• Journal of Korea Foundry Society
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• v.28 no.5
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• pp.217-220
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• 2008

본 연구에서는 유한요소법을 적용한 수치해석을 이용하여 타이어 제조용 금형을 생산하기 위해 사용되는 주조재의 열적 특성에 관하여 조사해 보았다. 고 품질의 정밀도가 좋은 타이어를 제조하기 위해, 일반적으로 타이어 제조용 금형의 주조재로 많이 사용되고 있는 알루미늄 합금과 비교 대상으로 연강을 선정하여 각각의 주조재에 대한 응고과정에서의 온도분포와 응력분포 결과를 수치적으로 계산해 보고 결과를 예측해 보았다. 수치해석을 통한 결과에서, 알루미늄 합금을 사용한 금형의 냉각과정 동안의 온도분포는 연강에 비해 보다 더 안정적으로 나타나는 것을 확인하였으며, 응력분포 결과 또한 알루미늄 합금 금형이 연강에 비해 정밀도를 향상시키고 좋은 품질의 제품을 얻는 데 보다 나은 것으로 나타났다. 그리고 금형의 온도분포와 응력분포는 금형의 냉각과정 동안 주조재의 초기 냉각온도에 의해 크게 영향을 받는 것으로 사료된다. 마지막으로, 이러한 수치해석에 의한 금형의 열적 특성 예측은 향후 고품질, 고정밀도의 금형 생산을 위한 예비성능평가 방법과 경제적 측면에서 매우 유용하게 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.18 no.3
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• pp.211-221
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• 1998

주조방안이란 주형(금형)에 공동부를 어떻게 설계하고 공동부의 어떤 위치에 어떻게 탕도, 탕구 등을 설계할 것인지, 또 over-flow 및 air-vent는 어떻게 설계하여 가스뽑기 및 용탕을 공동부에 원활히 충진시켜 완전한 제품을 얻을 수 있을까에 대한 제반적인 주조방법의 계획이다. 즉, 용탕을 공동부에 충진시키는 시스템이며, 주조상에 발생하는 제문제 및 주조제품의 품질에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중의 하나이다. 따라서 만약 주조방안 시스템이 부적절하여 불량률이 높은 경우에는 대폭적인 금형수정이나 경우에 따라서는 불가피하게 금형을 신작해야 하는 큰 문제도 야기될 수 있다. 또한 기본적인 품질문제로 탕회, 탕경, 크랙 등의 외관불량과 기동 등의 내부결함, 내압불량등도 유발될 수 있다. 그러나 이러한 불량대책으로 쉽게 주조방안을 수정하는 것은 주조 시스템 자체가 변해버리기 때문에 피해야 하며 다른 대책을 선행하여 해결할 수 없었을 때 최종적으로 신중히 검토 후 주조방안을 수정하는 것이 바람직하다. 따라서, 본고에서는 Al합금 다이캐스트 주조기술에 있어 주조품질을 결정하는 중요한 요소인 주조방안의 효과적인 설계를 위한 주조기 선정, 금형분할면 선정, 탕구계의 설계와 탕구선정, over-flow 및 air-vent설계, 수축여유 및 금형냉각방안 선정기술에 대한 기본적 방안을 제시하고 실제 주조방안의 대표적인 사례를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2001.05a
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• pp.224-228
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• 2001

자동차용 Al Wheel의 반복 금형 주조 공정에 있어서의 적정 냉각조건 확립 및 수축공 등의 주조결함을 제어하기 위하여 3차원 응고, 유동, 응력 해석 프로그램 연동 기술과 자동 금형온도 조절장치를 실제 현장에 적용하여 생산되는 Al Wheel 제품의 최적 주조조건 및 냉각조건을 확립하였다. 주조과정 중의 금형의 온도 변화 및 주물의 응고, 유동 거동은 수치해석 결과와 잘 일치하는 경향을 나타내었다. 또한 금형온도 자동 조절 장치를 사용함으로서 금형 작업온도의 가열 및 유지가 정량적으로 제어 가능하며, 제품 품질의 유지 및 Cycle Time 최적화를 이룰 수 있으며 궁극적으로는 금형 수명 연장 및 생산성 향상 등을 이룰 수 있었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.12
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• pp.3559-3566
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• 2009

Heating and cooling plate are separately used for heating and cooling cast dies for footwear parts. However, this has a disadvantage that it takes a long time to manufacture footwear parts etc.. In the present study, the pipe-inserted cast die for press forming process was proposed to substitute heating and cooling plate. The temperature distribution on the pipe-inserted cast die was analyzed by numerical work using a FEM. And its temperature was measured by LabView. A manufacturing by the pipe-inserted cast die for press forming process was effectively verified, especially in a productivity.

• Journal of the KSME
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• v.19 no.4
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• pp.279-290
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• 1979

Arc Welding의 경우 arc열에 의하여 생성된 용융지(Molten Pool)가 응고하는 과정은 금형주물의 응고과정과 비슷하게 생각되나 실은 응고의 제1단계에서 양자간에 큰 차이가 있다. 즉, 금형에 주입된 용융금속이 응고하는 경우는 금형과 이에 접한 주조금속과는 응고후 별도로 분리할 수 있으며, 양자가 서로 융합해서는 안될 것이다. 이에 반하여 융접의 경우에는 금형속에 있는 용 융금속과 금형이라고 볼 수 있는 모재용융부단면과는 완전히 융합되어야 할 것이다. 금형주조 부분의 응고에서는 금형에 접한 주조금속이 열적과냉각(Thermal Supercooling)을 받아 그 내부에 결정핵이 생성되어 이것이 성장하는 과정을 거칠 것이다. 그러나 융접의 경우에는 일반적으로 용융금속과 모재와는 통일계통의 재료이므로 용융금속에 접한 모재부분 자신이 종자결정(Seed Crystal)와 같은 역할을 하여 용융금속내에 새로히 결정핵을 생성함이 없이 이 위에서 직접 결 정성장이 연행되는 것이다. 이것을 Epitaxial Growth라는 하나 이것이 용접부의 응고에서의 큰 특정인 것이다. 주조, 용접 공히 열절과냉각에 의한 응고의 초기단계를 거치면 합금인 경우 그 후의 응고과정은 주로 조성적 과냉각(Constitutional Supercooling)에 따르게 될 것이다. 이 기 회에 Epitaxy에 관해서 간단히 설명하고저 한다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.10 no.3
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• pp.247-253
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• 1990

주철의 중력금형주조에서 반복작업에 따른 응고과정의 변화를 3차원의 수치해석적 방법에 의하여 컴퓨터해석을 하였다. 수치해석적 방법으로는 차분법을 채택하였다. 반복작업과정에 따라 변화되어지는 주물의 응고시간과 미세조직, 기계적성질과의 관계가 조사 되어졌다. 컴퓨터에 의해 계산된 각싸이클의 냉각속도로 부터 주물의 공정셀의 수, 경도, 인장강도등의 변화를 예측하였으며 또한 반복싸이클에 따른 금형 및 주물의 온도분포와 최종응고부위등을 예측하였고 이들은 실제주조시험에서 얻어진 결과와 비교적 잘일치하였다. 중력금형주조에서 회주철의 응고시간, 공정셀, 기계적성질 및 응고속도에 미치는 냉각수의 영향이 또한 컴퓨터해석에 의하여 잘예측되었으며 컴퓨터해석에 의한 냉각수 라인의 적절한 설계에 의하여 주물의 미세조직 및 기계적성질과 결함발생 가능위치를 효과적으로 제어할수 있음을 확인하였다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.4 no.1
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• pp.21-31
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• 1984

IAD( Implicit Alternative Direction ) FDM을 사용하여 금형에서의 L형 순수알미늄 주물에 대하여 그 응고상황의 수치적 해석을 2차원적으로 시도하였다. 계산은 주형비 ( 주형의 부피/주물의 부피 )에 따라 금형 표면에서의 대류현상과 금형/주물계면에서의 Air-gap형성 현상을 고려에 넣은 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 각각 콤퓨터에 의해 계산하여 그 결과를 비교하였다. 또한 금형/주물 계면주위의 온도구배를 구함으로써 Air-gap이 열전달에 미치는 영향을 검토하였다. 이와같은 시도에 의하여 주물의 응고시간, 응고방향 Hot spot의 위치 등 주조에 있어서 매우 중요한 사항들을 알아내는데 Numerical Analysis 이 매우 유용한 방법임을, 특히 금형표면에서의 대류현상과 금형/주물 계면에서의 Air-gap형성현상을 고려에 넣은 경우에 더욱 정확한 결과를 기대할 수 있다는 것이 확인되었다.

• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.114-123
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• 2011

주조품 설계 및 제조에 있어서 기존의 유동 및 응고 해석뿐 아니라 최근에는 응력 해석 기법의 적용이 대두 되고 있다. 특히 자동차 산업에 있어서 부품의 경량화는 필수 불가결한 선택이며, 이는 설계자 및 제조업체에 복잡하고 얇은 알루미늄, 마그네슘 주물품에 대하여, 치수적인 문제와 강성의 문제를 동시에 해결하도록 요구하고 있다. 또한 경제적인 관점에서 긴 금형 수명이 요구되나 열 및 기계적인 피로 균열인 'heat checking'은 이러한 금형 수명을 저하시키는 가장 흔한 요소이다. 이런 무제를 해결하기 위해 해석 기법을 이용하여 주조 설계 및 공정을 최적화 함으로써 변형의 최소화 및 금형 수명의 최대화를 달성할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 기법을 성공적으로 적용하기 위해서는 주조 공정 해석, 재료 시험, 제품 설계 및 공정 최적화 설계가 통합적으로 이루어져야 한다. 본 고에서는 현재 최신 주조 해석 기법을 이용하여, 주조품 제조 공정에서 발생하는 응력과 관련된 문제들에 대한 수치해석 기법을 살펴보고, 이에 대한 리뷰를 제공하고자 한다.

• Proceedings of the Safety Management and Science Conference
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• 2013.11a
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• pp.587-595
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• 2013

기계가공으로 인한 사고는 작업자에게 치명적인 경우가 많다. 이러한 사고는 완벽한 가공지그을 통해 대부분 예방이 가능하지만 제품설계초기 후가공과 양산 공정은 고려되지 않고 설계되어 기계가공 시 재해로 연결되는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 사형주조법은 수작업으로 손쉽게 제품을 생산하는 장점을 가지는 반면 치수오차가 다른 양산공정 보다 크다는 단점을 가진다. 이런 사형 주조품을 기계 가공할 때 제품의 치수편차로 인해 불안전한 고정및 과다한 절삭, 제품이탈, 공구파손, 장비와 공구의 빠른 수명감소 등의 다양한 문제가 발생 하지만 사형주조의 특성상 개선하기 어려운 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 원형의 용기형태의 제품을 사형주조 후 기계가공 하는 것을 금형으로 대체하기 위한 셸몰드법을 제시하고 셸몰드로 만든 셸주형으로 주조함으로서 표면조도 평균 $Ra9.94{\mu}m$의 기계가공에 준하는 표면을 구현하였다. 외형의 정밀한 제품을 대량 생산하여 가공공정의 간소화 및 평균 두께 편차를 줄임으로서 제품파손 및 제작 시 발생할 수 있는 안전사고예방에 긍정적인 영향을 주었다. 기계가공전 제품의 치수정밀도를 높여 안전성, 생산성향상, 가공 공정단축, 환경개선 등을 이 가능함을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.824-827
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• 2010

본 논문은 전동형 모터의 Rotor의 자동 성형을 위한 자동화된 주조기 개발에 대한 결과이다. 개발된 자동화된 Rotor 전용 주조기는 수평형에 비해 금형의 크기가 약 1/2정도 이므로 금형 체결력이 반감되고, 기계 구조는 매우 작아진다. 그리고 Al용탕이 사출되는 과정에서 Spool -> Runner -> Gate -> Cavity(제품)에 이르기까지의 Runner를 최소화하여 재용융을 위한 에너지의 비용 절감을 할 수가 있다. 금형 구조가 간단하므로 금형비가 저렴하여 다품종 소량생산에 매우 유리하다. 개발제품은 수직형 구조로 알루미늄 용탕의 윗면의 공기가 금형의 유로 상측에 위치하므로 공기(gas)가 먼저 배출되어 사출(주조)후 Rotor 성형부에 남아 있는 기포가 최소화된다. 그러므로 충진도가 높아진다. Rotor 코아(규소강)가 크더라도 수직형은 금형내에 삽입(Inset)하기가 쉽고 또한, 제품의 착탈 부위와 사출부위가 다르기 때문에 작업성, 안전성이 우수하고 생산성이 매우 높다. 수직형은 충진 밀도가 매우 높고 밀도가 균일하기 때문 Rotor의 회전 소음, 진동에 대한 품질이 매우 우수하다. 따라서 고효율, 고품질의 전동모터 Rotor 제품 생산에 매우 효과적인 장비라 할 수 있다.