• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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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.

• Journal of the KSME
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• v.51 no.4
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• pp.37-40
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• 2011

이 글에서는 고효율 사출금형 온도제어를 위한 급속가열 및 냉각기술(Rapid mold heating and cooling)의 개요에 대해 소개하고, 국내외에 개발되어 있는 급속 금형가열 및 냉각기술의 현황 및 특성에 대해 비교분석을 제시하고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.51 no.4
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• pp.50-54
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• 2011

이 글에서는 고주파 유도가열(High-frequency induction heating)을 사용하여 사출금형 표면을 급속으로 가열하기 위한 기술을 소개하고, 국내외 적용사례(마이크로 패턴의 성형성 향상, 외관제품의 표면특성 향상 등)에 대해 소개하고자 한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.12
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• pp.3559-3566
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• 2009

Heating and cooling plate are separately used for heating and cooling cast dies for footwear parts. However, this has a disadvantage that it takes a long time to manufacture footwear parts etc.. In the present study, the pipe-inserted cast die for press forming process was proposed to substitute heating and cooling plate. The temperature distribution on the pipe-inserted cast die was analyzed by numerical work using a FEM. And its temperature was measured by LabView. A manufacturing by the pipe-inserted cast die for press forming process was effectively verified, especially in a productivity.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.13-13
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• 2009

현재 열간단조 금형을 제작함에 있어 육성용접을 실시하는 방법이 금형강 STD61, STD11 등으로 제작하는 방법에 비해 보수나 비용적인 측면에서 이점을 가지고 있기 때문에 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 열간단조 공정에서 금형은 $1000^{\circ}C$이상의 고온재료와 반복접촉하게 된다. 이때 이형제의 사용은 급속냉각 및 급속가열의 열피로를 가속시킨다. 또한, 금형은 반복충격에 의한 기계적 피로를 받게 된다. 이러한 금형의 사용환경을 고려한 FCW는 종래 고가의 $2.8{\sim}3.2{\Phi}$인 외국산 FCW를 사용하였으나 이를 대체한 $3.2{\Phi}$ 태경 FCW가 국내에서 개발되었다. 하지만 개발된 FCW를 사용하여 제작된 금형의 수명이 부족한 현상이 발생하였다. 이에 금형의 수명을 연장시킬 수 있는 내균열성 및 내열충격성을 확보한 태경 FCW의 개발과 개발된 FCW의 성능평가가 요구되었다. 특히 열간단조 금형에 있어서 중요한 내열충격성의 경우 가열과 냉각의 반복 Cycle에 의한 Thermal shock의 평가가 대부분이며 높은 Cycle로 인해 많은 시간이 걸리며, 또한 가열과 냉각을 오갈 수 있는 고가의 시험장치가 요구된다. 그러므로 개발된 FCW 육성용접부의 내균열성 및 내열충격성을 평가할 수 있는 방법에 대한 연구와 특히 내열충격성을 시간이 적게 걸리면서도 경제적으로 평가할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 열간단조 금형 육성용접부의 내균열성 및 열충격특성을 평가할 수 있는 방법에 대한 검토와 특히 내열충격성에 대해 J.W.Kim등의 시험방법을 참고하여 시간이 적게 걸리면서 저 비용으로 열 충격특성을 평가할 수 있는 시험법을 고안하는 것이다. 이를 위한 방법으로 육성용접부의 내균열성을 평가하기 위한 상온 Bending을 실시하였고, 내열충격성을 평가하기 위한 염욕로를 이용하는 고온 Bending을 고안하여 실시하였다. 상온 Bending, 고온 Bending 모두 3점 굽힘시험을 적용하였다. 고온 Bending의 가열방법으로는 염욕로를 사용하여 시편이 대기중에서 약 $850^{\circ}C$의 온도가 될 수 있도록 하였다. 시편은 각각 열처리를 하여 요구 경도를 확보하였고, 이를 염욕로에서 5분간 가열 및 유지하여 취출 후 굽힘하중을 가하여 변위의 정도로 열충격을 평가하는 방법을 사용하였다. 상온 Bending은 극한변형량과 파단부 극한응력으로, 고온 Bending은 고온 극한변형량으로 평가를 하였고, 외국산 FCW를 사용한 육성용접부를 비교대상으로 하였다. 평가 결과 개발된 국산 $3.2{\Phi}$ 태경 FCW의 성능은 외국산 FCW와 유사하거나 우수한 것으로 평가되었고, 실제 금형을 제작하여 현장에 적용한 결과 금형의 수명이 연장된 것이 나타났다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.5
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• pp.575-582
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• 2010

In recent years, several rapid-mold-heating techniques that can be used for the injection molding of thin-walled parts or micro/nano structures have been developed. High-frequency induction heating, which involves heating by electromagnetic induction, is an efficient method for the rapid heating of mold surfaces. The present study proposes an integrated numerical model of the high-frequency induction heating process and the resulting injection molding process. To take into account the effects of thermal boundary conditions in induction heating, we carry out a fully integrated numerical analysis that combines electromagnetic field calculation, heat transfer analysis, and injection molding simulation. The proposed integrated simulation is extended to the injection molding of a thin-wall part, and the simulation results are compared with the experimental findings. The validity of the proposed simulation is discussed according to the ways of the boundary condition imposition.

• Elastomers and Composites
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• v.44 no.4
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• pp.358-365
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• 2009

High-frequency induction is an efficient way to rapidly heat mold surface by electromagnetic induction. In the present work, high-frequency induction heating is applied to injection molding of a mobile phone cover in order to eliminate weldlines by efficiently raising the mold temperature. Through the induction heating experiments, the maximum temperature of $143^{\circ}C$ is obtained on the mold surface in 3s of heating, which is higher than the glass transition temperature of the resin material. An injection molding experiment is then performed with the aid of induction heating, from which we can successfully remove all the weldlines of the mobile phone cover. The effect of induction heating conditions such as the heating power and the heating time on the surface appearance is experimentally investigated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.31 no.5
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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.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.41.1-41.1
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• 2009

최근 금형은 자동차뿐만 아니라 여러 산업에서 필수적이며 제품의 품질은 물론 제조원가에 막대한 영향을 미친다. 이러한 금형은 침탄, 질화, 고주파담금질등에 의해 표면처리 되어져 왔으나, 이와 같이 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하기 때문에 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비 문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리로서 레이저 표면처리 방법이 대두되고 있으며, 레이저 표면처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(Self-quenching)됨으로서 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 표면처리법이다. 이와 같이 레이저를 이용한 표면처리로 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL(High Power Diode Laser)를 이용한 고효율, 고기능 금형 표면처리 후 재료적 물성을 평가하고자 한다. 평가방법은 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 표면처리부, 열영향부 그리고 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직 변화를 관찰하였다. 또한 조사속도 및 온도변화에 대해 경화깊이를 관찰하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2000.10a
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• pp.223-225
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• 2000

일반적으로 많이 사용되는 고강도 스티로폼은 원료모분을 스팀발포기를 사용하여 수십배로 일차 발포한 후 금형에 넣어 스팀으로 성형한다. 이러한 스티로폼은 단열성이 뛰어난 장점이 있지만 강도가 약하여 내구성이 요구되는 재료로는 부적당하였다. 한편 자동생산공정에 사용되는 로봇 트레이는 고강도 정전기 방지 기능이 필요하게 되었고, 5배 정도의 저발포 스티로폼을 이용한 로봇 트레이가 일부 생산되고 있다. 스팀을 이용한 성형 가공의 경우 모분이 표면에서 발포 융착된 후 내부로 열이 잘 전달되지 못하여 내부 융착이 잘되지 않는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 보완하기 위하여 물의 높은 유전율을 이용한 유전가열을 사용하여 내부 융착을 용이하게 시킬 수 있다. 본 연구는 원료모분을 3배이하로 일차 발포한 폴리스틸렌 원료를 이용하여, 스팀에 의한 성형이 아닌 고주파 유전가열을 이용한 성형 방법에 의하여 만들어진 성형물의 비젼과 문제점을 제시하였다. 본 연구에 사용한 고주파는 나무 집성가공에 많이 사용되는 13.6MHz를 사용하였고, 금형은 두랄루민 금형과 목형을 사용하여 시험하였으며, 이의 장단점 및 문제점을 비교하였다. 스팀성형가공에 비하여 내부융착이 훨씬 뛰어났으며, 일부 문제점을 보완하면 진보된 생산공정이 될 것으로 기대된다.