• Composites Research
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• 제27권6호
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• pp.254-259
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• 2014

고품질의 복합재료를 생산할 수 있는 Autoclave 공정의 단점인 긴 성형공정과 높은 생산비용을 보완하여 본 연구에서는 Autoclave 공정을 대체할 수 있는 Pressure press 공정과 장치를 개발하였다. Autoclave 공정의 가장 큰 특징이라고 할 수 있는 진공, 가압 공정을 금형 내부에 공간 설계를 통해 가능하게 하였고, 금형 내부 공기압이 소실되지 않도록 유압 press를 이용하여 가압장치를 설계하고 금형을 밀폐하였다. 가압장치에서는 가열과 냉각이 가능하게 하여 금형에 직접 온도를 전달할 수 있게 하였다. Autoclave 공정에 비해 내부 공간이 축소되어 가열 시간과 공기압 충전시간이 단축되었고 설비규모가 축소되어 초기설치비가 절감되었다. 가열방식에 따른 공정의 분석을 위해 V 자 형태의 금형을 제작하여 spring-back 현상 발생여부와 정도를 측정하고 Autoclave 공정과 비교하였으며, 복합재료 성형 시 금형의 온도를 측정하여 소재에 전달되는 각 부분의 온도를 관찰하였다. 그리고 같은 조건에서 Autoclave 공정과 Pressure press 공정으로 성형된 복합재료의 섬유 체적율을 비교하여 기계적 특성을 예측하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.58-58
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• 2009

선박의 선체부분인 선수, 선미 등을 이루고 있는 곡형 외판의 제작은 강판을 원하는 형상으로 성형하기 위하여 벤딩롤러 및 유압프레스를 이용한 냉간가공과 산소-프로판가스 화염을 적용한 선상가열, 삼각가열을 이용한 열간가공으로 크게 구분할 수 있다. 선상가열을 이용한 곡면가공의 원리는 가열토치를 이용하여 강판을 가열하면 가열부는 팽창하게 되고 냉각시에는 수축하게 된다. 이 때 두께방향으로의 소성변형으로 인한 수축량의 차이로 인해 굽혀지게 된다. 최근에는 선박이 고기능 및 대형화로 인해 3차원 곡형 외판 형상이 복잡해지고, 강도를 향상시키기 위하여 합금원소(C, Nb, V, Ti)를 첨가하거나 열처리(노말라이징)를 이용한 고장력강재인 중후판의 적용이 증가하고 있다. 이러한 고강도강재를 선상가열공정으로 제작한 곡형 외판재는 가열, 냉각의 열사이클로 인해 취화되어 인성이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 Normalizing 열처리재인 490MPa급 강재를 이용하여, 현장에서 작업자의 미숙련으로 인해 발생 할 수 있는 최대의 가혹한 조건과 재질에 큰 영향을 미치지 않는 범위를 선정하여 선상가열시의 가열, 냉각조건에 따른 강재의 재질특성을 조사하고자 한다. 이를 위해 가열시 가열부위의 정확한 온도 측정에 역점을 두었으며, 각각 다른 선상가열 조건에 따른 시편을 제작하기 위하여 선상가열 실험장치를 제작하였다. 선상가열 실험 결과 최고가열온도 $1300^{\circ}C,\;950^{\circ}C$에서 수냉 조건인 경우 급격한 인성저하 현상이 발생하며 비록 공냉이라 하더라도 결정립 조대화로 인성 저하가 발생하였다. $800^{\circ}C$가열 후 수냉개시온도를 $700^{\circ}C$이하로 수냉한 경우에는 인성 저하 현상이 개선되고 있음을 알 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.35-41
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• 2013

금형온도는 사출성형시 수지의 유동특성이나 성형품의 변형에 영향을 미치는 중요한 변수로서, 고온의 수지 주입과 냉각회로에 주입되는 냉각수의 영향을 받아 사출 사이클이 반복될수록 온도의 상승과 하강이 반복되는 주기적인 변화특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 금형 냉각회로에 저온과 고온의 유체를 번갈아 주입하는 가변 금형온도 제어기법을 적용하여 성형전에는 금형온도를 높게 유지하고 성형후에는 낮게 유지함으로써 사출성형시 품질과 생산성을 동시에 높일 수 있는 연구를 수행하였다. 특히 열전달-유동해석을 연계한 다중사이클 사출성형 과도해석을 수행하여 수지와 금형, 냉각수간의 과도적인 온도변화를 수치적으로 고찰하였고, 기존 냉각방법과의 해석결과를 비교하여 제안된 가변 금형온도 제어기법의 가열 및 냉각과정에서의 효율성을 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.1754-1759
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• 2008

일반사출성형에서는 수지가 캐비티 내를 흐르면서 냉각으로 인한 점도의 상승으로 전사성이 급격히 나빠지기 때문에 미세패턴을 가진 성형품을 제작하는데 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하는 방법으로 금형온도를 용융된 수지온도 수준까지 순간적으로 표면만을 가열하여 성형시킨 후 급속히 냉각하는 다양한 순간금형가열방식이 있고, 그 중 본 연구에서는 전열가열방식인 E-Mold을 채택하였다. 특히, 마이크/나노 부품 성형에 필수적인 E-Mold 금형설계에 있어 heating line의 배치는 금형의 온도 제어 및 균일한 온도 분포에 절대적인 영향을 미치므로 최적화된 heating line의 배치가 필수적이다. 본 연구에서는 사출공정의 사이클 타임을 최소화하면서 다양한 해석 프로그램을 사용하여 E-Mold의 최적화 설계를 전산모사 하였고, 이를 실험결과와 비교하였다. 먼저, 3D CAD 프로그램인 Pro-Engineer Wildfire 2.0 을 사용하여 E-Mold 금형을 설계하고, ANSYS사의 ICEMCFD 프로그램을 사용하여 MESH 생성하고, ANSYS사의 FLUENT 프로그램을 사용하여 금형의 초기온도 $60^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$와 $180^{\circ}C$까지 가열하는데 걸리는 시간과 냉각시키는데 걸리는 시간 등을 전산모사 하였다. 그리고 Polycarbonate를 이용하여 LGP 도광판을 실제 사출성형하여 얻은 데이터와 비교 분석을 하였다. 전산모사와 실제 사출결과에서 $3{\sim}4$초가량의 차이가 나타났지만 실제 사출시 고온의 용융된 플라스틱 수지에 따른 냉각시간의 오차를 생각한다면, 전산모사와 실힘결과는 거의 일치한다고 볼 수 있다. 따라서 본 체계적인 전산모사방법을 통해 E-Mold의 Heating Line 최적화 설계가 가능하다는 것을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권1호
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• pp.105-112
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• 2010

Weldlines are generated during the injection molding process when two or more melt flows are brought into contact. The weldlines are unavoidable in the cases of presence of holes or inserts, multi-gated delivery systems, significant thickness change, etc. At the welded contact region, a 'V'-shaped notch is formed on the surface of the molded part. This 'V'-notch deteriorates not only surface appearance but also mechanical strength of the molded part. To eliminate or reduce weldlines so as to improve the weldline strength, the mold temperature at the corresponding weld locations should be maintained higher than the glass transition temperature of the resin material. The present study implements high-frequency induction heating in order to rapidly raise mold surface temperature without a significant increase in cycle time. This induction heating enables to local mold heating so as to eliminate or reduce weldlines in an injection-molded plastic part. The effect of induction heating conditions on the weldline strength and surface appearance of an injection-molded part is investigated.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5074-5081
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• 2015

플라스틱 제품의 휨을 개선하기 위한 방법은 사출성형 공정에서 일어나는 불균일한 냉각을 균일하게 만들어 플라스틱 제품의 잔류응력을 제거하는 방법이다. 본 연구는 균일한 냉각을 위하여 펠티에 소자를 사용하여 급속가열 냉각 장치를 개발하였다. 급속냉각 가열 장치(RCHD)를 제작하여 전통적인 수냉 장치(TWCD)방식과 급속냉각 가열 장치방식에 따른 휨을 비교 분석하였고, 비결정성 수지인 ABS 수지를 사용하였다. 사출성형 조건인 보압시간, 금형온도, 냉각시간, 보압에 따라 휨의 변화량을 측정 비교하였고, 비결정성 ABS 수지에서 급속가열 냉각 장치 냉각방식이 전통적인 수냉방식 보다 휨이 더 적게 발생하고, 위의 결과들로 보아 조금 더 균일하게 냉각되는 것을 알 수 있었다. ABS 폴리머의 분포 상태를 SEM 사진을 통해서 확인하였다. 전통적인 수냉방식은 폴리머의 분포상태가 조밀하게 분포되어 있고, 급속냉각 가열 방식은 전통적인 수냉방식 보다 넓게 분포되어 있었다. 이것은 냉각이 균일하게 이루어지고, 금형의 온도가 서서히 진행되면서 폴리머의 입자가 커지게 되는데, 이것은 내부응력이 줄어든 것을 의미한다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.437-440
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• 2009

High-frequency induction is an efficient way to heat mold surface by electromagnetic induction in a non-contact manner. Thanks to its capability of rapid heating and cooling of mold surface, it has been recently applied to the injection molding. The present study applies the high-frequency induction heating for elimination of weldlines in an injection-molded plastic part. To eliminate weldlines, the mold temperature of the corresponding weld locations should be maintained higher than the glass transition temperature of the resin material. Through experiments, the maximum temperature of $143^{\circ}C$ is obtained on the mold surface around the elliptic coil, while the temperature of the mold plate is lower than $60^{\circ}C$. An injection molding experiment is then performed with the aid of induction heating, and the effect of induction heating conditions on the surface appearance of the weldline is investigated.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권1호
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• pp.79-84
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• 2004

A light-guide is one of several important components of backlight unit in TFT-LCD. The manufacturing technology and optical system design of the light guide is very sensitive to quality and cost of the TFT-LCD module. In the present study a new manufacturing method which is called as direct surface forming(DSF) has been tested under various conditions. DSF is very similar to the well-known hot embossing except for partial contact between mold and substrate. The final V-groove pattern shows different shapes depend on the temperature of mold surface, contact time of mold and depth of V-groove.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권5호
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• pp.594-600
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• 2007

Rapid mold heating has been recent issue to enable the injection molding of thin-walled parts or micro/nano structures. Induction heating is an efficient way to heat a conductive workpiece by means of high-frequency electric current caused by electromagnetic induction. Because the induction heating is a convenient and efficient way of indirect heating, it has various applications such as heat treatment, brazing, welding, melting, and mold heating. The present study covers an experimental investigation on the rapid heating using the induction heating and rapid cooling using a vortex tube in order to eliminate an excessive cycle time increase. Experiments are performed in the case of a steel cup mold core with various heating and cooling conditions. Temperature is measured during heating and cooling time, from which appropriate mold heating and cooling conditions can be obtained.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2008년도 추계학술발표논문집
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• pp.358-361
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• 2008

본 논문에서는 열화상촬영기 및 온도분포 해석 프로그램을 이용하여 금형가열온도와 실제 금형온도의 온도편차를 비교하여 금형가열 시 Stamper 표면의 온도분포를 해석하였다. 또한 전열가열방식(E-MOLD)을 이용하여 복합기능 도광판(Prismless LGP)을 제조하였고, 금형온도에 따른 복합기능 도광판(Prismless LGP)의 광특성 평가를 하였다. 그 결과 금형온도가 증가할수록 패턴 전사성 향상으로 인해 휘도 또한 증가하였고, 특히 유리전이온도($140^{\circ}C$) 이상에서 크게 상승하였다.