• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1381-1389
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• 2012

본 논문에서는 쇼트피닝 가공한 알루미늄 7075-T6 재료의 부식피로향상에 대한 연구를 하였다. 사용된 알루미늄 금속은 상대적으로 가볍고 강한 재료의 특성으로 항공기 주요부품의 재료로 사용되고 있으며, 많은 연구를 통해 알루미늄을 사용하면 약 50%의 무게 감소효과를 낼 수 있다고 한다. 재료의 부식은 인장환경에서 재료의 파단시점을 앞당기고 구조물의 수명을 심각하게 감소시킨다. 따라서 알루미늄 금속의 부식 환경에서의 재료의 부식저항을 향상 시킬 수 있는 연구가 요구된다. 쇼트피닝 가공은 재료 표면에 압축잔류응력을 인가하여 재료의 피로수명을 늘리고 나아가 재료의 신뢰성을 확보하는 기술로 반복하중을 받는 많은 부품들에 이미 적용되어 사용되고 있다. 부식 환경에서는 가공 후 거칠어진 표면으로 인해 공식부식을 야기하지만, 피닝가공에 의한 표면 직하에 압축잔류응력이 부식을 억제하여 부식저항을 증가시킨다. 본 연구에서의 쇼트피닝가공된 시험편에 대한 실험결과와 선행연구에서의 쇼트피닝 가공하지 않은 알루미늄 합금 재료의 부식피로특성을 비교하였다. 실험 결과 쇼트피닝 가공은 알루미늄합금의 피로수명향상에 영향을 미치고, 압축잔류응력은 부식피로수명을 증가시킴을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권4호
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• pp.421-428
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• 2012

본 논문에서는 알루미늄 7075-T6 재료의 부식 기간별 표면 산화막 형성이 피로거동에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 사용된 알루미늄 재료는 부식에 대한 부동태화 현상으로 부식저항 특성이 높은 금속으로 알려져 있다. 알루미늄 합금은 다른 재료에 비해 가볍고 강한 재료 특성 때문에 항공기 부품 산업과 같은 다양한 산업분야에서 널리 사용되고 있다. 때문에 부식에 대한 재료의 피로거동 특성과 부식에 대한 부동태화 특성에 대한 연구가 요구된다. 4절점 회전 굽힘 시험기를 사용하여 부식 기간별 재료의 피로거동 특성을 확인하였고, 표면 거칠기를 측정하여 부식 기간별 알루미늄 재료의 표면 부식 정도를 평가하였다. 또한 전자주사현미경을 통해 파단면 분석 및 재료 표면에 형성된 산화막을 측정하였다. 실험결과 초기 부식 4주 동안은 부식이 활발히 진행되어 피로수명은 크게 감소하고 표면 거칠기는 증가하였다. 하지만 4주 이후부터 재료의 부동태화 현상으로 부식 반응이 둔화되는 경향을 보였다. 전자주사현미경을 통한 분석에서도 표면 산화막의 성장이 4주 이후부터 둔화되어 재료 표면의 산화막이 보호층 역할을 하여 더 이상의 부식진행을 방지한다는 결론은 얻었다.

• 한국안전학회지
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• 제19권2호
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• pp.16-20
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• 2004

This paper aims to analyze fatigue fracture mechnisms with high strength aluminum alloys, which are widely used in vehicles or airplanes to prevent accidents. Usefulness of the crack opening point was proposed by using an effective stress intensity facor when evaluating the fatigue crack propagaion rate. Therefore an exact crack opening ratio can be measured for a more exact fatigue crack propagation rate. It is found that the fatigue crack propagation rate was valid within the range of experimentation as an effective stress intensity factor. Summarizing the results are as follows in this paper ; (1) It is found that the value of the crack opening ratio is constant at the rear of the specimen, U'=0.25 at the crack mouth and U'=0.45 at the crack tip, respectively regardless of the stress ratio. (2) The crack opening ratio is different according to measurement locations. The crack opening ratio value was measured at the crack mouth by a clip gage or measured behind the specimen by a strain gage. It is found that the crack opening ratio value is more accurate that any other measuring test for evaluating the crack propagation ratio test by effective stress intensity factor.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권1호
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• pp.134-140
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• 2017

CFRP has many industrial applications due to its low weight and high strength properties. CFRP is a composite material composed of carbon fibers embedded in a polymer matrix; it provides excellent resistance to fatigue wear, corrosion, and breakage due to fatigue. It is increasingly demanded in aircraft, automotive, and medical industries due to its superior properties to aluminum alloys, which were once considered the most suitable for specific applications. The basic machining methods of CFRP are drilling and route milling. However, in the case of drilling, the delamination of each layer, uncut fiber, resin burning, spalling, and exit burrs are barriers to successful application. This paper investigates the occurrence of exit burrs when drilling holes with ultrasonic vibration. Depending on design parameters such as the point angle, the characteristics of hole drilling were identified and appropriate machining conditions were considered.

• Journal of Welding and Joining
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• 제29권4호
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• pp.80-84
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• 2011

In the 5xxx series Al-Mg alloy, magnesium addition can increase the strength of aluminum alloy by solid solution strengthening but it has a relatively low melting and boiling temperature. During full -penetration laser welding of the Al-Mg alloys, its low boiling point and high vapor pressure brings about the spiky humping bead on the bottom side. Under back-side shielding, the spiking of back bead can be reduced but it restraints the process flexibility. In this study, a square pulse waveform modulation was employed to stabilize keyhole and back bead surface without back-side shielding. By using an experimental design, the bead shapes were evaluated for various process parameters such as the focal position, welding velocity and waveform parameters and the smooth back bead shape could be achieved.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.644-649
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• 2017

자동차 산업에서는 환경 문제와 국제 유가 상승 등으로 인한 차량 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 따라 알루미늄 합금과 특수 소재 등이 차량 중량을 줄이는데 활용되고 있지만 비용과 강도 측면에서 철강소재를 극복하기 에는 여전히 많은 어려움이 있다. 따라서 강도와 성형성이 좋은 AHSS(Advanced High Strength Steel) 소재의 적용이 증가하고 있다. 특히 운전자 보호를 위한 안전 규제가 강화되면서 센터필러 (Center Pillar), 루프레일 (Roof Rail) 부분에 1.2GPa급 초고강도 강재의 적용이 점차 늘어나고 있으며 이종강재에 대한 자동차 차체 적용 또한 점차 증가하고 있다. 본 연구에서는 SGAFC1180 1.2t 강재의 저항 점용접성 및 용접부의 특성을 파악하였다. 시뮬레이션을 이용하여 너깃의 생성 및 성장 거동을 관찰하였으며 예측 성능은 오차율 10% 이내에서 유사한 경향을 나타내었다. 또한 이러한 거동이 공정변수인 동저항에 미치는 영향을 파악하였고 전단인장강도 및 너깃 직경과의 상관관계를 고찰하였다. 본 연구를 통하여 동저항의 패턴을 인식하여 패턴의 형태에 따라 용접 상태를 분류하고 용접 품질을 판단하는 시스템도 제안할 수 있을 것으로 사료된다.

• 동력기계공학회지
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• 제9권4호
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• pp.96-101
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• 2005

Magnesium alloys have been widely used for many structural components of automobiles and aircraft because of high specific strength and good cast ability in spite of hexagonal closed-packed crystal structure of pure magnesium. In this study, uniaxial tension tests at high temperature and creep tests are done in order to investigate the characteristics of high temperature and mechanisms for creep deformation of AZ31 Mg alloy. Yield stress and ultimate tensile stress decreased with increasing temperature, but elongation increased from results of uniaxial tension test at high temperature. The apparent activation energy Qc, the applied stress exponent n and rupture life have been determined during creep of AZ31 Mg alloy over the temperature range of 473K to 573K and stress range of 23.42 MPa to 93.59 MPa, respectively, in order to investigate the creep behavior. Constant load creep tests were carried out in the equipment including automatic temperature controller, whose data are sent to computer. At around the temperature of $473K{\sim}493K$ and under the stress level of $62.43{\sim}93.59%MPa$, and again at around the temperature of $553K{\sim}573K$ and under the stress level of $23.42{\sim}39.00MPa$, the creep behavior obeyed a simple power-law relating steady state creep rate to applied stress and the activation energy for the creep deformation was nearly equal, respectively, and a little low to that of the self diffusion of Mg alloy including aluminum. Also rupture surfaces at high temperature have had bigger dimples than those at lower temperature by SEM.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제9권1호
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• pp.39-46
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• 2008

The end plates of fuel cell assemblies are used to fasten the inner stacks, reduce the contact pressure, and provide a seal between Membrane-Electrode Assemblies (MEAs). They therefore require sufficient mechanical strength to withstand the tightening pressure, light weight to obtain high energy densities, and stable chemical/electrochemical properties, as well as provide electrical insulation. The design criteria for end plates can be divided into three parts: the material, connecting method, and shape. In the past, end plates were made from metals such as aluminum, titanium, and stainless steel alloys, but due to corrosion problems, thermal losses, and their excessive weight, alternative materials such as plastics have been considered. Composite materials consisting of combinations of two or more materials have also been proposed for end plates to enhance their mechanical strength. Tie-rods have been traditionally used to connect end plates, but since the number of connecting parts has increased, resulting in assembly difficulties, new types of connectors have been contemplated. Ideas such as adding reinforcement or flat plates, or using bands or boxes to replace tie-rods have been proposed. Typical end plates are rectangular or cylindrical solid plates. To minimize the weight and provide a uniform pressure distribution, new concepts such as ribbed-, bomb-, or bow-shaped plates have been considered. Even though end plates were not an issue in fuel cell system designs in the past, they now provide a great challenge for designers. Changes in the materials, connecting methods, and shapes of an end plate allow us to achieve lighter, stronger end plates, resulting in more efficient fuel cell systems.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.794-801
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• 2021

이 연구는 electric resistance element spot welding 프로세스를 도입하여 알루미늄 합금-강철의 이종 접합부의 기계적 강도 및 내식성을 향상시키기 위해 수행되었다. SPFC980Y 강철과 Al5052-H32가 각각 모재로써 적용되었고, S20C 강철은 리벳 element로써 음각과 양각의 형상으로 구분되며, Al5052-H32에 전기 저항 스폿 용접을 위해 리벳팅 되어 6.5 kA의 전류와 250 kgf/㎠의 가압력으로 접합되었다. 그 결과, 음각된 S20C element는 스폿 용접 공정 후 불안정한 너깃이 형성되는 반면, 양각된 S20C의 경우, 구조적으로 건전한 접합부로 건전한 내식성 및 탁월한 기계적 특성이 얻어졌다. FEM 시뮬레이션의 도입으로, 음각과 양각의 계면의 접합 특성이 수치적으로 밝혀졌으며, 시뮬레이션 결과는 미세조직 발달 양상을 수치적으로 뒷받침하였다. 이 연구는 element 스폿 용접된 H32-A5052 이종 접합부의 기계적 강도 및 부식 신뢰성에 대해 체계적으로 분석되었으며, 이 공정은 금속재료뿐만 아니라, 경량 비전도성 비철/비금속계 재료에도 적용 될 수 있기 때문에, 차세대 차체 경량화의 양산 기술로 확장 될 수 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제38권4호
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• pp.595-602
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• 2008

Purpose: Ti-6Al-4V alloy is widely used as an implant material because of its good biocompatibility and good mechanical property compared with commercial pure titanium. Otherwise, toxicity of aluminum and vanadium in vivo has been reported. Ti-8Ta-3Nb alloy is recently developed in the R&D Center for Ti and Special Alloys and it was reported that this alloy has high mechanical strength, no cytotoxicity and similar biocompatibility to commercial pure titanium, but many studies are needed for its clinical use. In these experiment, we carried out different surface treatment on each Ti-8Ta-3Nb alloy disks, then cultured cell on it and assessed biological response. Materials and Methods: cpTi, Ti-6Al-4V, Ti-8Ta-3Nb alloy disks were prepared and carried out sandblasting and acid etching (SLA) or alkali-heat treatment (AH) on the Ti-8Ta-3Nb alloy disks. We cultured primary rat calvarial cells on each surface and assessed early cell attachment and proliferation by scanning electron microscopy, cell proliferation, alkaline phosphatase activity. Result: The rates of cell proliferation on the cpTi, Ti-8Ta-3Nb AH disks were higher than others (p<0.05) and alkaline phosphatase activity was significantly enhanced on the Ti-STa-8Nb AH disks(p<0.05). Conclusion: Most favorable cell response was shown on the Ti-8Ta-3Nb AH surfaces. It is supposed that alkali-heat treatment of the Ti-8Ta-3Nb alloy could be induced earlier bone healing and osseointegration than smooth surface.