• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.25 no.4
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• pp.485-495
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• 2001

This paper presents a similarity solution for the directional casting of binary peritectic alloys in the presence of shrinkage-induced flow. The present model retains essential ingredients of alloy solidification, such as temperature-solute coupling, macrosegregation, solid-liquid property differences, and finite back diffusion in the primary phase. An algorithm for simultaneously determining the peritectic and liquidus positions is newly developed, which proves to be more efficient and stable than the existing scheme. Sample calculations are performed for both hypo- and hyper-peritectic compositions. The results show that the present analysis is capable of properly resolving the solidification characteristics of peritectic alloys so that it can be used for validating numerical models as a test solution.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.8 no.3_4
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• pp.207-214
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• 1996

사출성형은 많은 장점과 유용성에도 불구하고 싱크마크나 휨과 같은 변형문제를 피 하기 어렵다. 이것은 성형품의 부위별 온도분포 및 냉각속도 차이에 의한 잔류응력에 기인 하는 것으로 구조가 복잡하거나 크기가 쿤 경우에 더욱 더 문제가 되기 쉽다. 이와 같은 문 제를 해결하기 위하여 성형품의 내부에 기포를 형성시켜 수지의 수축분을 기포의 성장으로 보상하여 주는 가스사출성형이 개발되어 많이 활용되고 있는 실정이다. 한편 일반 가스성형 과 달리 수지를 완전히 채운후 저압의 공기를 이용하여 기포를 발생시켜 수지의 체적수축분 을 보상해주는 PFP성형기술은 가스사출의 나점인 공기의 유동조절문제를 해결하고 비용이 저렴한 등의 잇점을 가지고 있다. 이 과정은 가스성형공정의 2차 침투과정과 매우 유사하나 아직까지 이에대한 이해나 연구는 매우 부족한 실정이다 본 연구는 기포의 성장이 수지의 체적수축에 의한 것이라는 가정에 근거하여 기포성장길이에 관한 모델링을 수행한 것이다. 실험결과와의 비교를 통하여 기본 가정에 대한 타당성을 검증하고 여러 인자들의 영향을 살 펴보았다. 본 연구는 PFP성형공정에 대한 이해를 증진시켜 금형설계 및 성형조건 설정에 대한 가이드라인을 제시하며 아울러 PFP공정에 대한 보다 체계적인 이해 및 일반가스성형 의 2차 침투과정 등의 관련 현상에 대한 이해 및 연구에 도움이 될것으로 기대된다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.3 no.2
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• pp.124-134
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• 1991

세라믹 재료들을 성공적으로 사출성형하기 위한 적절한 사출조건을 얻기 위하여 그 동안 많은 실험을 하여 왔으나 게이트 크기가 미치는 영향에 대한 연구는 미진하였다. 본 연구에선 압출기를 사용하여 미세한 질화규소분말과 결합제시스템을 혼합하였으며 이러한 세라믹혼합물을 이용하여 사출압력, 보압시간, 보압, 배럴온도, 게이트의 형태와 크기 등을 변화시키면서 사출성형 실험을 수행하였다. 55%의 세라믹혼합물을 사출실험한 결과 적절한 게이트의 크기와 형태를 선택하고 105 MPa의 사출압력과 10초의 보압시간, 24$0^{\circ}C$의 배럴온 도와 같은 사출조건하에서 성형한다면 불완전 충전 체적수축과 젯팅현상을 최소화시킬수 있 어 성공적으로 인장시편과 굽힘시편을 성형할 수 있음을 알수있었다. 상용프로그램인 C-MOLD를 이용하여 사출조건과 게이트의 크기를 변화시키면서 혼합물의 유동특성을 해석 하였다. 유동해석 결과. 세라믹혼합물은 순수고분자보다 열전도도가 크고 비열이 작아서 고 화가 빨리 되므로 게이트의 크기는 사출압력, 배럴온도와 같은 사출조건과 더불어 중요한 사풀변수임을 예측할 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.24 no.3
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• pp.426-434
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• 2000

This paper deals with a generalized similarity solution for the one-dimensional solidification of ternary or higher-order multicomponent alloys. The present approach not only retains the existing features of binary systems such as temperature- solute coupling, shrinkage-induced flow, solid-liquid property differences, and finite back diffusion, but also is capable of handling a multicomponent alloy without restrictions on the partition coefficient and microsegregation parameter. For an alloy of N-solute species, governing equations in the mushy region reduce to (N+2) nonlinear ordinary differential equations via similarity transformation, which are to be solved along with the closed-form solutions for the solid and liquid regions. A linearized correction scheme adopted in the solution procedure facilitates to determine the solidus and liquidus positions stably. The result for a sample ternary alloy agrees excellently with the numerical prediction as well as the reported similarity solution. Additional calculations are also presented to show the utility of this study. Finally, it is concluded that the present analysis includes the previous analytical approaches as subsets.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.22 no.2
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• pp.184-192
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• 1998

This paper deals with an extended analytical solution for the mixture solidification problem, in which temperature is inherently coupled with the solute transport due to the presence of volume contraction induced flow. A new exact solution to the energy equation accounting for the convection effect in the melt is successfully derived, which allows the present analysis to cover a high initial superheating. Difference in properties between the solid and liquid phases is rigorously incorporated into the model equations in the solid fraction weighted form. Taking advantage of linearized correction factors, a systematic and easy-to-implement algorithm for determining the solidus and liquidus positions is introduced, which proves not only to converge stably but also to be very efficient. For a specific case, the present results show excellent agreements with the existing solution. The effect of convection in the melt becomes appreciable with increasing the initial superheating. It is revealed that variable properties in the mushy region significantly affect the solidification behaviors. The present study is also capable of resolving the interaction between microsegregation and macrosegregation.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.1
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• pp.54-71
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• 1990

The fabrication of ceramic machine components by injection molding(CIM : Ceramic Injection Molding) is critically dependent on the shaping and binder extraction techniques. Injection molding is of keen interest to ceramic industries because CIM is suitable for making an intricate shape and manufacturing cost is lower than other process when production scale is large. The success of the molding process is dependent on the correct formulation of the organic vehicle and the achievement of optimum filler loading. Fine alumina powders and polyethylene binder systems were employed to prepare moldable blend then produce a simple specimen by compression molding. Flow characteristics of the mixture was evaluated by viscosity measurement. Optimum binder system and ceramic volume loading for injection molding were determind. A good debinding technique was utilized to improve the quality of debinded parts and save the debinding time. The simple ceramic part was successfully sintered after debinding and its microstructure examined with SEM revealed good consolidation.