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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 안중환
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (10)
2018
2017
2016
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연마재 워터젯은 연마재와 고압의 물이 혼합되어 만들어진 높은 속도의 젯을 이용하여 소재 표면을 제거하는 가공법이다. 연마재가 포함된 젯은 소재 표면에서 침식, 절삭, 피로, 취성 파단 등의 메커니즘을 발생시킨다.
기존의 워터젯과 비교하여 연마재 워터젯은 연마재로 인해 월등한 절삭력을 얻을 수 있어 산업 전반에 걸쳐 활용이 가능하게 되었다. 특히 일반 절삭공구로는 가공이 어렵거나 공구의 교체비용이 큰 난삭재 가공에 주로 사용되고 있다. 연마재 워터젯은 소재의 절단에 주로 사용되며, 이와 관련된 기술들은 상당히 발달해 있다. 그러나 최근 선진 워터젯 가공업체 및 대학, 연구소 등에서는 연마재 워터젯을 밀링에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 연마재 워터젯 가공조건에 따른 가공깊이를 예측하는 기술에 집중되고 있다.
연마재 워터젯은 소재 표면에서 침식, 절삭, 취성 파단 등 다양한 가공 메커니즘이 복합적으로 발생하기 때문에 일반적인 절삭가공 모델링을 통해 접근하기에 한계가 있다. 더구나 연마재 워터젯 밀링은 펌프압력, 이격거리, 연마재유입량 및 이송속도 등의 가공변수들의 상호 영향을 받기 때문에 가공깊이 예측이 매우 어렵다.
본 논문은 연마재 워터젯 밀링에 적용하기 위해 초고압 워터젯에 의한 연마재 입자의 운동에너지와 소재의 파단에너지를 기반으로 한 에너지 기반 가공깊이 모델링을 제안하였다. 그리고, 다양한 난삭재에 대해 이론적 모델링의 가공깊이와 실험에 의한 가공깊이의 오차를 비교함으로써 제안한 모델링의 정확성을 판별하고, 실제 워터젯 밀링 가공에서의 적용 가능성을 판별하고자 하였다. 실험을 통해 확보된 가공깊이 데이터를 기반으로 다중회귀분석을 통해 연마재 워터젯의 에너지 기반 회귀식을 도출하고, 이 회귀식과 이론적 모델링에 의해 유도된 식을 비교 분석하여 워터젯 가공깊이를 유추하였다. 회귀식에 의한 모델링의 가공깊이와 실제 가공된 난삭재의 가공깊이의 오차는, 티타늄합금(Titanium alloy) 13.64%, 스트레인레스(SUS304) 10.42%, 인코넬(Inconel 600) 10.68%로 나타났다. 따라서, 제안된 에너지 기반 가공깊이 모델링은 다양한 난삭재에 적용 가능함을 확인하였다.
기존의 워터젯과 비교하여 연마재 워터젯은 연마재로 인해 월등한 절삭력을 얻을 수 있어 산업 전반에 걸쳐 활용이 가능하게 되었다. 특히 일반 절삭공구로는 가공이 어렵거나 공구의 교체비용이 큰 난삭재 가공에 주로 사용되고 있다. 연마재 워터젯은 소재의 절단에 주로 사용되며, 이와 관련된 기술들은 상당히 발달해 있다. 그러나 최근 선진 워터젯 가공업체 및 대학, 연구소 등에서는 연마재 워터젯을 밀링에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 연마재 워터젯 가공조건에 따른 가공깊이를 예측하는 기술에 집중되고 있다.
연마재 워터젯은 소재 표면에서 침식, 절삭, 취성 파단 등 다양한 가공 메커니즘이 복합적으로 발생하기 때문에 일반적인 절삭가공 모델링을 통해 접근하기에 한계가 있다. 더구나 연마재 워터젯 밀링은 펌프압력, 이격거리, 연마재유입량 및 이송속도 등의 가공변수들의 상호 영향을 받기 때문에 가공깊이 예측이 매우 어렵다.
본 논문은 연마재 워터젯 밀링에 적용하기 위해 초고압 워터젯에 의한 연마재 입자의 운동에너지와 소재의 파단에너지를 기반으로 한 에너지 기반 가공깊이 모델링을 제안하였다. 그리고, 다양한 난삭재에 대해 이론적 모델링의 가공깊이와 실험에 의한 가공깊이의 오차를 비교함으로써 제안한 모델링의 정확성을 판별하고, 실제 워터젯 밀링 가공에서의 적용 가능성을 판별하고자 하였다. 실험을 통해 확보된 가공깊이 데이터를 기반으로 다중회귀분석을 통해 연마재 워터젯의 에너지 기반 회귀식을 도출하고, 이 회귀식과 이론적 모델링에 의해 유도된 식을 비교 분석하여 워터젯 가공깊이를 유추하였다. 회귀식에 의한 모델링의 가공깊이와 실제 가공된 난삭재의 가공깊이의 오차는, 티타늄합금(Titanium alloy) 13.64%, 스트레인레스(SUS304) 10.42%, 인코넬(Inconel 600) 10.68%로 나타났다. 따라서, 제안된 에너지 기반 가공깊이 모델링은 다양한 난삭재에 적용 가능함을 확인하였다.
목차
I. 서론 11.1 연구의 배경 11.2 연구의 목적 71.3 논문의 구성 9II. 연마재 워터젯(AWJ) 에너지 모델링 112.1 연마재 워터젯의 원리 112.2 연마재 워터젯 가공변수 162.3 연마재 입자에너지 모델링 302.4 연마재 입자속도 실험 422.5 고찰 46III. 재료의 파단에너지와 연마재 워터젯 에너지 473.1 재료의 파단에너지 473.2 파단에너지 근사화 533.3 연마재 워터젯 에너지와 파단에너지의 관계 553.4 고찰 61IV. 에너지기반 가공깊이 모델링 624.1 에너지기반 가공깊이 모델링 624.2 고찰 67V. 실험 및 고찰 685.1 AWJ 실험조건 및 실험방법 685.2 실험 결과 765.3 회귀분석을 통한 실험식과 에너지 모델링 이론식 비교 915.4 고찰 97VII. 결론 99참고문헌 102Abstract 109
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