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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 민병권
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2020
2019
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전자빔 미세홀 가공기술은 고출력으로 방출된 전자빔을 활용하여 소재에 미세한 홀을 가공하는 기술로서, 고세장비를 지니는 홀을 가공할 수 있다는 점과 소재에 낮은 열 영향을 준다는 특징을 지닌다. 또한 초당 2000홀을 가공할 수 있는 높은 생산성과 100~1000μm크기의 홀을 가공할 수 있는 가공성능을 지니고 있어, 정밀한 다수의 홀을 요구하는 노즐 및 필터 등의 부품 가공에 활용 가능한 기술이다.
전자빔으로 소재 내부에 홀을 형성하기 위해서는 반드시 소재를 후면까지 용융시켜야 한다. 전자빔의 소재 후면까지의 용융되는 원리는 깊은 용융 현상에 의해 설명된다. 깊은 용융 현상에 대한 기존의 연구는 전자빔을 열 에너지 공급원으로서 다루고, 지속적으로 열원이 가해지는 상황을 가정한다. 이에 따라 전자빔에 의해 열이 발생하는 근본적인 이유인 전자빔과 소재의 상호작용을 다루고 있지 않다. 전자빔을 활용한 가공의 경우 가공소재의 온도가 순간적으로 증발온도 이상으로 상승할 수 있으므로, 전자빔과 소재와의 상호작용을 고려할 시 소재온도의 변화를 고려해야만 한다.
본 논문에서는 전자빔 미세홀 가공 시 조사 전류가 용융 깊이에 미치는 영향에 대한 실험적인 분석을 다루고 있다. 전자빔 미세홀 가공 시 소재에 형성되는 용융 깊이를 결정하는 중요 요인은 keyhole 형성에 의한 전자빔의 깊은 침투 현상이다. 이에 따라 본 논문에서는 keyhole 형성을 위한 전자빔 조사조건 중 전자빔의 조사량을 결정하는 조사전류에 의한 영향을 중점적으로 다루고자 하였다. 또한 전자빔에 의해 소재에 열이 전달되는 과정에서, 전자빔과 소재의 상호작용을 고려하기 위해 기존의 joule-heating의 발열원리를 전자빔 가공의 상황에 적용하였다. 이를 통해 상호작용을 결정하는 요소의 온도 의존성을 나타내고, 이를 실험적으로 분석하였다. 소재의 온도변화에 따른 흡수 및 투과 전자 량을 측정하는 실험을 통해 전자빔과 소재의 상호작용에서 온도에 의한 영향을 확인하였다. 또한 조사전류가 용융 깊이에 미치는 영향을 확인하기 위해, 조사량을 결정하는 조사전류와 조사시간의 변화에 따른 용융 깊이에 대한 변화를 실험적으로 분석하였다. 마지막으로 본 연구의 결과를 미세홀 가공에 적용하여, 조사전류의 변화가 미세 홀 형성에 미치는 영향을 분석하였다.
전자빔으로 소재 내부에 홀을 형성하기 위해서는 반드시 소재를 후면까지 용융시켜야 한다. 전자빔의 소재 후면까지의 용융되는 원리는 깊은 용융 현상에 의해 설명된다. 깊은 용융 현상에 대한 기존의 연구는 전자빔을 열 에너지 공급원으로서 다루고, 지속적으로 열원이 가해지는 상황을 가정한다. 이에 따라 전자빔에 의해 열이 발생하는 근본적인 이유인 전자빔과 소재의 상호작용을 다루고 있지 않다. 전자빔을 활용한 가공의 경우 가공소재의 온도가 순간적으로 증발온도 이상으로 상승할 수 있으므로, 전자빔과 소재와의 상호작용을 고려할 시 소재온도의 변화를 고려해야만 한다.
본 논문에서는 전자빔 미세홀 가공 시 조사 전류가 용융 깊이에 미치는 영향에 대한 실험적인 분석을 다루고 있다. 전자빔 미세홀 가공 시 소재에 형성되는 용융 깊이를 결정하는 중요 요인은 keyhole 형성에 의한 전자빔의 깊은 침투 현상이다. 이에 따라 본 논문에서는 keyhole 형성을 위한 전자빔 조사조건 중 전자빔의 조사량을 결정하는 조사전류에 의한 영향을 중점적으로 다루고자 하였다. 또한 전자빔에 의해 소재에 열이 전달되는 과정에서, 전자빔과 소재의 상호작용을 고려하기 위해 기존의 joule-heating의 발열원리를 전자빔 가공의 상황에 적용하였다. 이를 통해 상호작용을 결정하는 요소의 온도 의존성을 나타내고, 이를 실험적으로 분석하였다. 소재의 온도변화에 따른 흡수 및 투과 전자 량을 측정하는 실험을 통해 전자빔과 소재의 상호작용에서 온도에 의한 영향을 확인하였다. 또한 조사전류가 용융 깊이에 미치는 영향을 확인하기 위해, 조사량을 결정하는 조사전류와 조사시간의 변화에 따른 용융 깊이에 대한 변화를 실험적으로 분석하였다. 마지막으로 본 연구의 결과를 미세홀 가공에 적용하여, 조사전류의 변화가 미세 홀 형성에 미치는 영향을 분석하였다.
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