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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김성훈 (성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수
김성민
발행연도
2019
저작권
성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

극미량 윤활유의 분사 각도 및 액체질소의 분사 속도에 따른 티타늄 합금 밀링가공에서의 윤활 및 냉각특성에 관한 수치적 연구
김성훈 행정학과 2019.01 학위논문

2018

액체질소 및 나노유체 동시 분사 티타늄 합금 밀링가공의 열유동 특성에 관한 수치적 연구
김성훈 ,  이상원 ,  김성민 대한기계학회 춘추학술대회 2018.05 학술대회자료

초록· 키워드

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전투기 기체, 항공기 터빈, 의료기기 등 여러 산업에서 기계적 성능의 향상을 위해 높은 강도와 낮은 열전도도를 갖는 티타늄 합금(Ti-6Al-4V)의 사용이 증가하고 있다. 그러나 이러한 티타늄 합금의 재료적 특성으로 인해 가공이 어려워 난삭재(難削材)로 분류되기 때문에 가공성 향상을 위한 효율적인 윤활 및 냉각기법이 필요하다.
밀링가공 시 극미량 윤활유를 분사할 경우, 마찰계수와 공구마모가 크게 감소하여 그 우수한 윤활 성능이 실험적으로 검증되어왔다. 또한, 액체질소를 분사할 경우, 소재의 온도가 크게 감소하여 그 우수한 냉각 성능이 실험적으로 검증되어왔다. 그러나 액체질소와 극미량 윤활유를 동시에 분사하는 시스템의 경우 분사 속도, 분사 각도 등 매개변수 영향에 대한 연구가 필요한 실정이다. 또한 극미량 윤활유 액적, 액체질소, 공구와 공작물 표면, 그리고 공기 사이의 복잡한 상호작용을 이해하고 이들이 윤활 및 냉각성능에 미치는 영향에 대한 수치적 연구가 필요하다.
본 연구에서는 극미량 윤활유 및 액체질소가 분사 시 티타늄 합금 밀링가공 공정을 모사한 수치모델을 개발하였다. 이를 통해, 극미량 윤활유 액적의 분사 각도에 따른 티타늄 합금의 온도를 분석하였다. 또한, 액체질소가 추가로 분사될 경우 액체질소의 분사 속도와 극미량 윤활유 액적의 분사 각도에 따른 윤활성능 및 티타늄 합금의 온도를 비교하였다. 액체질소와 공기의 상호작용을 해석하기 위해 Volume of Fluid(VOF)기법을 이용하였고, 이들 각각과 극미량 윤활유 액적 사이의 상호작용을 해석하기 위해 Eulerian-Lagrangian기법을 이용하였다.
#액체질소 #극미량 윤활유 #Eulerian-Lagrangian #VOF #윤활 및 냉각특성

목차

제1장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.1.1 티타늄 합금 가공 시스템 개발의 필요성 1
1.1.2 친환경 가공 기술의 필요성 3
1.2 연구 동향 3
1.2.1 윤활 및 냉각 방법 3
1.2.1.1 습식 가공(Wet machining) 3
1.2.1.2 극미량 윤활 가공(MQL machining) 5
1.2.1.3 극저온 가공(Cryogenic machining) 9
1.2.1.4 극저온 및 극미량 윤활 가공(Cryogenic and MQL machining) 13
1.2.2 열유동 수치해석 연구 사례 15
1.3 연구 목표 17
제2장 극미량 윤활유 분사 시 열유동 특성 19
2.1 수치해석 방법 19
2.1.1 수치해석 모형 및 가정 19
2.1.2 지배방정식 21
2.1.2.1 연속상(continuous phase) 지배방정식 21
2.1.2.2 분산상(discrete phase) 지배방정식 23
2.1.3 경계조건 및 격자 25
2.1.4 수치해석 기법 27
2.2 수치해석 결과 28
제3장 극미량 윤활유와 액체질소 동시 분사 시 열유동 특성 37
3.1 수치해석 방법 37
3.1.1 수치해석 모형 및 가정 37
3.1.2 지배방정식 39
3.1.2.1 연속상(continuous phase) 지배방정식 39
3.1.2.2 분산상(discrete phase) 지배방정식 40
3.1.3 경계조건 및 격자 42
3.1.4 수치해석 기법 43
3.2 수치해석 결과 43
제4장 윤활 및 냉각성능 53
제5장 결론 55
참고문헌 56
ABSTRACT 62

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