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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 라문우
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2021
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니켈계 내열합금은 고온 및 고압환경에서 우수한 기계적 성질을 유지 하여 항공우주산업 및 자동차, 기계 산업에서 내열부품의 주요소재로 각광을 받고 있다. 이중 대표적인 니켈계 내열합금인 인코넬 718은 중량 대비 고온강도, 내열성, 내식성, 내마모성 등 우수한 기계적 특성과 화학적 안정성으로 항공기 엔진 및 발전기용 터빈, 내압 실린더 등과 같이 항공 우주산업에서의 적용 비율이 가장 높으며 적용 부품의 주요 형태는 원통형으로 선삭 장비를 통한 절삭가공이 필수적이다.
그러나 고온 환경에서의 우수한 물성을 유지하여 절삭가공 시 고온의절삭열이 발생되고 낮은 열전도도로 인해 절삭열이 공구인선에 집중되어 공구마모의 가속화와 함께 공구수명을 저하시킨다. 또한 가공경화가 빈번히 발생되어 공구의 절입부에서 지속적인 부하로 인해 공구 파손을 야기하며 소재 경도의 상승으로 표면품위가 저하된다. 따라서 인코넬 718은절삭가공이 어려운 대표적인 난삭재로 분류되며 가공성 향상을 위해 절삭유 고압 분사, 극미량 윤활(MQL), 극저온 가공 등 다양한 연구가 진행되고 있다. 이중 극저온 가공은 뛰어난 냉각을 토대로 내열합금 가공성을 위해 많은 연구가 수행되어지고 있다.
이에 본 연구에서는 극저온 간접냉각방식과 나노입자 극미량 윤활 (Nano-fluid MQL, nMQL)을 적용한 극저온 공정을 개발하여 기존 건식, 습식 공정 대비 선삭 가공성 향상 분석을 실시하였다. 극저온 공정을 통한 가공성 향상 분석에 앞서 극저온 냉각 및 극미량 윤활 조건 선정실험을 진행하였다.
이를 토대로 기존 공정과 극저온+nMQL 간의 공구마모, 가공표면경도, 절삭력, 칩 형상 비교분석을 실시하였다.
연구 결과, 기존 공정 대비 공구의 절입부 마모를 크게 감소시킬 수 있었으며 공구수명을 향상시킬 수 있었다. 또한 절입부 마모의 감소를 통해가공표면경도를 감소시킬 수 있었으며 절삭력 분석을 통해 극저온+nMQL 조건에서의 우수한 냉각 및 윤활을 바탕으로 양호한 주분력과 배분력 및낮은 이송분력이 나타났다. 칩 형상 분석을 토대로 칩 결함이 감소한 것을 확인할 수 있었으며, 칩 전단면에서의 전단각 비교를 통해 기존 공정대비 극저온+nMQL에서 가장 안정적인 칩이 발생되는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 극저온+nMQL 조건을 통한 극저온 공정을 개발하여 기존 공정 대비 선삭 가공성 향상효과를 확인할 수 있었으며 본 공정을 통해 소재의 가공성을 향상시킴으로써 인코넬 718 선삭 시 생산성을 개선할수 있을 것으로 기대된다.
그러나 고온 환경에서의 우수한 물성을 유지하여 절삭가공 시 고온의절삭열이 발생되고 낮은 열전도도로 인해 절삭열이 공구인선에 집중되어 공구마모의 가속화와 함께 공구수명을 저하시킨다. 또한 가공경화가 빈번히 발생되어 공구의 절입부에서 지속적인 부하로 인해 공구 파손을 야기하며 소재 경도의 상승으로 표면품위가 저하된다. 따라서 인코넬 718은절삭가공이 어려운 대표적인 난삭재로 분류되며 가공성 향상을 위해 절삭유 고압 분사, 극미량 윤활(MQL), 극저온 가공 등 다양한 연구가 진행되고 있다. 이중 극저온 가공은 뛰어난 냉각을 토대로 내열합금 가공성을 위해 많은 연구가 수행되어지고 있다.
이에 본 연구에서는 극저온 간접냉각방식과 나노입자 극미량 윤활 (Nano-fluid MQL, nMQL)을 적용한 극저온 공정을 개발하여 기존 건식, 습식 공정 대비 선삭 가공성 향상 분석을 실시하였다. 극저온 공정을 통한 가공성 향상 분석에 앞서 극저온 냉각 및 극미량 윤활 조건 선정실험을 진행하였다.
이를 토대로 기존 공정과 극저온+nMQL 간의 공구마모, 가공표면경도, 절삭력, 칩 형상 비교분석을 실시하였다.
연구 결과, 기존 공정 대비 공구의 절입부 마모를 크게 감소시킬 수 있었으며 공구수명을 향상시킬 수 있었다. 또한 절입부 마모의 감소를 통해가공표면경도를 감소시킬 수 있었으며 절삭력 분석을 통해 극저온+nMQL 조건에서의 우수한 냉각 및 윤활을 바탕으로 양호한 주분력과 배분력 및낮은 이송분력이 나타났다. 칩 형상 분석을 토대로 칩 결함이 감소한 것을 확인할 수 있었으며, 칩 전단면에서의 전단각 비교를 통해 기존 공정대비 극저온+nMQL에서 가장 안정적인 칩이 발생되는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 극저온+nMQL 조건을 통한 극저온 공정을 개발하여 기존 공정 대비 선삭 가공성 향상효과를 확인할 수 있었으며 본 공정을 통해 소재의 가공성을 향상시킴으로써 인코넬 718 선삭 시 생산성을 개선할수 있을 것으로 기대된다.
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