• Journal of Welding and Joining
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• v.18 no.4
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• pp.76-81
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• 2000

In this research, various heat source equations that have been proposed in previous study were calculated and compared with new model in various laser parameters. This is to treat the problem of predicting, by numerical analysis, the thermo-mechanical behaviors of laser spot welding for thin stainless steel plates. A finite element code, ABAQUS is used for the heat transfer analysis with a three-dimensional plane assumption. Experimental studies if the laser spot welding have also bee conducted to validate the numerical models presented. The results suggest that temperature profiles and weld dimensions are varied according to the heat source of the laser beam. For this reason, it is essential to incorporate an accurate description of the heat source.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2005.06a
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• pp.97-99
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• 2005

Laser arc hybrid process is actively researched as a new welding method since it has several advantages by the combination of laser beam and electric arc. By the coupling of two different heat sources, laser and arc mutually assist and influence. High power laser can make the deep keyhole and arc plasma can form the large bead shape. In this paper the effect of two different heat sources to weld bead are investigated and as a result of analysis, it is shown that the lower part of keyhole is heated by laser and the upper part of weld pool is dominantly heated by arc.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.04a
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• pp.1789-1794
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• 2004

The present study investigates flow characteristics in an optical disc drive. Detailed knowledge of the flow characteristics is essential to analyze flow-induced noise and vibration, forced convection and flow friction loss. The ODD used in the personal computer is used for the experiment and rotating velocity of disc is under the 4500 rpm. Time-resolved velocity components and velocity spectrum are obtained using the laser Doppler anemometry (LDA). The results show that the front holes reduce now-induced noise and the position of pickup body affects flow near the window. In addition, il is possible for cooling of heat sources in an optical disc drive through measuring the flow fields under the tray.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.26 no.9
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• pp.127-134
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• 2009

Laser-assisted machining uses primarily laser power to heat the local area before the material is removed. It not only efficiently reduces the cutting force during the manufacturing process but also improves the machining characteristics and accuracy with regard to difficult-to-machine materials. The prediction of relative deformations between the cutting tool and workpiece is important to improve the accuracy of machined components. This paper presents the deformation errors caused for a cylindrical workpiece by thermal effects in the laser-assisted machine tool using finite element method. The results can be used to increase the cutting accuracy by compensating thermal distortion prior to laser-assisted machining.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.12
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• pp.1367-1372
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• 2014

As the awareness of the environmental crisis has recently increased around the world, numerous studies in the transport industry have been conducted to solve this problem through lightweight car bodies. The hot-stamping process has been presented as solution to achieve a light weight. Hot-stamping is a method that is used to obtain ultra-high strength steel (1,500 MPa or greater) by simultaneously forming and cooling boron steel in a press die after heating it to a temperature of $900^{\circ}C$ or above. This study involved a, fundamental examination of laser parameters to investigate the laser weldability of boron steel. As a result, the following optimum parameters for the shielding gas were found: Q = 20 l/min, ${\alpha}=40^{\circ}$, d = 20mm, and l = 0 mm. The hardness of butt weldment increasesed sharply as a result of martensite formation at the fusion zone.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.29 no.2 s.233
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• pp.224-231
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• 2005

The present study investigates flow characteristics in an optical disc drive (ODD). Detailed knowledge of the flow characteristics is essential to analyze flow-induced noise and vibration, forced convection and flow friction loss. The ODD used in a personal computer is used for the experiment and rotating velocity of disc is under the 4500 rpm. Time-resolved velocity component and velocity spectrum are obtained using the laser Doppler anemometry (LDA), and the flow patterns induced by rotating disc in the ODD are calculated by a commercial finite volume method at the same time. The results show that the front holes reduce flow-induced noise and the position of pickup body only affects flow near the window. Furthermore, it is possible for cooling of heat sources in the drive through measuring the flow fields under the tray. In addition, the numerical results are well matched up to the experimental results, therefore, the validation of the numerical results can be achieved. From the validation of numerical results, it is possible to predict the flow characteristics of the region where it is unable to conduct the experiment.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2006.11a
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• pp.193-196
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• 2006

Recently many research are going on in the field of application of Laser and Laser-Arc hybrid welding for superstructures such as ship-structures, transport vehicles etc. Therefore in this study an optimized welding condition and numerical simulation for hybrid welding by using previous numerical analysis which is used to calculate the heat source for Laser and Laser-Arc hybrid welding has been analyzed. For this purpose, fundamental welding phenomena of hybrid process(Laser+MIG) are determined based on the experiments. In order to calculate temperature and residual stress distribution in Laser and Laser-Arc hybrid welds, finite element heat source model is developed on the basis of experiment results and characteristics of temperature and residual stress distribution in Laser and Laser-Arc hybrid welds are understood from the result of simulation and found comparable to the experimental values.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.208.1-208.1
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• 2014

반도체 공정이나 디스플레이 공정에는 세라믹 부품이나 금속 부품이 많이 포함되어 있는데 이들 부품이 공정중에 발생하는 플라즈마 또는 여러가지 부산물에 의하여 부품의 표면에 다양한 코팅층이 형성된다. 그리고 이러한 공정에 들어가는 부품은 플라즈마 또는 각종 산에 취약한 특성을 나타내는데 이에 대하여 해결하기 위하여 세라믹 부품의 표면에 용사코팅이나 각종 물리, 화학적 방법을 이용하여 표면에 코팅층을 형성한다. 이렇게 형성된 코팅층중 특히 용사코팅에 의하여 형성된 코팅층은 플라즈마 공정이나 각종 부식성 산에 의하여 박리 또는 크랙이 발생하게 된다. 이러한 특성은 용사코팅층의 특성상 발생하고 있는 물리적 흡착에 의하여 흡착된 계면에서 박리가 발생할 가능성이 크게 된다. 이러한 현상을 줄이기 위하여 고열원을 통하여 열처리 실험을 실시한다. 특히 전자빔이나 레이저 열원은 고온 급속 가열에 의하여 고융점인 세라믹 용사코팅층 및 금속 코팅층을 재용융 및 응고과정을 통하여 미세구조를 변화시킨다. 특히 전자빔 열처리는 진공중에서 코팅층의 열처리를 행함으로써 코팅층 내에 있는 기공을 제거하거나 불순물을 제거하기에 용이하다. 본 연구에서 수행된 열처리는 기 코팅된 세라믹이나 금속재의 표면을 다량의 Electron의 Flux를 통하여 표면의 온도를 Melting point 직하 온도까지 상승하였다가 응고시킴으로써 코팅층의 특성을 변화시켰다. 이렇게 열처리된 시험편의 XRD를 통해 결정구조를 파악하고, SEM, OM을 통하여 기공의 제거, 결함의 제거 등을 확인하였으며 경도 변화를 통하여 물리적 특성의 변화를 함께 확인하였다. 평가 결과 결정구조의 변화와 더불어 경도등의 상승효과가 발생하였으며 코팅층 내에 존재하는 결함이 감소함을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.12
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• pp.434-439
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• 2020

Selective laser melting (SLM) manufactures an alloy using laser as a heat source, and has recently been introduced in the dental industry. However, there is a lack of analytical research on metal-ceramic restorations achieved by SLM. This study evaluates and compares the metal-ceramic bond strength of Co-Cr alloys produced by selective laser melting and casting methods. Co-Cr samples required for this study were produced through the sintering process of ceramics, by applying the SLM and CAST methods. The metal-ceramic bond strength was measured by applying the shear bond strength test. In order to determine the area fraction of adherent ceramic, Si content of the specimen was measured using scanning electron microscopy SEM/ EDS. Results of the metal-ceramic bond strength and AFAC were analyzed by t-test (α = 0.05). No significant difference was observed comparing the bond strength of SLM and CAST Co-Cr alloys (P> 0.05). However, the SLM group had much better ceramic adherence than the CAST group (P < 0.001). Moreover, oxidation characteristics were similar for both SLM and CAST Co-Cr alloys, but metal structures were different. These results imply that although the bond of ceramic and Co-Cr alloy is not related to the manufacturing method, SLM alloys impart better ceramic adherence. This indicates that alloys made with SLM can be used to fabricate upper implant prostheses in the future. In particular, it is expected to overcome the shortcomings of the CAST method, and save time and cost.