• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1907-1914
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• 1995

An on-line measurement of the workpiece hardened depth in laser surface hardening processes is very much difficult to achieve, since the hardening process occurs in depth wise direction. In this paper, the hardened depth is estimated using a multilayered neural network. Input data of the neural network are the surface temperatures at arbitrary chosen five surface points, laser power and traveling speed of laser beam torch. To simulate the actual hardening process, a finite difference method(FDM) is used to model the process. Since this model yields the calculation results of the temperature distribution around the workpiece volume in the vicinity of the laser torch, this model is used to obtain the network's training data and laser to evaluate the performance of the neural network estimator. The simulation results show that the proposed scheme can be used to estimate the hardened depth with reasonable accuracy.

• 한국정밀공학회지
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• 제10권2호
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• pp.66-75
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• 1993

This paper proposes a monitoring method for nondestructive and in-process measurement of the case depth in LASER surface heat treatment process. The method is essentially an eddy-current method, and measures sensing coil's electrical impedance which varies with the changes of the material microstructure due to hardening. To investigate te validity of the proposed method a series of experiments were performed for various hardning depths. The results show that the relationship between the eddy- current sensor output and the changes in case depth is almost linear. This indicates that the eddy-current measuring method can be used as one of the possible monitoring method for mesauring the hardened depth in LASER heat treatment processes.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권8호
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• pp.1041-1047
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• 2011

본 연구에서는 거의 모든 기반산업에서 필수적인 생산기술로 사용되고 있는 금형의 기계적 성질을 향상시키기 위해 고출력 다이오드 레이저를 이용하여 두 종류의 금형재료용 주철을 표면경화처리하였다. 우선, 구상흑연 주철인 FCD550 소재에 대하여 열처리 특성을 파악한 후, 편상흑연 주철인 HCI350 소재를 열처리하여 두 소재의 표면경화 특성을 비교하였다. 경화부의 경도는 두 시험편 모두 모재에 비해 3배 이상의 경도 상승을 보였지만, 재료에 포함된 흑연의 함유량 및 형상의 차이에 의한 재료의 열전도도에 따라서 FCD550 소재에 비해 HCI350이 열처리하는데 있어서 더 많은 입열이 요구되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권1호
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• pp.78-84
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• 2012

금형의 공정 과정에서 금형과 성형품 사이에서 발생하는 마찰로 인해 발생하는 금형의 마모가공차로 작용하여 성형 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서 금형의 내마모성을 향상시키기 위해 질화나 침탄처리, 화염 및 고주파 표면처리 등의 방법들이 적용되어 왔다. 하지만 형상의 제한이나 제품의 변형 등과 같은 문제점을 수반하고 있기 때문에, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 표면처리 방법으로써 레이저 표면처리 기술이 검토되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고출력 다이오드 레이저를 이용, 금형재료용 주철의 표면처리를 시도하였다. 앞서 제1보와 제2보의 논문에서는 금형의 재료 및 형상의 차이에 따른 열처리 특성을 비교하였다면, 본 논문에서는 열처리 후 생성되는 경화부, 경계부위 및 모재의 조직적 차이를 분석하기 위해 광학 현미경 및 전자 현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하고, EDS를 통해 조직의 상태를 파악하였다. 미세조직 관찰 결과, 경화부는 침상의 마르텐사이트 조직이 형성되어 있었다.

• 한국레이저가공학회:학술대회논문집
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• 한국레이저가공학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문개요집
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• pp.111-115
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• 2003

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1663-1668
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• 2011

자동차 차체를 제작하는 프레스 금형의 가공공정 중 제품의 형태를 완성하는 드로잉 공정 및 불필요한 부분을 절단하는 트리밍 공정은 그 공정의 특성상 금형의 마모가 심하기 때문에 금형의 내마모성을 향상시키기 위한 표면경화처리가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 프레스 금형에 레이저 표면처리기술을 적용하기 위한 실험을 실시하였다. 드로잉 공정 및 트리밍 공정에 적합한 표면경화처리를 위해 다이오드 레이저를 이용하여 시험편의 평면부 및 모서리부를 열처리하였으며, 각각의 적정 열처리 조건을 도출하였다. 또한 시험편의 재료에 따른 열처리 특성을 비교하기 위해 구상흑연 및 편상흑연 주철을 사용하여 실험을 진행하였다. 실험 결과, 재료에 따른 열처리 특성에 차이가 있다는 것을 확인하였으며, 적정 열처리된 조건에서의 경화부는 모재에 비하여 약 3배 정도의 경도상승을 나타내었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권1호
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• pp.31-37
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• 2011

Recently, the technology of surface treatment is being more important which affects the material cost reduction and substitution to the expensive material. The material used for the mechanical processing should have not only high intensity, but also strength toughness, wear resistance and corrosion resistance. In order to increase the durability and have better quality of the parts using such kind of tooling material, various kinds of research of the surface hardening through many kinds of heat resources is being done and practically applied. In this study, the characteristics of hardening surface zone for high strength of the press die material through laser beam irradiation are researched. In this study, it is experimentally observed by the status of the surface morphology, tensile strength, the hardness distribution of the base metal and wear condition by the surface hardness pattern by the laser beam based on the process parameters of $CO_2$ laser by using SM45C and STD11 used for press tool. Through this research, the characteristics of surface hardened zone for high strength of the thin metal by laser beam irradiation is done.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권3호
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• pp.171-179
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• 2004

Micro-stereolithography technology has made it possible to fabricate a freeform 3D microslructure. This technology is based on conventional stereolithography, in which a UV laser beam irradiates the open surface of a UV-curable liquid photopolymer, causing it to solidify. In micro-stereolithography, a laser beam of a few $\mu m$ diameter is used to solidify a very small area of the photopolymer. This is one of the key technological elements, and can be achieved by using a focusing lens. Thus, the solidification phenomena of the liquid photopolymer must be carefully investigated. In this study, the photopolymer solidification phenomena in response to variations in the scanning pitch of a focused laser beam was investigated experimentally. The effect of layer thickness on the solidification width and depth was also examined. These studies were conducted under the conditions of relatively lower laser power and relatively higher scanning speed. Moreover, the photopolymer solidification phenomena for the relatively higher laser power and lower scanning speed was investigated, too. In this case, comparing to the case of lower laser power and higher scanning speed, the photopolymer absorbed large amount of irradiation energy of the laser beam. These results were compared with those obtained from a photopolymer solidification model. From these results, a new laser-scanning scheme was proposed according to the shape of the 3D model. Samples by each method were fabricated successfully.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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• pp.921-924
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• 1995

Case hardening behavior of carbon tool steel(SK5) was investigated after pulsed YAG laser irradiation. In the case od beam passes,martensite formed in the melt zone and in former pearlite regions of the austenitization zone exhibits vary high Vickers hardness values. The molten depth and width decrease as the beam power density increase. The influence of depth and width of color painted specimen was also investigated. The molten zone of the black painted specimen was the largest. The were loss of the black painted specimen was smaller than any other painted or raw material.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.600-607
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• 2011

고탄소강은 사용자가 요구하는 특성을 만족시키기 위해 침탄, 질화, 고주파담금질 등에 의해 표면처리 되어져 왔다. 그러나 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하여 표면처리 후 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리법으로로써 레이저열처리 방법이 대두대고 있으며, 레이저열처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저 빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(self-quenching)됨으로써 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 열처리법이다. 본 연구에서는 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL을 이용한 고효율, 고기능의 고탄소강 열처리 후 재료적 물성을 평가하였다. 그 결과 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 열처리부 및 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직의 특성을 명확히 할 수 있었다.