• 오토저널
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• 제17권3호
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• pp.11-18
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• 1995

본 논문에서는 주철 라이너를 삽입한 알루미늄 블럭 엔진 개발과정에서 주조 불량이 발생하였을때, 냉각계에 일어나는 제반 현상을 분석하고, 이를 해결해 나가는 과정을 기술하였다. 이를 위하여 주철 블럭과 알루미늄 블럭을 장착한 엔진의 피스톤 온도와 블럭의 열유속, 열정산을 측정하였다. 측정한 결과는 다음과 같다. 1. 알루미늄 블럭 제작시 주철 라이너와 알루미늄 블럭 사이에 공기층이 크거나, 용탕 충진이 불완전한 주조 불량이 발생하면 열접촉 저항이 커져 엔진 열전달 경로에 큰 영향을 준다. 2. 알루미늄 블럭 제작시 주조 불량이 발생하면 피스톤에서 라이너로의 전열량이 줄어듦에 따라 냉각수로의 전열량은 감소하는데, 6,000rpm, 전부하에서 알루미늄 블럭의 출력 대비 냉각수로의 방열량의 비는 38.3%이고, 주철 블럭은 44.1%이다. 3. 알루미늄 블럭 제작시 주조 불량이 발생하면, 피스톤 온도가 15-20.deg.C 정도 상승하여 피스톤 손상을 유발시킬 수 있다. 4. 알루미늄 블럭의 주조가 완벽하게 되어 주철 라이너와 알루미늄 몸체 사이에서의 열접촉저항이 없어지면, 스토로크 방향에 따른 금속면 온도 분포가 균일하게 된다. 5. 실린더 라이너의 주조상태 개선없이 오일젯을 사용한 결과 피스톤의 온도를 만족할 만한 수준으로 감소시켰다. 6. 6000rpm, 전부하에서 오일젯 적용시 출력 대비 냉각수로의 방열량의 비가 38.3%에서 36.2%로 감소하고, 출력대비 오일로의 방열량의 비는 9.6%에서 11.2%로 증가한다. 7. 오일젯 작용시 오일 펌프의 용량 증대와 오일 쿨러의 장착이 필수적이다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권6호
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• pp.535-542
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• 2021

본 연구에서는 주철-알루미늄 이종재료의 계면결합강도를 향상시키기 위하여 탈흑연 열처리를 통해 주철 표면에서 일정 깊이까지의 흑연을 제거하였다. 열처리 시간이 증가함에 따라 흑연이 제거되는 깊이는 증가하였으며, 열처리 시간과 깊이 사이에 선형 관계가 나타났다. 일정 깊이의 흑연이 제거된 주철에 알루미늄을 다이캐스팅 공법으로 주조접합하여 주철에서 흑연이 제거된 공간을 알루미늄으로 채운 후, 계면 반응 및 알루미늄 침투 깊이를 조사하고 계면접합강도를 평가하였다. 다이캐스팅 공법을 통한 알루미늄은 탈흑연 열처리된 주철 표면에서 일정한 깊이까지 채워지는 것으로 확인되었으며, 주철-알루미늄 계면에 금속간화합물이 생성되지는 않은 것으로 확인되었다. 계면접합강도는 열처리 시간과는 큰 관계없이 90MPa 수준의 접합강도를 나타내었으며 이는 탈흑연 열처리를 하지 않은 소재의 접합강도 12MPa에 비해 매우 높은 강도이며, 주철의 탈흑연 영역에서 고압 다이캐스팅 공정에 의해 침투된 알루미늄 용탕이 응고되면서 언더컷 구조의 기계적 결합에 의한 것으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.485-496
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• 1992

본 연구에서는 제철, 제강공정에서 많이 사용하고 있는 C22FR1.4형의 주형을 상사적으로 축소시킨 주철제(GC25) 주형에 순알루미늄(순도99%)의 주물을 용입하여 응고 및 냉각 과정의 주물 및 주철제 주형에 미치는 열의 영향에 관하여 2차원 비정상 열전도 문제를 경계요소법으로 해석하고 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권6호
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• pp.543-549
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• 2021

알루미늄 주철은 내산화성, 내황화성 및 부식성이 우수하다. Ti, Ni 합금에 비해 비전략적 원소인 Fe를 사용하는 비용이 상대적으로 저렴하여 구조재 및 스테인리스강의 대체재로 기대되고 있다. 이는 스테인리스 스틸을 사용하는 경우에 비해 약 30%의 중량 감소 효과를 가져온다. 알루미늄 합금의 경우 최근 몇 년간 주철의 합금원소로 널리 사용되고 있는 원소이다. 실온에서 연성이 부족하고 600℃를 초과하면 강도가 급격히 감소하여 실용화가 지연되었다. 실온 연성이 약한 원인은 수소에 의한 환경 취화로 알려져 있으며, 이러한 특성의 약점을 개선하기 위해 다양한 합금원소의 첨가가 시도되고 있다. 회주철의 경도와 내마모성을 높이기 위해 주로 바나듐, 크롬, 망간 등의 합금원소를 사용하고 있지만, 이러한 원소를 포함하는 완제품의 가격과 합금화의 문제는 많은 한계가 있다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권1호
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• pp.3-10
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• 2021

알루미늄 합금과 주철의 복합주조 공정 중에는 주철로부터 철 성분이 용해되어 알루미늄 용탕에 혼입될 수 있으므로 다양한 Fe함유 금속간 화합물이 형성되며, 이로 인해 알루미늄 합금의 인장 특성이 크게 저하 될 수 있다. 반면 불순물로 첨가되는 Fe와 는 달리 Cu의 경우 알루미늄 합금의 기계적 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 합금원소이다. 본 연구에서는 Fe와 Cu의 첨가로 인한 알루미늄 합금의 미세조직 및 인장특성의 변화를 조사하였다. 첨가된 Fe 함량이 1% 이상일 경우 조대한 Al₅FeSi 상과 같은 Fe 함유 화합물들이 다량 형성되어 인장 특성이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. Cu가 첨가 된 알루미늄 합금의 경우 Al2Cu 상이 추가로 형성되었으며, 인장 강도가 뚜렷하게 향상되는 결과를 보였다.

• 한국해양공학회지
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• 제17권5호
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• pp.76-81
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• 2003

Friction welding of GCD45 spheroidal graphite cast iron and 2024 aluminum alloy has been studied, especially in terms of the joint faces and strength of friction welding. For appropriate results of the friction welding of GCD45 graphite cast iron and 2024 aluminum alloy, an insert of A1050 pure aluminum metal was used. The joint strength of the A1050 pure aluminum insert approached the maximum strength of 165.7Mpa, compared to 128MPa for the joint between GCD45 graphite cast iron and A1050 pure aluminum without the insert metal. Maximum strength, 165.7Mpa, was possible for the following optimum conditions: 20MPa for the friction pressure, P1, 60MPa for the upsetting pressure, P2, 1 second for the friction time, t1, 3000rpm for the rotation, N, and 0.3 seconds for the brake time, tB.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.663-668
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• 2016

연료의 경제성을 증가시키는 것이 신차 개발에 필수불가결한 이슈가 되고 있으며 연료 경제성을 개선하기 위한 가장 중요한 문제는 차량 무게를 감소시키는 것이다. 본 연구에서는 연료 경제성을 증가시키기 위하여 알루미늄 합금 소재와 같은 경량 소재를 사용하여 무게를 감량시키는 것에 관한 연구를 진행하였다. 이를 위하여 너클(knuckle)의 경량화 설계과정을 주철 소재인 기존 재질 대신에 310 MPa 급의 알루미늄 6061-T6 합금으로 대체함으로써 설계 형상의 변경에 따라 von-Mises stress의 변화를 살펴보는 방법을 통하여 제시하고자 한다. 재료의 변화에 따른 너클 동강성 해석결과를 비교하였으며 FCD600 주철 소재 대비 6061 알루미늄 합금으로 설계된 너클의 동강성은 약 30% 내외 더 우수한 것으로 나타났다. 보통 동강성의 경우 진동에도 영향을 주기 때문에 동강성이 큰 경우 진동적으로도 우수한 경향을 나타낸다. 본 연구를 통하여 경량화 설계에 대한 가이드가 되는 성과를 얻을 수 있었으며 차량용 너클 개발을 위한 최적 설계 조건을 제시하는 데 기여하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.93-95
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• 2001

현재 폴리머 애자의 금구 재질로 사용되고 있는 구상 흑연 주철품(FCD450). 기계 구조용 탄소강(SM20C) 및 알루미늄 합금(A2024)의 압착에 따른 인장파괴하중의 값과 재질고유의 인장시험 등을 통하여 가장 우수한 특성을 보이는 재질을 선정하고자 하였다. 본 실험 결과 기계구조용 탄소강(SM20C)이 압착조건에서는 기계적 특성에서 우수한 재질로 판정이 되었으며, Qs(품질관리지수)를 계산한 결과도 만족한 값을 보였다. 향후 전철용 고분자 장간애자에서는 구상 흑연 주철품(FCD450)으로만 규정되어 있는 금구 재질을 동등 이상의 재질로 규정하는 것이 특성향상에 바람직할 것으로 보여진다.

• Composites Research
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• 제21권6호
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• pp.8-14
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• 2008

가로등은 운전자의 안전을 위한 필수적인 도로 부속구조물이며, 대부분 강재 등주를 사용하고 있다. 강재등주는 부식이 발생하여 내구성을 감소시키고, 도시미관을 저해하므로 스테인레스 제품이나 주철재 등을 사용하기도 한다. 그러나 주철재 및 스테인레스 등주를 사용하더라도 부식에 대한 위험성을 완전히 배제할 수 없고, 높은 강도와 강성은 충돌시 운전자의 안전을 위협하는 요인이 되고 있다. 따라서 새로운 형태의 등주 시스템의 개발이 요구되고 있다. 기존 등주의 문제점을 보완하기 위해 최근 알루미늄 합금을 사용한 등주가 개발되어 사용되고 있다. 알루미늄은 재료적 특성상 단위중량당 강도가 높고 부식에 대한 저항성이 매우 커서 그 활용성을 크게 증대될 것으로 예측되나 강계에 비해 강성과 강도가 낮기 때문에 구조적 안전성에서 문제점이 제기되고 있어 구조거동에 대한 연구가 필요하다. 이 연구는 현재 가로등 등주로 사용되고 있는 강재 및 알루미늄 등주에 대한 휨, 압축실험 등을 수행하여 알루미늄 등주의 구조거동을 조사하였고, 기존 강재등주와 비교하여 효율성 및 안전성을 평가하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권6호
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• pp.13-23
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• 1997

폭발용접은 화약의 폭발에 의한 충격 에너지를 이용하여 금속을 접합시키는 방법으로서 화약의 폭발에 의해 생기는 순간적인 높은 에너지를 이용하는 접합법이다. 1944년에 처음으로 폭발용접의 기술적, 상업적인 이점으로 인해 수요가 증가하고 있는 실정이다. 적용 예는 거대한 판재의 cladding을 포함하여 cladding nozzle, tube 와 tubeplate의 접합, pipe와 pipe의 접합등에 사용되고 있다. 종래의 용접법으로는 용접이 곤란하거나 불가능한 것으로 생각되었던 이종금속에 대해서는 적용이 가능하 고, 용접에 의한 열영향을 받지 않으며 용접 속도가 대단히 빠르다는 잇점이 있다. 또한 용접의 차이가 커서 접합이 곤란한 금속을 폭발용접하면 이음부는 충분한 강도를 가지면서 용이하게 접합할 수 있는 것이 큰 특징이다. 대부분의 금속은 폭발용접이 가능하지만 폭발의 충격에 의해서 균열이 발생되기 쉽고 주철과 같이 취약한 금속 및 Mg을 함유한 알루미늄 합금(순 알루미늄과는 접합 가능함)등은 이 용접법을 사용하기 는 곤란하다. 시공상의 특징으로는 특별한 기계 장치가 필요하지 않고 모재가 판재 혹은 파이프상이면 모재 두께에 제한 받지 않고, 어떠한 형태와도 가능하기 때문에 다품종, 소량생산이 가능하다. 한편 접합시에 화약을 사용하기 때문에 취급에 있어서 주의를 요하고 큰 폭발음 때문에 용접장소의 제한을 받는다는 것이다.