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문제 정의
- SLM 공정으로 제작된 공구강 조형체의 기공 및 melt pool은 금속 광학현미경(OM, ECLIPSE MA 200, Nikon)을 이용하여 확인하였다. Laser scan speed를 200~1,000 mm/sec로 다양하게 변화시키며 제작된 두 종류의 공구강 조형체는 밀도, 경도, 및 인장강도 등의 기계적 특성을 평가함으로써 최적의 조형 조건을 확립하기 위한 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 PBF 방식의 SLM 공정에 사용하기 위한 SKD61 공구강 분말을 가스분무공정으로 직접 제조하였으며, Sandvik 社에서 구입한 SKD61 공구강 분말을 사용하여 두 종류의 공구강 분말에 대한 기초 특성을 평가하고 비교하였다. 상기 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 laserpower, layer thickness, 및 hatch spacing 등의 공정 변수들은 고정하고 laser scan speed를 200~1,000 mm/sec로 다양하게 변화시키며 조형체를 제작하였다.
제안 방법
- 공구강 분말의 입도분포는 입도분석기(PSA, LS13 320, BECKMANCOULTER)를 이용하여 10~45 µm의 입도분포를 가지는 것을 확인하였으며 PBF 방식의 SLM 공정에 적용 가능함을 알 수 있었다. 50 g의 공구강 분말이 직경 2.54 mm의 hall을 완전히 통과하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 분말의 흐름성을 확인하였다. 추가적으로 공구강 분말의 겉보기 밀도와 충진 밀도를 측정하여 hausner ratio(Tappeddensity/Apparent density)를 계산하여 유동성을 평가하였다.
- 두 종류의 공구강 분말 형상은 주사전자현미경(SEM, JSM5800, JEOL)을 이용하여 관찰하였다. SLM 공정으로 제작된 공구강 조형체의 기공 및 melt pool은 금속 광학현미경(OM, ECLIPSE MA 200, Nikon)을 이용하여 확인하였다. Laser scan speed를 200~1,000 mm/sec로 다양하게 변화시키며 제작된 두 종류의 공구강 조형체는 밀도, 경도, 및 인장강도 등의 기계적 특성을 평가함으로써 최적의 조형 조건을 확립하기 위한 연구를 수행하였다.
- 경도를 측정하기 위해 조형체를 10 × 10 × 2 mm3의 크기로 절단하여 mounting하고 polishing을 통해 시편을 준비하여 임의로 5곳의 경도를 측정하여 평균값으로 계산하였다.
- 94 cm3의 부피를 갖는 용기에 충진된 분말의 무게를 측정하고 충진된 분말의 무게에 대한용기의 부피 비로 산출하였다. 그리고 충진 밀도는 완전히 건조된 분말 100 g을 눈금이 있는 메스실린더에 옮긴 후 Tap-Pak volumeter를 사용하여 200회의 진동을 인가하여충진된 메스실린더의 부피를 확인하여 산출하였다. 두 종류의 공구강 분말 형상은 주사전자현미경(SEM, JSM5800, JEOL)을 이용하여 관찰하였다.
- 그림 3에는 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말 두 종류를 사용하여 PBF 방식의 SLM 공정에 적용하여 200~1,000 mm/sec의 다양한 laser scan speed로 제작된 조형체(10 × 10 × 10 mm3)의 밀도를 측정한 결과를 비교하였다.
- PBF 방식의 SLM 공정을 이용하여 조형체를 제작하기 위해서는 금속 기판의 표면에 분말을 일정한 두께로 균일하게 도포하는 것이 중요하며, 특히 공구강 분말의 유동성을 확보하는 것이 중요하다. 금속 분말의 유동성은 다양한 방법으로 평가할 수 있지만, 본 연구에서는 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 겉보기 밀도와 충진 밀도를 측정하여 hausner ratio를 계산하였으며 직경 2.54 mm를 갖는 hall flowmeter를 이용하여 분말의 실제 흐름성을 측정하여 결과를 비교하였다. 이때, 금속 분말의 입도 분포에 따라 유동성을 평가하는 hausner ratio 기준 값은 달라지며 10~45 µ m의 입도 분포를 가지는 금속 분말은hausner ratio가 0.
- 두 종류의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 최적의 공정 조건을 확립하였으며 이때 laser power(90 W), layer thickness(25 µm), hatch spacing(80 µm), 그리고 laser scan speed(200 mm/sec)임을 알 수 있었다.
- 그리고 충진 밀도는 완전히 건조된 분말 100 g을 눈금이 있는 메스실린더에 옮긴 후 Tap-Pak volumeter를 사용하여 200회의 진동을 인가하여충진된 메스실린더의 부피를 확인하여 산출하였다. 두 종류의 공구강 분말 형상은 주사전자현미경(SEM, JSM5800, JEOL)을 이용하여 관찰하였다. SLM 공정으로 제작된 공구강 조형체의 기공 및 melt pool은 금속 광학현미경(OM, ECLIPSE MA 200, Nikon)을 이용하여 확인하였다.
- 본 연구에서는 PBF 방식의 SLM 공정을 이용하여 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스분무공정으로 직접 제조된SKD61 공구강 분말 두 종류를 사용하여 조형체를 각각제작하였다. 이렇게 제작된 두 종류의 조형체의 기계적 특성을 평가하여 조형 특성을 비교하였다.
- 본 연구에서는 PBF 방식의 SLM 공정에 사용하기 위한 SKD61 공구강 분말을 가스분무공정으로 직접 제조하였으며, Sandvik 社에서 구입한 SKD61 공구강 분말을 사용하여 두 종류의 공구강 분말에 대한 기초 특성을 평가하고 비교하였다. 상기 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 laserpower, layer thickness, 및 hatch spacing 등의 공정 변수들은 고정하고 laser scan speed를 200~1,000 mm/sec로 다양하게 변화시키며 조형체를 제작하였다. 이렇게 제작된 조형체의 밀도, 경도, 및 인장강도 등 기계적 특성을 평가하고 조형 특성을 비교하여 최적의 공정 조건을 확립하였다.
- 실험에 사용된 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 겉보기밀도, 충진 밀도, 입도분포, 및 유동성 등의 기초 특성을 평가하고 SLM 공정에 사용하기에 적합함을 확인하였으며 laser power, layer thickness, 및 hatch spacing 등의 공정변수는 각각 90 W, 25 µm, 및 80 µm로 고정하였으며 laser scan speed만을 200~1,000 mm/sec로 다양하게 변화시켜 조형체를 제작하였으며, 이때 조형 조건은 표 1에 정리하였다.
- 따라서 조형체의 밀도를 향상시킬 수 있는 공정 조건을 확립하면 우수한 기계적 특성을 갖는 제품을 만들 수 있다고 판단된다. 에탄올97%와 질산 3%를 혼합하여 나이탈 용액을 [21] 제조하였으며 이를 이용하여 에칭 후 공구강 조형체의 melt pool을 OM으로 관찰하였다. OM 이미지에서 알 수 있듯이, laser scan speed가 증가할수록 melt pool의 형상, 길이 및 두께가 일정하지 않았는데 공구강 분말에 낮은 에너지의 laser가 인가되어 미용융 분말을 형성하였으며 이로 인해 기공이 형성되고 laser의 진행방향을 방해했기 때문이라고 판단된다.
- 추가적으로 공구강 분말의 겉보기 밀도와 충진 밀도를 측정하여 hausner ratio(Tappeddensity/Apparent density)를 계산하여 유동성을 평가하였다. 이때 겉보기 밀도는 직경 2.54 mm를 가지는 hallflowmeter를 이용하여 24.94 cm3의 부피를 갖는 용기에 충진된 분말의 무게를 측정하고 충진된 분말의 무게에 대한용기의 부피 비로 산출하였다. 그리고 충진 밀도는 완전히 건조된 분말 100 g을 눈금이 있는 메스실린더에 옮긴 후 Tap-Pak volumeter를 사용하여 200회의 진동을 인가하여충진된 메스실린더의 부피를 확인하여 산출하였다.
- 본 연구에서는 PBF 방식의 SLM 공정을 이용하여 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스분무공정으로 직접 제조된SKD61 공구강 분말 두 종류를 사용하여 조형체를 각각제작하였다. 이렇게 제작된 두 종류의 조형체의 기계적 특성을 평가하여 조형 특성을 비교하였다. 이때 조형에 사용된 두 종류의 SKD61 공구강 분말은 10~45 mm의 입도 분포를 가지는 구형의 분말임을 확인하였다.
- 상기 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 laserpower, layer thickness, 및 hatch spacing 등의 공정 변수들은 고정하고 laser scan speed를 200~1,000 mm/sec로 다양하게 변화시키며 조형체를 제작하였다. 이렇게 제작된 조형체의 밀도, 경도, 및 인장강도 등 기계적 특성을 평가하고 조형 특성을 비교하여 최적의 공정 조건을 확립하였다. 또한 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말과상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 기초 특성 평가를통해, SLM 공정에 적용할 수 있음을 확인하였다.
- 54 mm의 hall을 완전히 통과하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 분말의 흐름성을 확인하였다. 추가적으로 공구강 분말의 겉보기 밀도와 충진 밀도를 측정하여 hausner ratio(Tappeddensity/Apparent density)를 계산하여 유동성을 평가하였다. 이때 겉보기 밀도는 직경 2.
- 표 3에는 PBF 방식의 SLM 공정에 사용된 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61공구강 분말의 기초 특성을 평가하였다. PBF 방식의 SLM 공정을 이용하여 조형체를 제작하기 위해서는 금속 기판의 표면에 분말을 일정한 두께로 균일하게 도포하는 것이 중요하며, 특히 공구강 분말의 유동성을 확보하는 것이 중요하다.
대상 데이터
- 3. Densities of samples fabricated by SLM process with two kinds of SKD61 tool steel powders in this study.
- (a) and (d) OM images of fabricated SKD61 sample at laser scan speed of 200 mm/sec with fabricated powder and commercial powder, respectively, (b) and (e) OM images of fabricated SKD61 samples at laser scan speed of 600 mm/sec with fabricated powder and commercial powder, respectively, (c) and (f) OM image of fabricated SKD61 samples at laser scan speed of 1,000 mm/sec with fabricated powder and commercial powder, respectively. The SLMed samples were fabricated with two kinds of SKD61 tool steel powders.
- 본 연구에 사용된 공구강 분말의 조성은 유도 결합 플라즈마 분광기(ICP-OES, Optima8300, PerkinElmer)를 이용하여 분석하였으며, 제조된 공구강 분말에서 Cr의 함량을 제외하면 Sandvik 社에서 제공하는 data sheet의 조성범위에 포함되는 것을 표 2에서 확인할 수 있다. 공구강 분말의 입도분포는 입도분석기(PSA, LS13 320, BECKMANCOULTER)를 이용하여 10~45 µm의 입도분포를 가지는 것을 확인하였으며 PBF 방식의 SLM 공정에 적용 가능함을 알 수 있었다.
- 본 연구에서는 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 PBF 방식의 SLM공정에 적용하여 조형체를 제작하였다. 조형체를 제작하기 위해 SLM 방식의 Mlab Cusing-R(이하 Mlab, Concept Laser, Germany) 장비를 이용하였다.
성능/효과
- (b)는 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말의 SEM 이미지로 두 종류의 분말 모두 대부분 구형의 형상을 가지고 약 50 µm 이하의 크기 분포를 보였다.
- 그림 5에는 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 PBF 방식의 SLM 공정으로 제작된 조형체의 OM 이미지를 나타내었다. 그림 5(a), (b), 및 (c)에는 200 mm/sec, 600 mm/sec, 그리고 1,000 mm/sec의 laser scan speed로 제작된 상용의 SKD61 공구강 조형체를 사용하여 에칭 전과 후의 OM 이미지를 관찰한 결과로 laser scan speed가 증가할수록 큰 기공이 많아지는 것을 확인할 수 있었으며 이는 미용융 분말에 의해 형성된 기공의 영향이라고 판단된다. 또한 그림 5(d), (e), 및 (f)에는 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 상용의 SKD61 공구강 조형체와 동일한 조건으로 제작된 조형체의 에칭 전과 후의 OM 이미지를 관찰한 결과로 laser scan speed가 증가할수록 많은 양의 기공들과 큰 기공들을 관찰할 수 있었다.
- 68 sec를 가지므로 유동성이 우수하다고 판단하였다. 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61공구강은 평균 21.30 sec로 상용의 SKD61 공구강 분말보다 느리게 흐르는 것을 확인하였지만, hausner ratio는 약 1.18로 SLM 공정에 적용하기에 우수한 유동성을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 유동성을 평가한 결과를 바탕으로 SLM 공정에 적용하여 조형체를 제작하는 것이 가능하다고 판단된다.
- 공구강 분말의 입도분포는 입도분석기(PSA, LS13 320, BECKMANCOULTER)를 이용하여 10~45 µm의 입도분포를 가지는 것을 확인하였으며 PBF 방식의 SLM 공정에 적용 가능함을 알 수 있었다.
- 그림에서 알 수 있듯이, 동일한 laser scan speed에서는 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체의 인장강도는 약 1,721 MPa이며 이때 연신율은 약 3.1%이며, 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체는 약 1,552 MPa의 인장강도와 약 2.4%의 연신율을 보였으며 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체보다 다소 낮은 인장강도와 연신율을 나타내었다.
- 그림에서 알 수 있듯이, 두 종류의 공구강 분말 모두 가우스 분포를 나타냈으며 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말에서 D50은 각각 34.88 µm와 31.11 µm를 가지는 것을 확인하였다.
- 또한 그림 5(d), (e), 및 (f)에는 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 상용의 SKD61 공구강 조형체와 동일한 조건으로 제작된 조형체의 에칭 전과 후의 OM 이미지를 관찰한 결과로 laser scan speed가 증가할수록 많은 양의 기공들과 큰 기공들을 관찰할 수 있었다. 그림을 살펴보면, 동일한 laser scan speed 조건에서는 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체보다 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체에서 큰 기공들이 많이 형성되었음을 확인할 수 있었다. 또한 그림 3과 4에 보인 결과를 바탕으로 조형체의 높은 밀도는 치밀한 조직을 형성할 수 있으며 이로 인해 경도가 향상될 수 있다.
- 또한 laser scan speed가 증가할수록 두 종류의 공구강 조형체 경도 차이도 증가함을 알 수 있었다. 두 종류의 공구강 조형체는 laser scan speed가 증가함에 따라 경도가 낮아지는 공통적인 경향성을 보였으며, laser scan speed가 600 mm/sec 이하에서는 큰 차이를 보이지 않았지만 600 mm/sec 이상에서는 급격하게 낮아지는 것을 알 수 있었다. 이렇게 laser scanspeed에 따라 경도의 차이를 보이는 이유는 공구강 분말에 인가되는 laser 에너지가 다르기 때문에 미용융 상태의 분말이 존재하게 되고 이로 인해 기공과 균열이 형성될 수 있다.
- 11 µm를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 그림 2의 SEM 및 입도 분석 결과를 통해 분말의 형상과 평균 입도를 확인하였으며, 표 3의 유동성 결과를 통해 두 종류의 공구강 분말은 PBF 방식의 SLM 공정에 적용 가능함을 알 수 있었다.
- 18로 SLM 공정에 적용하기에 우수한 유동성을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서 두 종류의 공구강 분말을 사용하여 유동성을 평가한 결과를 바탕으로 SLM 공정에 적용하여 조형체를 제작하는 것이 가능하다고 판단된다.
- 이때 조형에 사용된 두 종류의 SKD61 공구강 분말은 10~45 mm의 입도 분포를 가지는 구형의 분말임을 확인하였다. 또한 PBF 방식의 SLM 공정에 사용되는 금속 분말의 가장 중요한 특성인 유동성은 hall flowmeter를 이용하여 16.68 sec/50 g(상용의 SKD61 공구강 분말)과 21.30 sec/50 g(가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말)의 시간으로 흐르는 것을 확인하였다. 이때 유동성 평가 기준으로 주로 활용되는 hausner ratio는 1.
- 조형체의 경도는 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체가 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체보다 높은 경도를 가지는 것을 알 수 있었다. 또한 laser scan speed가 증가할수록 두 종류의 공구강 조형체 경도 차이도 증가함을 알 수 있었다. 두 종류의 공구강 조형체는 laser scan speed가 증가함에 따라 경도가 낮아지는 공통적인 경향성을 보였으며, laser scan speed가 600 mm/sec 이하에서는 큰 차이를 보이지 않았지만 600 mm/sec 이상에서는 급격하게 낮아지는 것을 알 수 있었다.
- 이렇게 제작된 조형체의 밀도, 경도, 및 인장강도 등 기계적 특성을 평가하고 조형 특성을 비교하여 최적의 공정 조건을 확립하였다. 또한 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말과상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 기초 특성 평가를통해, SLM 공정에 적용할 수 있음을 확인하였다. SKD61공구강 분말의 기초 특성 평가 결과를 바탕으로 향후 적층가공에 적용할 수 있는 다양한 종류의 금속 소재를 사용하여 분말을 제조하는데 기여할 수 있다고 판단되며, 다양한 금속 분말을 SLM 공정에 적용하면 더욱 폭넓은 산업분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 하지만 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체의 기계적 특성이 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체보다 다소 낮았지만, 향후 SLM 공정에 적용하여 우수한 조형 특성을 갖는 조형체를 제작할 수 있는 금속 분말의 제조 가능성이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 금속 분말의 충진 밀도가 높은 경우에 조형시에도 높은 충진 밀도를 유지하므로 조형체의 밀도가 증가하고 기공이 적은 치밀한 조직을 형성하고 이로 인해 경도 및 인장 강도가 높아졌다고 판단된다. 하지만 충진 밀도가 높은 상용의 공구강 분말을 사용하여 조형체를 제작한 경우에 항복 강도와 가공 경화의 차이가 심하게 나타나는 것을 확인할 수 있었는데 조형체 내부의 전위의 이동 및 집적으로 인해 차이를 보인다고 판단되며 추후 조형체의 미세조직 관찰을 통해원인을 규명할 필요가 있다고 사료된다.
- 25 사이에 존재하면 유동성이 우수하다고 알려져 있다[10, 18, 19]. 상용의 SKD61 공구강 분말의 hausner ratio는 약 1.25의 값을 가졌으며, 실제로 50 g의 분말이 흐르는 시간을 3회의 반복적으로 측정한 결과 평균 16.68 sec를 가지므로 유동성이 우수하다고 판단하였다. 가스 분무 공정으로 제조된 SKD61공구강은 평균 21.
- 따라서 그림 3의 밀도 결과와 조형체 경도를 비교하면 laser scan speed가 빨라질수록 밀도가 낮아지는 것을알 수 있었으며 경도를 저하시켰다는 것을 알 수 있다. 이때 상용의 SKD61 공구강 분말과 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 두 종류의 조형체 모두 laser scan speed가 가장 느린 200 mm/sec에서 밀도는 각각 7.734 g/cm3와 7.652 g/cm3로 가장 높았으며 이때 54.56 HRC와 52.64 HRC로 가장 높은 경도를 가지는 것을 알 수 있다. 따라서 밀도를 향상시키면 치밀한 조형체를 얻을 수 있으며 경도를 증가시킬 수 있다고 판단된다.
- 이렇게 제작된 두 종류의 조형체의 기계적 특성을 평가하여 조형 특성을 비교하였다. 이때 조형에 사용된 두 종류의 SKD61 공구강 분말은 10~45 mm의 입도 분포를 가지는 구형의 분말임을 확인하였다. 또한 PBF 방식의 SLM 공정에 사용되는 금속 분말의 가장 중요한 특성인 유동성은 hall flowmeter를 이용하여 16.
- 두 종류의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 최적의 공정 조건을 확립하였으며 이때 laser power(90 W), layer thickness(25 µm), hatch spacing(80 µm), 그리고 laser scan speed(200 mm/sec)임을 알 수 있었다. 이렇게 제작된 두 종류의 SKD61 공구강 조형체의 경도는 일반적으로 보고되고 있는 40~48HRC[22]보다 높은 50 HRC 이상의 경도를 가졌으며, 인장강도 또한 1,500 MPa 이상으로 높았다. 본 연구의 결과를 바탕으로 SLM 공정에 사용되는 금속 분말에 따라 최적의 조형 조건이 존재할 것으로 판단되며, 조형체의 밀도는다른 기계적인 특성에 영향을 줄 수 있다는 것을 고려하면 우수한 품질의 제품을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
- 경도를 측정하기 위해 조형체를 10 × 10 × 2 mm3의 크기로 절단하여 mounting하고 polishing을 통해 시편을 준비하여 임의로 5곳의 경도를 측정하여 평균값으로 계산하였다. 조형체의 경도는 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체가 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체보다 높은 경도를 가지는 것을 알 수 있었다. 또한 laser scan speed가 증가할수록 두 종류의 공구강 조형체 경도 차이도 증가함을 알 수 있었다.
- 이러한 결과는 상용의 SKD61 공구강분말을 사용하여 제작된 조형체가 더 높은 밀도와 경도를 가지기 때문이라고 판단된다. 하지만 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체의 기계적 특성이 상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 제작된 조형체보다 다소 낮았지만, 향후 SLM 공정에 적용하여 우수한 조형 특성을 갖는 조형체를 제작할 수 있는 금속 분말의 제조 가능성이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 금속 분말의 충진 밀도가 높은 경우에 조형시에도 높은 충진 밀도를 유지하므로 조형체의 밀도가 증가하고 기공이 적은 치밀한 조직을 형성하고 이로 인해 경도 및 인장 강도가 높아졌다고 판단된다.
- OM 이미지에서 알 수 있듯이, laser scan speed가 증가할수록 melt pool의 형상, 길이 및 두께가 일정하지 않았는데 공구강 분말에 낮은 에너지의 laser가 인가되어 미용융 분말을 형성하였으며 이로 인해 기공이 형성되고 laser의 진행방향을 방해했기 때문이라고 판단된다. 하지만 작은 크기의 기공들이 적게 분포하는 laser scan speed 조건에서는 비교적 일정한 길이와 두께를 가지는 melt pool이 잘 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 또한 가스분무공정으로 제조된 SKD61 공구강 분말과상용의 SKD61 공구강 분말을 사용하여 기초 특성 평가를통해, SLM 공정에 적용할 수 있음을 확인하였다. SKD61공구강 분말의 기초 특성 평가 결과를 바탕으로 향후 적층가공에 적용할 수 있는 다양한 종류의 금속 소재를 사용하여 분말을 제조하는데 기여할 수 있다고 판단되며, 다양한 금속 분말을 SLM 공정에 적용하면 더욱 폭넓은 산업분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 이렇게 제작된 두 종류의 SKD61 공구강 조형체의 경도는 일반적으로 보고되고 있는 40~48HRC[22]보다 높은 50 HRC 이상의 경도를 가졌으며, 인장강도 또한 1,500 MPa 이상으로 높았다. 본 연구의 결과를 바탕으로 SLM 공정에 사용되는 금속 분말에 따라 최적의 조형 조건이 존재할 것으로 판단되며, 조형체의 밀도는다른 기계적인 특성에 영향을 줄 수 있다는 것을 고려하면 우수한 품질의 제품을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 금속 분말의 충진 밀도가 높은 경우에 조형시에도 높은 충진 밀도를 유지하므로 조형체의 밀도가 증가하고 기공이 적은 치밀한 조직을 형성하고 이로 인해 경도 및 인장 강도가 높아졌다고 판단된다. 하지만 충진 밀도가 높은 상용의 공구강 분말을 사용하여 조형체를 제작한 경우에 항복 강도와 가공 경화의 차이가 심하게 나타나는 것을 확인할 수 있었는데 조형체 내부의 전위의 이동 및 집적으로 인해 차이를 보인다고 판단되며 추후 조형체의 미세조직 관찰을 통해원인을 규명할 필요가 있다고 사료된다.
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