• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.95-95
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• 2010

자동차 산업에서 차체를 성형하는 프레스 금형 산업은 꾸준히 증가하고 있는 자동차 생산대수와 함께 성장해가고 있으며, 자동차 산업의 국제 경쟁이 심해지고 소비자들의 요구가 다양해짐에 따라 신제품 개발주기에 발맞추어 금형의 제작에도 단납기 및 비용절감을 위한 노력과 제품의 품질 향상을 위해 신기술, 신공법이 적용되고 있다. 한편 자동차 차체를 제작하는 프레스 금형가공은 박판소재를 원하는 형상으로 제작하는 공정으로써, 프레스의 상 하 운동을 이용하여 강판을 성형한다. 이러한 금형의 형태는 곧 자동차 차체 제품의 형태를 완성하므로 제품을 성형하는 도중에 금형과 소재의 마찰에 의해 금형의 마모나 마멸이 발생하여 제품의 품질을 저하시킬 우려가 있다. 따라서 금형의 내마모성 및 수명을 향상시키기 위한 방안들 중 표면경화처리가 행해지고 있으며, 그중 공정 속도가 빠르고 국부적인 열처리가 가능한 레이저 표면처리 방법이 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 이러한 금형의 성질을 향상시키기 위해 고출력 다이오드 레이저를 이용하여 프레스 금형공정 중 드로잉(drawing) 공정에의 적용을 위한 표면경화처리를 실시하였다. 최대출력 4.0kW의 다이오드 레이저를 사용하였으며, 6축 외팔보 로봇에 열처리용 광학계를 장착하여 열처리를 실시하였다. 또한 광학계 부근에는 적외선 온도센서가 부착되어있어 열처리시 시험편의 표면온도를 실시간으로 측정할 수 있도록 구성되어져있다. 시험편은 금형재료용 구상흑연 주철인 FCD550 소재를 사용하였으며, 공정변수에 따른 열처리 특성을 파악하고, 그 경화특성을 평가하였다. 실험 결과, FCD550 소재의 표면 열처리시 레이저 출력 3.5kW, 빔 이송속도 3mm/sec에서 최적의 열처리 특성을 나타내었으며, 이때의 최고 경도는 930Hv을 나타내며 모재에 비해 경도가 3배 정도 상승하는 우수한 경화특성을 보였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.3
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• pp.1620-1625
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• 2015

In this study, a variety of industrial gears, shafts, chains, rollers, mold, etc. are widely used inautomotive steel carbon steel for machine structural SM45C typical material used for the experiments. In order to cure the surface of the test piece after the rough grinding and fine grinding was performed in order polishing. Perform the surface hardening of SM45C lacal area by using a diode laser. The output of the laser diode and the feed rate to the process variable. Micro-hardness testing, microstructure testing, scanning electron microscope testing(SEM), the heat input to the analysis. After analyzing the experiment to compare the mechanical properties of the material. When using a diode laser to assess the soundness of the surface hardening. Accordingly, the process for deriving the optimum demonstrate the feasibility.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.8
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• pp.1048-1054
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• 2011

Laser surface hardening process is the method of hardening surface by inducing rapid self quenching of laser injected area through transfer of surface heat to inside after rapid heating of laser injected area only by high density energy heat source. This surface treatment method does not involve virtually any thermal deformation by heat treatment nor accompanies any other process after surface hardening treatment. In addition, allowing local machining, this method is a surface treatment method suitable for die with complicated shape. In this study, die material cast iron was surface-treated by using high power diode laser with beam profile suitable for heat treatment. Since the shapes of die differ by press die process, specimens were heat-treated separately on plane and corner depending on the applied parts. At this time, corner heat treatment was done with optic head inclined at $10^{\circ}$. As a result, corner heat treatment easily involves concentration of heat input due to limitation of heat transfer route by the shapes compared with plane part, so the treatment accomplished hardening at faster conveying speed than plane heat treatment.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.9
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• pp.5460-5466
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• 2014

In this study, mainly for kitchen knives and small swords, cutlery, etc. STS420J2 used material used for the experiments. In order to cure the surface of the test piece after the rough grinding and fine grinding was performed in order polishing. Perform the surface hardening of STS420J2 local area by using a diode laser. The output of the laser diode and the feed rate to the process variable. Micro-hardness testing, microstructure testing, scanning electron microscope testing(SEM), the heat input to the analysis. After analyzing the experiment to compare the mechanical properties of the material. When using a diode laser to assess the soundness of the surface hardening. Accordingly, the process for deriving the optimum demonstrate the feasibility.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.12
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• pp.1663-1668
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• 2011

Surface hardening treatment is required to improve the wear-resistance of press die because severe abrasion of die occurs during the drawing process in which the forming of the automotive body is completed and during the trimming process in which the unnecessary parts are cut. In this study, experiments on the laser surface treatment of press die are performed. Specimens are heat-treated separately at certain plate and edge position by using a diode laser to carry out suitable surface hardening treatment to reduce the wear during the drawing and the trimming processes, and the proper conditions for heat treatment are found. Spheroidal and flake graphite cast iron specimens are used, and the heat treatment characteristics of the two materials are compared. From the results of the study, it is confirmed that the heat treatment characteristics differed depending on the materials.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.10 no.2
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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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.8
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.44.1-44.1
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• 2010

레이저 가공기술은 공정 적용이 용이하고 응용 분야가 넓어 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다. 특히, 태양전지 제조공정에서는 cutting, grooving, doping, ablation등의 분야에 활발하게 적용되고 있으며 최근에는 다양한 종류의 레이저를 기술을 이용하여 효율 향상과 원가 절감을 위해 많은 기관에서 활발하게 연구를 진행하고 있다. 본 연구에서는 실리콘웨이퍼에 특정 파장의 레이저를 조사하여 실리콘웨이퍼 표면의 용융과 고상화를 통해 구조적, 전기적 특성 변화를 확인하였다. Si wafer의 표면은 레이저 조사 조건에 의해 다결정화 하며 레이저의 power와 frequency, scan speed등을 조절하여 다결정 실리콘 영역의 형성 깊이를 조절 할 수 있다. 다결정화 된 부분의 구조적 특성은 SED과 XRD를 이용하여 측정하였으며, 전기적 특성은 면저항 측정을 통하여 실시하였다. 또한 이러한 특성을 이용하여 태양전지 제조 공정의 적용가능성을 평가하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.36 no.1
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• pp.78-84
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• 2012

Mold may experience deterioration of molding quality as the abrasion of mold occurring due to friction between mold and molded product works as allowance in the course of press process. Therefore, to improve the wear-resistance of mold, methods like nitriding, carburizing, flame and induction surface hardening treatment etc have been applied. However, as such methods are accompanied by problems like shape limitation or product deformation etc, laser surface treatment technology is under review as surface treatment method that can solve such problems. Therefore, in this study, mold material cast iron was surface-treated by using high power diode laser. In previous report 1 and report 2, the heat treatment characteristics were compared by the differences of die materials and shapes, then this paper observed microstructure by using optical microscope and scanning electronic microscope to analyze the structural difference of hardened zone, interface area and base metal after heat treatment. And the structural condition was grasped through EDS. As a result of microstructure, hardened zone showed formation of acicular martensite.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.5
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• pp.25-35
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• 1997

현재, 표면개질에 주로 많이 사용되는 레이저는 세 종류로서, C $O_{2}$$laser(파장길이:10.6.\mum),$ Nd:YAG(neodymium-doped yettrium aluminum garnet) $laser(파장길이:1.06.\mum)$ 및 excimer laser(157~350nm) 등이다. 이 외에도 초기에는 ruby레이저빔이 사용되기도 하였으나, 현재는 많이 사용되고 있지 않다. 레이저 빔에 의한 표면개질에는 몇가지 장점이 있는데, 이러한 장점은 주로 급속가열과 급속냉각 효과에 기인하는 것이다. 즉, 1) 급냉효과에 의한 미세한 결정입자 형성, 2) 불안정상 (metastable phase) 또는 비정질 상 생성, 3) 열역학적 용해도 보다 높은 용해도. 4) 편석이 없는 균질한 미세조직, 5) 극히 낮은 기공도, 6) 좁은 열영향 부위, 7) 표면층과 모재 사이의 높은 결합력 등이다. 이 외에도 공정상의 장.단점들이 Ref.5, 6에 잘 요약 정리되어 있다. 지금까지 국내에서 레이저 표면개질에 대한 조사가 몇몇 있었으나, 본 조사에서는 보통 많이 다루어지지 않은 부분, 즉 충격경화 및 표면제어에 비중을 두었으며, 비용융 부분(I)과 용융부분(II)을 분리하여 정리하였다.