자기연마가공은 연마입자와 자성입자를 혼합한 공구의 유연성을 이용하여, 공작물 표면을 폴리싱하는 특수가공법이다. 기존 연구의 대부분은 가공 정밀도를 향상시키기 위해서 연마입자의 크기를 달리 하는 것에 관한 내용들이다. 그러나 자기연마 가공에서는 연마입자의 크기뿐만 아니라, 자성입자의 크기도 가공에 많은 영향을 미칠 것으로 판단되며 이에 대한 연구가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는 크기가 다른 자성입자들을 사용하여 자기연마가공의 효과를 평가하였다. 자성입자는 철분말을 사용하였으며, 직경이 평균 8, 78, $250{\mu}m$의 크기이다. 공작물의 표면거칠기 향상 정도를 비교하여 자성입자의 크기가 자기연마가공의 정밀도에 미치는 효과를 평가하였다. 자성입자의 크기는 표면거칠기의 향상에 많은 영향을 미치며, 직경이 $78{\mu}m$일 때 가장 좋은 표면거칠기의 향상을 나타내었다.
This study evaluates the sensitivity of a ferrous particle sensor in response to changes in viscosity in a gearbox. Composed of various gears, the gearbox typically occurs significant ferrous wear due to gear contact. Condition monitoring is primarily implemented by measuring the number of ferrous wear particles in the lubricant. Gearboxes are critical in many systems, including wind turbines, for facilitating changes in speed and torque. Therefore, technology to monitor ferrous particles in gearboxes is essential. In this study, a simplified gearbox is numerically modeled to assess sensor sensitivity based on viscosity and sensor position. Three sensor positions are considered: one directly beneath the gear and two at locations farther from the gear. Analyses are conducted using lubricants with low viscosity and gear oil. Sensor sensitivity is defined by the number of ferrous particles adhering to the sensor, where more particles indicated higher sensitivity. The evaluation reveals that the position directly beneath the gear exhibits the highest sensitivity due to direct influence from the main flow. To achieve optimal sensitivity, sensors should be installed in the main flow path as determined by flow analysis. Evaluation of sensor sensitivity with changes in viscosity shows that a higher viscosity results in a lower sensor sensitivity. Therefore, for ease of analysis, performing an analysis under low-viscosity conditions is useful for understanding the main flow and for identifying the optimal location for proper sensor position.
Improvements were made in the study for the design of the conventional Eddy Current Separator (ECS) used for separating small sized non-ferrous particles in the waste. These improvements include decreasing the air gap between the material and magnetic drum, making the drum position adjustable and placing the splitter closer to the drum. Thus, small particles were separated with high efficiency. The magnetic drum was removed from inside the ECS conveyor belt system as design change and was placed as a separate unit. Hence, the force generated on the test material increased by about 5.5 times while the air gap between the non-ferrous materials and drum decreased from 3 mm to 1 mm. The non-metal material in the waste is separated before the drum in the novel design. Whereas non-ferrous metal particles are separated by falling into the splitter as a result of the force generated as soon as the particles fall on the drum. Every material that passes through the drum can be recycled as a result of moving the splitter closer to the contact point of the drum. In addition, the drum can also be used for the efficient separation of large particles since its position can be adjusted according to the size of the waste material. The performance of the novel design ECS was verified via analytical approaches, finite element analysis (FEA) and experimental studies.
Wear debris in lubricating oil can be indicative of potential damage to mechanical parts in rotating and reciprocating machinery. Therefore, on-line or in-line monitoring of lubricating components in machinery is of great importance. This work presents a device based on inductive measurement of lubricating oil to detect magnetic wear particles in a tested volume. The circuit in the device consists of Maxwell Bridge and LVDT to measure inductance differences between pure and contaminated oil. The device detects the passage of ferrous particles by monitoring inductance change in a coil. The sensing principle is initially demonstrated at the microscale using a solenoid. The device is then tested using iron particles ranging from $50{\mu}m$ to $100{\mu}m$, which are often found in severely worn mechanical components. The test results show that the device is capable of detecting and distinguishing ferrous particles in lubricating oil. The design concept demonstrated here can be extended to an in-line monitoring device for real-time monitoring of ferrous debris particles. A simulation using the CST code is performed to better understand the inductive response in the presence of magnetic bodies in the oil. The CST simulation further verifies the effectiveness of inductance measurement for monitoring magnetic particles within a tube.
The mechanisms of selective oxidation of intercritically annealed CMnAl TRIP steels in a Continuous Galvanizing Line (GCL) were studied by cross-sectional observation of the surface and sub-surface regions by means of High Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM). The selective oxidation and nitriding of an intercritically annealed CMnAl TRIP steel in a controlled dew point 10%$H_2+N_2$ atmosphere resulted in the formation of c-xMnO.$MnO_2$ (1${\leq}$x<3) and c-xMnO.$Al_2O_3$ ($x{\geq}1$) particles on the steel surface. Single crystal c-xMnO.$SiO_2$ ($2{\leq}x{\leq}4$) oxide particles were also observed on the surface. A thin film of crystalline c-xMnO.$SiO_2$ (2${\leq}$x<3) and c-xMnO.$Al_2O_3$ ($x{\geq}1$) was present between these particles. In the sub-surface region, internal oxidation, nitriding and intermetallic compound formation were observed. In the first region, large crystalline c-xMnO.$SiO_2$ ($1{\geq}x{\geq}2$) and c-xMnO.$Al_2O_3$ ($x{\geq}1$) oxides particles were present. In the second region, c-AlN particles were observed, and in a third region, small $MnAl_x$ (x>1) intermetallic compound particles were observed.
Kim, Byung-Gon;Shin, Hyunjin;Lee, Seunghak;Park, Junboum
한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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제21권2호
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pp.1-7
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2016
Ferrous slag is a by-product from steel making process and waste concrete is generated from construction activities. Large part of ferrous slag and waste concrete are recycled as construction materials. However, Ca2+ leaching out of ferrous slag and waste concrete in the water-contacting environment can cause a strength change. Strength can be reduced due to the dissolution of solid form of CaO which is one of the main contents of ferrous slag and waste concrete. On the other hand, strength can be enhanced due to the pozzolanic reaction of cementitious components with water. In this study, steelmaking slag, blast furnace slag, and waste concrete were aged by exposure to raining events, and the change of their compaction and shear strength characteristics was investigated. Optimum moisture content of all materials used in this study increased with aging period while maximum dry unit weight slightly decreased, implying that the relative contents of fine particles increased as the CaO solid particles were dissolved. Internal friction angle and shear strength of recycled materials also increased with aging period, indicating that the materials became denser by the decrease of void ratio attributed to the fine particles generated during the weathering process and the development of cementitious compounds increasing the bonding and interlocking forces between the particles. The results of this study demonstrated that mechanical strength of recycled materials used as construction materials has little chance to be deteriorated during their service life.
The change in the oxidation behavior of three types of B-added ultrahigh strength martensitic steels containing Ti and Nb induced by applying constant cathodic current was investigated. In a 3% NaCl+0.3% $NH_4SCN$ solution, the overall polarization behavior of the three alloys was similar, and degradation of the oxide film was observed in the three alloys after applying constant cathodic current. A significant increase in the anodic current density was observed in the Nb-added alloy, while it was diminished in the Ti-added alloy. Both Ti and Nb alloying decreased the hydrogen overpotential by forming NbC and TiC particles. In addition, the thickest oxide film was formed on the Ti-added alloy, but the addition of Nb decreased the film thickness. Therefore, it was concluded that the remarkable increase in the anodic current density of Nb-added alloy induced by applying constant cathodic current density was attributed to the formation of the thinnest oxide film less protective to hydrogen absorption, and the addition of Ti effectively blocked the hydrogen absorption by forming TiC particles and a relatively thick oxide film.
An optimum route to fabricate the ferrous alloy dispersed $Al_2O_3$ nanocomposites such as $Al_2O_3$/Fe-Ni and $Al_2O_3$/Fe-Co with sound microstructure and desired properties was investigated. The composites were fabricated by the sintering of powder mixtures of $Al_2O_3$ and nano-sized ferrous alloy, in which the alloy was prepared by solution-chemistry routes using metal nitrates powders and a subsequent hydorgen reduction process. Microstructural observation of reduced powder mixture revealed that the Fe-Ni or Fe-Co alloy particles of about 20 nm in size homogeneously surrounded $Al_2O_3$, forming nanocomposite powder. The sintered $Al_2O_3$/Fe-Ni composite showed the formation of Fe$Al_2O_4$ phase, while the reaction phases were not observed in $Al_2O_3$/Fe-Co composite. Hot-pressed $Al_2O_3$/Fe-Ni composite showed improved mechanical properties and magnetic response. The properties are discussed in terms of microstructural characteristics such as the distribution and size of alloy particles.
Almost monodisperse iron oxide nanoparticles with an average particle size ranging from 5 to 43 nm were fabricated using an environmentally friendly starting material, ferrous acetate. The smallest particles were formed in the presence of a reductant, 1,2-dodecanediol, while the particle size increased with increasing concentration of dispersing agents. The dispersants consisted of various combinations of oleic acid, oleylamine, trioctylphosphine, and polyvinylpyrrolidone. The threshold temperature to form crystalline particles was found to be $240^{\circ}C$. The 43 nm nanoparticles exhibited a room temperature saturation magnetization and coercivity of 57 emu/g and 47 Oe, respectively.
The effect of ferrous/ferric molar ratio on the formation of nano-sized magnetite particles was investigated by a co-precipitation method. Ferrous sulfate and ferric sulfate were used as iron sources and sodium hydroxide was used as a precipitant. In this experiment, the variables were the ferrous/ferric molar ratio (1.0, 1.25, 2.5 and 5.0) and the equivalent ratio (0.10, 0.25, 0.50, 0.75, 1.0, 2.0 and 3.0), while the reaction temperature ($25^{\circ}C$) and reaction time (30 min.) were fixed. Argon gas was flowed during the reactions to prevent the $Fe^{2+}$ from oxidizing in the air. Single-phase magnetite was synthesized when the equivalent ratio was above 2.0 with the ferrous/ferric molar ratios. However, goethite and magnetite were synthesized when the equivalent ratio was 1.0. The crystallinity of magnetite increased as the equivalent ratio increased up to 3.0. The crystallite size (5.6 to 11.6 nm), median particle size (15.4 to 19.5 nm), and saturation magnetization (43 to 71 $emu.g^{-1}$) changed depending on the ferrous/ferric molar ratio. The highest saturation magnetization (71 $emu.g^{-1}$) was obtained when the equivalent ratio was 3.0 and the ferrous/ferric molar ratio was 2.5.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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