• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.47-53
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• 2020

본 연구는 30mm 자동포에 적용 중인 폐쇄기의 내구성을 향상시킴으로서 제품의 신뢰성을 증가시키는 것을 목적으로 하고 있다. 연구 대상인 폐쇄기는 왕복운동을 통해 탄의 장전, 약실 폐쇄, 탄피 추출 등의 기능을 하는 포의 주요 구성품으로 높은 신뢰성이 요구되지만 운용 중 폐쇄기 균열이 조기에 발생됨에 따라 개선이 필요하였다. 개선을 위해 원인 분석을 수행하여 균열은 반복적인 충격에 의해 발생함을 확인하였다. 그러하여 다음과 같은 개선방안을 연구하고 입증 사격을 통해 효과를 증명하였다. 개선방안으로 소재 변경으로 충격 흡수에너지를 증가시켰으며 균열 부위의 R 값을 증대하여 응력 집중을 완화하였다. 또한, 쇼트피닝 추가, 크롬도금 삭제, 단조 방법 변경으로 피로수명을 증가시켰다. 개선품의 입증 사격 결과 5,000발까지 사격 장애가 발생하지 않았고 균열의 시작이 늦춰졌으며 그 깊이가 작아졌다. 따라서 개선방안이 적용된 폐쇄기는 기존 제품 보다 내구성이 향상됨을 확인하였다. 본 연구는 유사제품의 내구성 향상, 폐쇄기 균열 성장 속도 예측(수명 연구) 및 균열 허용 기준 설정을 추진할 때 유용한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.648-655
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• 2020

현대의 자동소총의 공이는 공이치기에 의해 타격을 받아 장전된 탄약의 뇌관을 기폭 시키는 역할을 한다. 이 과정에서 공이는 충격하중을 받게 되며 소총의 수명주기 동안 반복적인 힘을 받게 된다. 소총의 내구도 시험에서 전체의 96.26% 진행 중 공이가 조기에 파손되는 현상이 발생하였다. 이에 따라 원인분석과 재현시험을 통해 파손현상 사례연구를 실시하였다. 파손이 발생한 공이의 파단면을 현미경 및 SEM 분석결과 반복충격에 의해 표면 원주방향 전체에서 균열이 시작해 심부로 피로균열이 발생했다. 반복충격에 의해 균열이 성장하다 마지막에 피로파괴가 발생하였으며, 노치에 의한 것으로 추정되었다. 검증을 위해 원주방향 0.03mm의 노치를 생성한 공이로 재현시험결과 동일한 형태의 파단면을 가지면서 전체 수명의 64.25%에서 파손되었다. 파손사례연구를 위한 노치형태별 재현시험결과 한쪽 측면 노치 0.3mm, 0.5mm의 공이는 각각 65.53%, 50.76%에서, 6개 지점의 노치 0.03mm는 85.65%에서 파손되었다. 마지막으로 표면 거칠기가 거칠고 툴 마크가 육안으로 확인이 가능한 공이는 내구수명을 만족하며 381㎛의 내부균열이 진행되었다. 본 연구를 통해 노치형태별 파손에 대해 고찰하였으며, 반복충격을 받는 부품의 신뢰성 확보를 위해 노치와 표면 거칠기 품질관리가 중요한 것을 알 수 있다.