되었다. 분말은 sieve를 사용하여 25∼65㎛ 사이의 입자들을 선별하여 사용하였다.
- 레이저는 파장 1064 nm, 최대출력 400W를 가지는 펄스 펌핑형 Nd:YAG 레이저를 사용하였다. 레이저빔은 600 ㎛의 광섬유(optical fiber)로 전송하였으며, 초점거리 203 mm의 집속렌즈를 사용하여 시편 표면에 집속시켰다.
- 레이저는 파장 1064 nm, 최대출력 400W를 가지는 펄스 펌핑형 Nd:YAG 레이저를 사용하였다. 레이저빔은 600 ㎛의 광섬유(optical fiber)로 전송하였으며, 초점거리 203 mm의 집속렌즈를 사용하여 시편 표면에 집속시켰다. 시편의 표면은 산화방지를 위하여 Ar 보호가스를 흘렸다.
- 5 mm의 치수로 절단하였다. 모재는 #800 사포에서 연마 후 초음파 세척하였다. Al-36Si 분말은 atomizing에 의해 제작하였으며, 화학조성은 Al, 36wt%Si으로 분석되었다.
- 분말은 sieve를 사용하여 25∼65㎛ 사이의 입자들을 선별하여 사용하였다.
- 마모시험을 위하여 코팅층은 #1200의 사포로 연마하여 표면요철을 모두 제거하였다. 상대 마모재로는 폭 7 mm, 직경 50 mm의 annealing된 상태의 SKD11 강으로 제작된 roll을 사용하였다. SKD11 강 역시 #1200까지 연마한 후 마모시험을 수행하였다.
이론/모형
- 마모시험은 block-on-roll type을 사용하였다. Fig.
성능/효과
- 1) 평균출력 111 W, 201 W, 280 W로 조사하였을 때, 실리콘 함량은 각각 16.2 %, 14.6 %, 13.7 %를 가졌다. 레이저 조사에 의해 다른 공정에서 얻기 어려운 매우 미세한 조직을 가졌다.
- 2) A319 모재의 경도는 HV 96이었다. 코팅에 의해 평균 HV 175로 경도를 크게 증가시킬 수 있었다.
- 3) block-on-roll 마모시험에서 A319 모재에서는 5.8 mg이, 코팅층에서는 평균 3.5 mg의 마모손실이 발생하였다. A319 모재를 레이저 코팅하여 약 40 %의 내마모성을 개선할 수 있었다.
- 5 mg의 마모손실이 발생하였다. A319 모재를 레이저 코팅하여 약 40 %의 내마모성을 개선할 수 있었다. 마찰계수는 A319 모재에서는 0.
- 3 mg의 마모손실이 발생하였다. 레이저 출력에 따른 코팅층들 사이의 마모량의 차이는 크지 않았으며, 평균 3.5 mg의 마모손실이 발생하였다. 코팅층은 A319 모재에 비해 평균 약 40%의 내마모성 증가가 발생하였다.
- 레이저 출력을 111 W에서 280 W로 비교적 크게 변화시켰으나, Si 함량은 16.2%에서 13.7 %로 큰 차이를 나타내지 않았으며, 미세조직은 모두 매우 미세한 공정조직을 나타내었다.
- 코팅층들 사이에 조성의 차이가 크지 않기 때문에 각 코팅층에 대한 경도 값의 구분은 큰 의미를 가지지 않았다. 모든 코팅층들에 대한 평균경도는 HV 175를 가졌다. A319 모재의 경우에도 측정위치에 따라 상당히 차이가 있었으나, HV 96의 평균경도를 가졌다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.