• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-112
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• 2003

The recent machine tools are requested so high-quality processing and productivity increasing. Therefore, it is so necessary to develop technology for high-speed and high-precision. This thesis touches on the development of high speed and intellectual line center. At first, the line center is necessary that strong structure, compact structure and light weight design for high-speed processing and transfer. So, it is necessary that examination of new materials and structures for light-weight and control devices for precision processing. So, it is going to make mention of the process of 1st model production for the above-mentioned based on test model production and evaluation.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.104-111
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• 2004

Ultrasonic machining is a non-thermal, non-chemical, md non-electorial material removal process, and thus results in minimum modifications in mechanical properties of the brittle material during the process. Also, ultrasonic machining is a non-contact process that utilize ultrasonic vibration to impact a brittle material. In this research characteristics of micro-hole machining for brittle materials by ultrasonic machining(USM) process have been investigated. And the effect of ultrasonic vibration on the machining conditions is analyzed when machining fir non-conductive brittle materials using tungsten carbide tools with a view to improve form and machining accuracy.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 1996년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.41-46
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• 1996

In this study, unsintered and pre-sintered low purity alumina ceramics were machined with various tools to clarify the machinability, optimum tool materials and optimum cutting conditions. The main conclusions obtained were as follows. (1)In the case of dry cutting, the sintered diamond and natural diamond tools exhibit better performance in machining of the ceramic pre-sintered at lower temperature, and the tool lives of both tools in machining the ceramics pre-sintered at high temperature becomes extremely short. (2)The performance of CBN tool becomes better in dry machining of the ceramics pre-sintered at higher temperature. (3)When the pre-sintered ceramics were wet machined with sintered diamond, the tool life becomes considerably long, and higher cutting speed can be used than in the case of the CBN and ceramic tools, the tool lives becomes shorter at wet cutting than at dry cutting, especially exhibiting extremely short tool life in wet cutting with ceramic tool.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.33-55
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• 2016

PVD(Physical Vapour Deposition)코팅은 70년대 미국의 Multi-arc이란 기업에 의해 질화물계나 탄화물계 피막 증착이 가능한 아크이온플레팅(Arc Ion Plating) 기술이 산업에 소개되어, 주로 내마모나 내구성을 요구하는 금형, 절삭공구, 산업용 부품 분야 등에 적용되면서 꾸준한 성장세를 거듭해 왔다. 최근 들어 PVD기술은 그 수요의 급증과 더불어 보다 진화된 형태의 코팅장치 및 코팅피막들이 산업에 소개 되고 있다. 먼저 절삭가공분야에는 new composition, nano composite, multi-element composition, multi-layer, SML(Self Modification Layer)등의 코팅피막들이 단독 또는 조합된 형태로 개발되어 철계 소재를 대상으로 고경도 소재의 고속가공, 저경도~중경도 소재의 중속~고속 광범위영역에서 동시 절삭을 가능케 하였고, 비철.비금속 소재 절삭용으로 종전의 가스방식의 DLC(a-C:H)코팅을 훨씬 능가하는 ta-C Plus(Ultra super DLC) 코팅이 개발되어 고 Si함량의 Al-Si계 합금, Cu-W계, 고 섬유 CFRP, CFRM 및 반소결 상태의 세라믹 소재들을 황삭에서 정삭까지 단일 공정으로 절삭이 가능한 고성능 공구들이 개발보급되고 있다. 금속 성형분야에는 고장력 강판을 냉간에서 성형 가능한 Lubricative multi-layer coating, 열간 또는 고온에서 성형이 가능한 functional multi layer과 이형성이 더한층 개선된 dimpled(or embossed) functional multi layer 코팅들이 개발되어 산업현장에 빠르게 확산되고 있다. PVD 코팅의 또 다른 주요 적용분야로 의료분야를 들 수 있는데, 이는 코팅의 대다수가 고경도의 생체친화적인 특성을 가진데 착안되었으며, 흔히 현대성 질환이라 일컫는 과민성 체질, 과체중 및 허약체질 환자의 증가와 각종 재해 및 사고의 증가 및 인간 수명 증가에 따른 인공적인 시술의 요구증가에 편승하여 이 분야의 시장 또한 가파르게 성장하고 있다. 또한 대량으로 양산 적용단계에 접어든 자동차 핵심부품들을 비롯해서 각종 산업용, 방산용 기계 부품에도 성능 향상, 내구성 향상, 환경친화성 등 다양한 목적으로 확대 적용되고 있는 사례들을 본 발표를 통해 간략하게나마 소개하고자 한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.26-26
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• 2011

Fe계 TiC 합금은 미량의 합금원소를 첨가시켜 경화능, 내식성, 내마모성 성질을 개선한 특수 공구용 재료로서 현재 절삭, 내마모성, 광산, 금형재료 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 금속과 세라믹의 복합재료인 초경합금은 비열처리용 공구강으로 WC, TiC 등의 4, 5, 6족 금속탄화물에 Co, Ni, Fe등의 철족이 결합금속으로 소결한 복합재료로 WC-Co계 초경합금이 주종을 이루고 있으나, 전략 소재로서 고가인 Co 원료를 대체하기 위한 재료로서 초경재료의 고경도와 공구강의 경제성 및 가공성의 장점을 이용한 Fe-TiC계 초경합금의 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Fe기지에 서브마이크론 크기의 미세한 TiC 입자가 균일하게 분산된 Fe-TiC 복합분말을 경제적으로 제조하기 위해 순수한 Fe, Ti 원료분말에 비해 단가가 낮고 미세 분쇄가 용이한 FeO, $TiH_2$ 분말을 고에너지 밀링 후 반응 열처리 시키는 유사 기계화학적 공정을 시도하였다. 조성비 Fe-30wt%TiC 복합분말을 제조하기위해 마이크론(micron) 크기의 FeO, $TiH_2$, C 분말을 사용하였고, 1단계로 FeO와 C을 고에너지 밀링으로 혼합 후 반응시켜 환원시키는 공정과 2단계로 이렇게 환원된 분말과 TiH2를 고에너지 밀링으로 다시 혼합, 분쇄한 후 반응열처리 하는 두 단계 공정을 사용하였다. FeO의 환원 단계에서는 $700{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간 유지하였고, 고에너지 밀링 시 밀링시간, 회전속도를 변수로 두고 실험하였다. 환원된 분말은 수평관상로를 이용해 아르곤분위기에서 $1,000{\sim}1300^{\circ}C$까지 1시간 유지하여 반응열처리시켜 Fe-TiC 복합분말을 제조하였다. 준비된 복합분말을 XRD와 FE-SEM, EDS, 입도분석기 (LPSA) 등을 이용해 분말의 형태와 특성, 상, 조성, 입도, 분산도 등을 조사하였다. 제조된 Fe-TiC 나노복합분말을 방전플라즈마소결(SPS) 과 상압소결 실험을 진행하였다. Fe-TiC 복합분말 제조공정의 첫 번째 단계인 FeO의 환원반응은 $800^{\circ}C$이상의 온도에서 Fe로 환원이 진행됨을 확인하였다. 두 번째 단계인 반응열처리공정에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상에서 TiC가 형성됨을 XRD 상분석을 통해 확인할 수 있었고, $1,100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응열처리를 했을 때 XRD 분석결과와 산소 조성 분석 결과로부터 반응의 완결성과 순도에서 최적 온도 조건임을 확인하였다. 온도를 $1,300^{\circ}C$로 증가시킬 경우 반응의 완결성에 큰 변화가 없는 반면 분말입자간의 목형성이 일어나 가소결 되는 것을 FE-SEM을 통해 관찰하였다. 또한 최적조건으로 제조된 Fe-TiC 복합분말의 입도분석과 FE-SEM/EDS 관찰/분석을 시행한 결과 평균 입도 0.6 ${\mu}m$의 미세한 Fe-TiC 복합분말 내에 Fe분말 주변과 내부에 나노크기의 TiC입자가 균일하게 분산되어 존재하는 것을 확인하였다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.655-659
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• 2002

This study is performed to develop the Si$_3$N$_4$ based ceramic inserts. Si$_3$N$_4$with addition of SiC and A1$_2$O$_3$ is investigated to determine the possibility to be a new tool. The tool life of Si$_3$N$_4$ insert with more than 20wt% SiC is shorter than commercial Si$_3$N$_4$ insert during machining both heat treated SCM440 and gray cast iron. Even though SiC has higher hardness than Si$_3$N$_4$, its chemical affinity to the iron on high temperature may causes deteriorat ion of tool life. To the contrary, Si$_3$N$_4$insert with A1$_2$O$_3$ shows increase of tool life up to 300% compared to the commercial Si$_3$N$_4$insert. It may attribute to the high temperature stability of A1$_2$O$_3$. Further study will be focused on the optimization of ceramic inserts with the composition of Si$_3$N$_4$and A1$_2$O$_3$.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.705-712
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• 1995

The wear characteristics and wear mechanisms in TiN coating deposited on high speed steel and alloy tool steel by ion plating were investigated. Pin on V-block wear tester was used for a wear test method. The specimen was composed of three kinds of high speed steel and alloy tool steel which had different hardness by changing the heat treating condition. Three kinds of coating thickness were also applied to each specimen. Microscopic observation of worn surfaces was made by SEM. The scratch test of coating surface by the ion plating showed that critical load to break the coating interface was greater than 50N. The critical load increased with both substrate hardness and coating thickness. The wear resistance of TiN coated high speed steel became 10 times greater than that of non-coated ones. SEM observation showed that leading edge of contact was compressive and trailing edge was under maximum tensile stress and then surface cracking broke out perpendicular to sliding direction.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.215-217
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• 2007

철계 피삭재 가공 시 적용되는 cBN(cubic Boron-Nitride)의 경우 열적/구조적 안정성으로 인해 융착 시 계면에서 화학적 결합이 어려워, 지립이 단일층으로 형성되어야 하는 융착 공구의 경우 적용되질 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹과의 젖음성이 우수한 Ti 성분이 포함된 67Ag+28Cu+5Ti(wt.%) 조성의 합금분말을 이용하여 cBN을 접합을 하였으며, 이때 융착조건은 진공 분위기($6{\times}10^{-6}$Torr), $900^{\circ}C$ 온도에서 5분간 유지하여 융착을 실시하였다. 본 연구의 주목적은 Ti 합금화 된 Ag계 합금분말 및 cBN의 융착 계면에서의 융착 계면거동해석을 통한 건전한 접합공정을 찾는데 있다. 이에 온도 $900^{\circ}C$, 유지시간 5분에서 건전한 융착층을 형성함을 알 수 있었다. 또한 결합력 측정기를 이용하여 결합력을 측정한 결과 diamond와 융착하였을 때가 123N, cBN을 융착하였을 때 107N으로써, cBN 융착이 diamond 융착의 87%정도의 결합력을 보임을 알 수 있었다. 한편 cBN과 Ag-Cu-Ti계 브레이징 필러의 계면에서의 미세조직 및 화학반응의 메커니즘은 SEM, EDS를 이용하여 분석하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권2호
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• pp.135-141
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• 2011

In this study, the variation of the cutting forces generated in the machining process were evaluated experimentally. A material of $Al_{2}O_{3}$ ceramic and a tool of the dynamometer were used for the measurements of the cutting forces. With the constant rates of the feed and the tool rotation, the cutting forces were measured along three axial directions(X, Y, Z axis) for the various values of the hollow ratio. It was found that the cutting force be increasing linearly along the direction of Z axis, but along X, Y axis be not varied. Also from the viewpoint of the precesses of the hole drilling, the cutting force was found to be increasing sharply at the beginning process, but from the eighth process be increasing smoothly. As conclusions, the cutting force generated by machining for the material of $Al_{2}O_{3}$ ceramic are influenced more significantly by the feed rate and the hollow ratio than by the tool rotational speed.

• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.663-670
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• 2018

H13 tool steels are widely used as metallic mold materials due to their high hardness and thermal stability. Recently, many studies are undertaken to satisfy the demands for manufacturing the complex shape of the mold using a 3D printing technique. It is reported that the mechanical properties of 3D printed materials are lower than those of commercial forged alloys owing to micropores. In this study, we investigate the effect of microstructures and defects on mechanical properties in the 3D printed H13 tool steels. H13 tool steel is fabricated using a selective laser melting(SLM) process with a scan speed of 200 mm/s and a layer thickness of $25{\mu}m$. Microstructures are observed and porosities are measured by optical and scanning electron microscopy in the X-, Y-, and Z-directions with various the build heights. Tiny keyhole type pores are observed with a porosity of 0.4 %, which shows the lowest porosity in the center region. The measured Vickers hardness is around 550 HV and the yield and tensile strength are 1400 and 1700 MPa, respectively. The tensile properties are predicted using two empirical equations through the measured values of the Vickers hardness. The prediction of tensile strength has high accuracy with the experimental data of the 3D printed H13 tool steel. The effects of porosities and unmelted powders on mechanical properties are also elucidated by the metallic fractography analysis to understand tensile and fracture behavior.