• Tribology and Lubricants
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• 제30권3호
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• pp.146-155
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• 2014

In this study, we conduct fretting corrosion tests on tin-plated brass coupons to investigate the effect of temperature on fretting corrosion for various span amplitudes. We prepare a coupled fretting corrosion specimens using a tin-plated brass coupon with a thickness of $10{\mu}m$. One specimen is a flat coupon and the other specimen is a coupon with a protuberance in 1 mm radius, which is produced using 2 mm diameter steel ball. We conduct fretting corrosion tests at $25^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, $75^{\circ}C$, $100^{\circ}C$ by rubbing the coupled coupons together at the contact between the flat and protuberance coupons. We measure electric resistance of the contact during the fretting corrosion test period. There is increase in resistance with fretting cycles. It is found that rate of increase in electric resistance becomes faster with increase in testing temperature. Magnitude of friction coefficient increases with fretting span amplitudes. And, change in friction coefficient becomes desensitized to the increment in span amplitude. Assuming that failure cycle is the cycle with an electric resistance of $0.01{\Omega}$, we find that failure lifetime ($N_f$) decreases with increase in testing temperature. Furthermore, based on the assumption that the damage rate of the connector is inversely related to the failure cycle, we calculate the activation energy for fretting damage to be 13.6 kJ/mole by using the Arrhenius equation. We propose a method to predict failure cycle at different temperatures for span amplitudes below $30{\mu}m$. Friction coefficients generally increase with increase in span amplitude and decrease in testing temperature.

• 한국생산제조학회지
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• 제18권3호
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• pp.261-269
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• 2009

Micro end-milling process is applied to fabricate precision mechanical parts cost-effectively. It is a complex and time-consuming job to select optimal process conditions with high productivity and quality. To improve the productivity and quality of precision mechanical parts, micro end-mill wear and cutting force characteristics should be studied carefully. In this paper, high speed machining experiments are studied to construct the optimum process design as well as the mathematical modeling of tool wear and cutting force related to cutting parameters in micro ball end-milling processes. Cutting force and wear characteristics under various cutting conditions are investigated through the condition monitoring system and the design of experiment. In order to construct the cutting database, mathematical models for the flank wear and cutting force gradient are derived from the response surface method. Optimal milling conditions are extracted from the developed experimental models.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권7호
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• pp.26-35
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• 2003

This study explains the effects of lubricant and surface treatment on hot forging die life. The mechanical and thermal load, and thermal softening which is happened by the high temperature of die, in hot and warm forging, cause die wear, heat checking and plastic deformation, etc. This study is fur the effects of solid lubricants and surface treatment condition for hot forging die. Because cooling effect and low friction are essential to the long life of dies, optimal surface treatment and lubricant are very important to improve die life for hot forging process. The main factors, which affect die hardness and heat transfer, are surface treatments and lubricants, which are related to thermal diffusion coefficient and heat transfer coefficient, etc. For verifying these effects, experiments are performed for hot ring compression test and heat transfer coefficient in various conditions as like different initial billet temperatures and different loads. The effects of lubricant and surface treatment for hot forging die life are explained by their thermal characteristics. The new developed technique in this study for predicting tool life can give more feasible means to improve the tool life in hot forging process.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권10호
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• pp.3095-3104
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• 1996

The tribological characteristics of TIN and DLC coated VCR drums were compared to conventional aluminum drums using a custom built accelerated testing set-up under varying temperature and humidity. It is found that the coated drums exhibit superior frictional properties at elevated temperature and high humidity compared to bare aluminum drum. Futhermore, the coated drums maintained their initial surface conditions over a wider range of temperature and humidity variation. As for the damage incurred to the tape, DLC coated drum was the most favorable of the three types of drums.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.590-597
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• 1985

본 논문에서는 위치오차는 가공전 밀링베드를 수치제어 장치를 이용하여 가공 면에 수직한 방향으로 움직여 수치제어 장치인 스텝모우터의 분해능 한계 내에서 보정 하고 또한 공구휨에 상당하는 만큼 이 송속도를 더함으로써 제어하며, 파형오차는 이 송속도와 공구처짐 사이의 관계를 수정된 Taylor의 공구식으로 모형화하고 절삭공정중 이송속도를 적절히 조절하여 공구의 휨양을 제어함으로써 스텝모우터를 갖는 밀링머시 인에서 길이 508mm,두께 20mm의 두꺼운 철판을 평면절삭하는 경우 직진도오차를 최소 로 하는 GAC 방법을 개발하였다.측정은 밀링머시인 자체의 구조적, 동적변화나 절삭 조건의 변화, 공구의 재질 및 마멸상태의 변화, 공작물의 재질 변화등에 적응할 수 있 도록 Fig. 2에 보인 바와 같이 등간격으로 배열된 100개의 위치에서 가공후(post-pro- cess)측정을 통하여 취하였고, 절삭계수의 추정은 측정점을 각각 10개씩 10개의 구간 으로 묶어 각 구간에서의 계의 특성이 변하지 않는다는 가정하에서 계수를 지수가중 반복최소 자승(exponentially weighted recursive least squares, EWRLS)법을 이용하 여 추정하였고, 실제 절삭작업중 모델의 계수변화에 대한 사전 지식이 없이도 이들 계 수들을 보정시킴으로써 최적의 직진도를 얻을 수 있는 절삭조건을 제시하였다. 그리 고 이 방법의 도입으로 단일(SINGLE-PASS)밀링작업이 가능함을 보였고 또한 방법의 타 당성을 증명하기 위하여 여러 경우의 절삭상태에서 실험을 수행하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제26권1호
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• pp.14-20
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• 2010

Tribological properties of nanoporous structured alumina film was investigated. Alumina film (AAO: anodic aluminum oxide) of $60{\mu}m$ thickness having nanopores of 45 nm diameter with 105 nm interpore-diatance was fabricated by mild anodization process. Reciprocating ball-on-flat sliding friction tests using 1 mm diameter steel ball as a counterpart were carried out with wide range of normal load from 1 mN to 1 N in an ambient environment. The morphology of worn surfaces were analyzed using scanning electron microscopy. The friction coefficient was strongly influenced by the applied normal load. Smooth layer patches were formed on the worn surface of both AAO and steel ball at relatively high load (100 mN and 1 N) due to tribochemical reaction and compaction of wear debris. These tribolayers contributed to the lower friction at high loads. Extremely thin layer patches, due to mild plastic deformation of surface layer, were sparsely distributed on the worn surface of AAO at low loads (1 mN and 10 mN) without the evidence of tribochemical reaction. Delaminated wear particles were generated at high loads by fatigue due to repeated loading and sliding.

• 한국재료학회지
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• 제2권6호
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• pp.461-467
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• 1992

최근 선진국에서 강화되고 있는 CAFE(Corporate Average Fuel Economy :기업평균연비) 규제를 극복하기 위해서는 차량의 경량화가 필수적이며 이를 위해 기존의 금속재료에 비하여 비강도, 탄성계수, 인성등이 우수한 기계적 성질을 가지면서 고분자 기지의 복합재료에 비해서 고온강도, 전기 및 열전도도와 내마모성이 우수한 금속기지 복합재료의 개발은 필수적이고도 중요한 위치를 차지한다. 따라서 본 연구에서는 자동차용 부품재 및 일반산업용 재료로 사용되고 있는 AC4A Al합금에 Si$C_w$prefohm을 용탕 단조법으로 강화하여 복합재료를 제조란 후 matrix와 함계 기계적성질, 마멸특성, 조직실험을 행한 결과 용탕 단조법에 의한 AC4A/Si$C_w$ 복합재료의 최적 제조조건은 용탕온도 80$0^{\circ}C$, 금형은도 40$0^{\circ}C$, preform은도 750-80$0^{\circ}C$, 가압압력 75MPa이었으며 Si$C_w$강화재가 I/M재에 비하여 경도값은 두배이상으로 상승하였고 Si$C_w$ 20v/o에서는 가압에 의한 큰 효과는 없었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권10호
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• pp.3048-3057
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• 1996

Analysis model containing two inclined surface cracks on semi-infinite elastic body is established and analyzed on the basis of linear fracture mechanics to examine mutual interference of two surface cracks. Muskhelishvili's complex stress functions are introduced and a set of singular integral equations is obtained for a dislocation density function. The stress intensity factors at crack tip are obtained by using the Gerasoulis'method. When two surface cracks are parallel and have the same length, the values of $K_1$and $\Delta K_11$(variation of $K_11$) for crack 1 and crack 2 decrease by the mutual interference of two surface cracks as the distance between the two surface cracks shortens. The effect of mutual interference is remarkable in high friction coefficient. In case that two surface cracks are parallel, the values of $K_1$and $\Delta K_11$for crack 2 decrease as the length ratio ot crack 2 to crack 1 becomes small. As the crack inclination angle rises, the value of $K_1$ and the mutual interference of $K_1$for crack 2 increase and the value of$\Delta K_11$ for crack 1 becomes smaller than that for crack 2.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.132-132
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• 2016

기계 가공품의 정밀화, 경량화 요구로 난색재로 분류되는 비철분야 및 복합재 가공용 공구개발에 대한 수요가 급증하고 있으나, 기존 난삭재 가공 시 절삭공구의 마모가 빠르고, 상대재의 융착 불량 등이 공구 수명 감소의 주요 영향으로 보고된다. 상기문제를 해결하기 위해 절삭가공 공정 중 과다한 절삭유의 사용에 따른 가공비용, 에너지소모 증가, 환경오염 등으로 절삭유의 최소화 또는 절삭유를 사용하지 않는 표면처리기술등의 친환경 가공기술의 개발이 필요하다. 내융착 및 내마모 특성 향상을 위한 표면코팅 방법으로 수소가 포함되지 않은 고경도 비정질 카본 (ta-C)이 있으나, ta-C 코팅 막은 경도 30 - 80 GPa, 잔류응력 3 - 10 GPa 범위로 일반 경질 코팅 막 (AlTiN, TiSiCrN : 평균 3 GPa)에 비해 높고 산업적 활용이 가능한 0.5 - 1.5 um 두께 수준의 후막화가 힘들어 매우 우수한 절삭공구용 코팅 막 특성에도 불구하고 적용사례가 매우 적다. 따라서, 본 연구에서는 아크플라즈마 방식 (Filtered Cathode Vacuum Arc Plasma, FCVA)을 활용한 고경도/무수소 카본 코팅 막을 후막형태로 증착하여 비철금속가공용 절삭 공구류의 수명향상 기법을 제시하고자 한다. ta-C 코팅 막의 기초 공정개발 단계에서는 바이어스 전압, 공정시간을 달리하여 ta-C 코팅 막의 기계적 물성(경도: $50{\pm}3GPa$, 잔류응력: $6{\pm}1GPa$, 밀착력: 30N 이상 및 트라이볼로지 특성: 마찰계수 0.1 이하, 마멸량: $1.85{\times}10-14mm^3$)을 확보하여 절삭공구로의 공정실용화 적용검토를 실시하였다. ta-C 코팅 막은 (1) WC 공구 및 기존 상용품인 (2) TiAlN/TiN/WC 구조에 대해 증착을 실시하였으며 코팅 막의 두께 변화에 따른 실제 절삭환경에서의 내수명 관측을 진행하였다. 시험결과, ta-C/WC의 단일막 구조인 절삭공구의 경우, 실제 절삭환경에서 쉽게 박리가 발생하여 코팅 막으로서의 효과를 나타내지 못하였다. 이는, 기초 공정개발 단계에서의 밀착력 기준이 실제 환경과 부합하지 않는 것을 의미하며 추후 공정개선을 통해 극복하고자 한다. 반면에, 상용품인 (2) TiAlN/TiN/WC 구조의 절삭공구 대비 ta-C/TiAlN/TiN/WC 구조에서 내수명 증가는 약 2.5배 (기존 300회, 코팅 후 800회)로 증가하였으며 ta-C 코팅 막의 두께가 $0.6-0.8{\mu}m$일 때 최대치를 취한 후 감소하였다. 이를 통해, 절삭공구로의 ta-C 코팅 막 효과는 최외각 층의 두께 범위와 모재 강도보강을 할 수 있는 적절한 중간층 막 (TiN/TiAlN 층)이 혼합되어 나타난 것으로 사료되며 현재 산업계로의 적용을 위한 대량생산용 코팅장비의 개발 및 비용절감을 위한 공정개발이 진행 중이다.

• 공업화학
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• 제10권5호
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• pp.778-783
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• 1999

전자파 반사재료로 사용되는 탄소섬유/에폭시 복합재료의 탄소섬유 배향이 마찰특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 마찰 시, 상대 마찰 면과 탄소 섬유/에폭시 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우가 수평인 경우에 비해 우수한 마찰특성을 나타내었다. 이는 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수평인 경우, 에폭시와 탄소섬유의 delamination이 상대적으로 많이 일어나기 때문이다. 탄소섬유 배향에 따른 마찰특성은 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우, 탄소 섬유가 단일 방향으로 배향된 $0/0^{\circ}$의 복합재료가 다방향 배향인 $0/45/90/-45^{\circ}$ 및 $0/90^{\circ}$ 복합재료에 비해 상대적으로 뛰어난 마찰특성을 나타내었다. 이는 탄소섬유의 배향 방향에 따라 마찰 면에 접촉하는 탄소섬유의 접촉면적이 변화되고 그 결과, 마찰에 의한 탄소섬유와 에폭시의 debonding 정도가 변화되기 때문이다. 이와는 달리 마찰 면과 적층 방향이 수평인 경우탄소섬유에 가해지는 응력의 종류에 따라 다른 마찰특성을 나타내며 인장응력이 작용하는 $0/90^{\circ}$로 탄소섬유가 배향된 복합재료가 가장 우수한 마찰특성을 갖는다. 마찰면과 탄소섬유 배향에 따라 마찰속도는 마찰계수에 영향을 미치지 못하는 반면 마멸지수와는 비례관계가 있음을 확인할 수 있었다.