• 제목/요약/키워드: Mechanical joint

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AlN 세라믹스와 금속간 계면접합에 관한 연구: II. AlN/Cu 접합체의 잔류응력에 미치는 Mo 중간재의 영향 (A Study on the Interfacial Bonding between AlN Ceramics and Metals: II. Effect of Mo Interlayer on the Residual Stress of AlN/Cu Joint)

  • 박성계;김지순;유희;염영진;권영순
    • 한국재료학회지
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    • 제9권10호
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    • pp.970-977
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    • 1999
  • 활성금속브레이징법으로 계면접합된 AlN/Cu 접합체의 잔류응력 완화에 미치는 Mo 중간재의 영향을 조사하였다. 유한요소법에 의한 응력 해석과 접합체 강도 측정, 파단면의 관찰을 행하였으며, 이들 결과를 비교, 분석하였다. 응력 해석 결과로부터, Mo 중간재를 사용할 경우 최대 잔류 주응력이 형성되는 위치가 AlN/삽입금속 계면으로부터 삽임금속/Mo 계면을 통하여 Mo 내부로 이동됨을 확인하였다.접합체의 자유표면에 형성되는 인장성분의 응력집중 위치는 Mo 중간재 두께가 증가됨에 따라 Cu/Mo 계면과 Mo/AlN 계면의 두 곳으로 분리되었으며, AlN측 잔류응력의 크기는 크게 감소하였다. 중간재를 사용하지 않은 경우 최대 접합강도가 52 MPa로 낮은 강도를 보였으나, 두께 400$\mu\textrm{m}$ 이상의 Mo 중간재를 사용한 접합체의 경우, 200 MPa 이상, 최대 275 MPa의 접합강도를 얻을 수 있었다.

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Ni/Au 및 OSP로 Finish 처리한 PCB 위에 스크린 프린트 방법으로 형성한 Sn-37Pb, Sn-3.5Ag 및 Sn-3.8Ag-0.7Cu 솔더 범프 계면 반응에 관한 연구 (Studies on the Interfacial Reaction of Screen-Printed Sn-37Pb, Sn-3.5Ag and Sn-3.8Ag-0.7Cu Solder Bumps on Ni/Au and OSP finished PCB)

  • 나재웅;손호영;백경욱;김원회;허기록
    • 한국재료학회지
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    • 제12권9호
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    • pp.750-760
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    • 2002
  • In this study, three solders, Sn-37Pb, Sn-3.5Ag, and Sn-3.8Ag-0.7Cu were screen printed on both electroless Ni/Au and OSP metal finished micro-via PCBs (Printed Circuit Boards). The interfacial reaction between PCB metal pad finish materials and solder materials, and its effects on the solder bump joint mechanical reliability were investigated. The lead free solders formed a large amount of intermetallic compounds (IMC) than Sn-37Pb on both electroless Ni/Au and OSP (Organic Solderabilty Preservatives) finished PCBs during solder reflows because of the higher Sn content and higher reflow temperature. For OSP finish, scallop-like $Cu_{6}$ /$Sn_{5}$ and planar $Cu_3$Sn intermetallic compounds (IMC) were formed, and fracture occurred 100% within the solder regardless of reflow numbers and solder materials. Bump shear strength of lead free solders showed higher value than that of Sn-37Pb solder, because lead free solders are usually harder than eutectic Sn-37Pb solder. For Ni/Au finish, polygonal shaped $Ni_3$$Sn_4$ IMC and P-rich Ni layer were formed, and a brittle fracture at the Ni-Sn IMC layer or the interface between Ni-Sn intermetallic and P-rich Ni layer was observed after several reflows. Therefore, bump shear strength values of the Ni/Au finish are relatively lower than those of OSP finish. Especially, spalled IMCs at Sn-3.5Ag interface was observed after several reflow times. And, for the Sn-3.8Ag-0.7Cu solder case, the ternary Sn-Ni-Cu IMCs were observed. As a result, it was found that OSP finished PCB was a better choice for solders on PCB in terms of flip chip mechanical reliability.

폴리타이포이드 경사 방식으로 접합 된 이종 세라믹간의 적층 수의 최적화 및 잔류응력 해석에 대한 연구 (Optimization of Crack-Free Polytypoidally Joined Dissimilar Ceramics of Functionally Graded Material (FGM) Using 3-Dimensional Modeling)

  • 류새희;박종하;이선영;이재성;이재철;안성훈;김대근;채재홍;류도형
    • 한국재료학회지
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    • 제18권10호
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    • pp.547-551
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    • 2008
  • Crack-free joining of $Si_3N_4\;and\;Al_2O_3$ using 15 layers has been achieved by a unique approach introducing Sialon polytypoids as a functionally graded materials (FGMs) bonding layer. In the past, hot press sintering of multilayered FGMs with 20 layers of thickness $500{\mu}m$ each has been fabricated successfully. In this study, the number of layers for FGM was reduced to 15 layers from 20 layers for optimization. For fabrication, model was hot pressed at 38 MPa while heating up to $1700^{\circ}$, and it was cooled at $2^{\circ}$/min to minimize residual stress during sintering. Initially, FGM with 15 layers had cracks near 90 wt.% 12H / 10 wt.% $Al_2O_3$ and 90 wt.% 12H/10 wt.% $Si_3N_4$ layers. To solve this problem, FEM (finite element method) program based on the maximum tensile stress theory was applied to design optimized FGM layers of crack free joint. The sample is 3-dimensional cylindrical shape where this has been transformed to 2-dimensional axisymmetric mode. Based on the simulation, crack-free FGM sample was obtained by designing axial, hoop and radial stresses less than tensile strength values across all the layers of FGM. Therefore, we were able to predict and prevent the damage by calculating its thermal stress using its elastic modulus and coefficient of thermal expansion. Such analyses are especially useful for FGM samples where the residual stresses are very difficult to measure experimentally.

Jet Fire를 수반한 국내외 LPG 기화기의 화재·폭발사고에 관한 확률론적 분석에 관한 연구 (Study on Probabilistic Analysis for Fire·Explosion Accidents of LPG Vaporizer with Jet Fire)

  • 고재선
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제26권4호
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    • pp.31-41
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    • 2012
  • 본 연구에서는 1995년부터 2008년까지 14년간 국내에서 발생한 5.100건의 가스사고사례를 수집하여 Database를 구축하였으며, 이를 근거로 세부형태 및 원인별로 분석하였다. Poisson 분석법을 적용하여 전체 도시가스사고를 분석한 결과, 향후 5년 동안 "취급부주의-폭발-배관"의 항목의 사고발생확률이 가장 높았으며, "연결이완부식-누출-배관"의 경우는 가장 작은 발생 확률을 나타내었다. 또한 LPG 기화기 관련 사고만을 분석한 결과는 "LPG-기화기-화재"가 가장 높은 사고발생확률을 나타냈으며, "LPG-기화기-제품결함"이 가장 낮은 사고발생확률인 것으로 분석되었다. 아울러 Jet fire를 수반하는 외국의 LPG 사고를 비교 분석한 결과 국내의 경우와 마찬가지로 설비적 결함인 액유출장치 및 열교환기의 결함이 Jet fire를 일으키는 주요 원인으로 분석되었지만 향후 5년간 사고발생횟수는 "LPG-설비적결함-Jet fire" 항목이 가장 많았고, "LPG-설비적결함-Vapor Cloud" 항목은 가장 사고발생확률이 높은 것으로 분석되었다. 향후 가스 사고 발생 예측프로그램에 Poisson 분포 이론을 접목함으로서 일관성 있는 기준제시 및 현장에서 실제적으로 사용할 수 있는 도구로 사용되길 기대한다.

액화석유가스 자동차 엔진의 타이밍벨트, 캠샤프트포지션센서, 점화코일 손상과 관련된 고장사례에 대한 연구 (A Study for Failure Examples Including with Timing Belt, Camshaft Position Sensor and Ignition Coil Damage of LPG Vehicle Engine)

  • 이일권;국창호;함성훈;김지현;이재강;한승민;황우찬;황한섭;문학훈;이정호
    • 한국가스학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.54-59
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    • 2022
  • 이 논문은 LPG 자동차 엔진의 타이밍벨트, 캠샤프트포지션센서 및 점화코일에 대한 고장사례에 관련된 연구이다. 첫 번째 사례는, 엔진의 프론트 케이스 브래킷장착을 할 때 12mm 볼트를 조이면서 과대한 토크로 인해, 볼트가 체결부에서 분리되어 크랭크축의 스프로킷에 끼여 타이밍벨트와 스프로킷의 이사이에 벨트 간섭에 의해 벨트가 끊어진 것을 확인하였다. 두 번째 사례는, 실린더 헤드부에 설치되어 있는 캠샤프트 포지션 센서와 캠축 감지부의 간극이 너무 작아 센서의 펄스신호불량에 의한 컴퓨터의 인식불량으로 인해 엔진의 부조화현상이 발생된 것을 확인하였다. 세 번째 사례는, 2번 점화코일의 내부불량으로 인해 점화를 할 때 점화코일에서 불꽃이 누설되어 엔진의 부조화 현상이 발생된 것을 확인하였다. 따라서, 차량관리자는 이러한 현상이 발생되지 않도록 철저한 차량점검을 해야한다.

냉매용 원터치 삽입식 파이프 조인트의 안전성 구조해석 (Structural Stability Analysis of One-Touch Insertion Type Pipe Joint for Refrigerant)

  • 김은영;박동삼
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제18권3호
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    • pp.542-549
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    • 2022
  • 연구목적: 파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있습니다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동 특성을 평가할 필요가 있다. 연구방법: 본 연구에서는 자체 개발한 일체형 삽입형 커넥터인 6.35 및 15.88 소켓 모델의 구조적 안정성을 FEM을 이용하여 조사하였다. 구조해석은 전처리기로 hyper mesh, 후처리기로 HYPER VIEW, 솔버로 LS-DYNA를 사용하였다. 연구결과: 응력해석 결과 6.35 소켓의 경우 훅, 훅홀더 및 훅가드에서의 최대응력은 각각 95.02MPa, 19.59MPa 및 44.01MPa였으며, 15.88 소켓의 경우 각각 127.7MPa, 40.09MPa 및 45.23MPa로 나타났다. 결론: 두 소켓 모델의 응력분포를 비교하면 상대적으로 외경이 큰 15.88 소켓에서의 응력이 전반적으로 크게 나타나고 있으나 각 소재의 항복응력보다는 현저히 낮아 두 모델 모두 구조적인 안전성은 문제가 없는 것으로 나타났다.

CFD 해석을 이용한 냉매용 원터치 삽입식 파이프 조인트의 유동 안전성 평가 (Flow Safety Assessment by CFD Analysis in One-Touch Insertion Type Pipe Joint for Refrigerant)

  • 김은영;박동삼
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제18권3호
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    • pp.550-559
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    • 2022
  • 연구목적: 파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있습니다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있습니다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동특성을 평가할 필요가 있다. 연구방법: 자체 개발한 일체형 인서트형 커넥터인 6.35 소켓 모델의 유동 안전성은 CFD 해석을 이용하여 유동유발진동(FIV) 평가 과정의 4단계를 통해 진행하였다. 연구결과: 배관계 벽면에 작용하는 압력변동의 진폭은 3,780Pa이하의 수준으로 형성되며, 이는 냉매 배관의 운전압력이나 설계응력과 비교했을 때 매우 작은 수준의 압력으로, 난류에 의한 진동이 배관의 구조안전성에 미치는 영향은 미미한 수준인 것으로 나타났다. 결론: 유동 해석을 통하여 후크조인트 체결 시 발생하는 압력 및 진동 등을 검토한 결과 일반적인 배관계의 고유진동수가 50Hz 이하에서 형성되는 것을 고려했을 때, 난류유동에 의해 유발되는 진동이 배관계의 공진을 발생시킬 가능성은 희박한 것으로 판단된다.

$Al_2O_{3f}/SiC_p$ 금속복합재료의 섬유방향과 혼합비가 윤활마모특성에 미치는 영향 (Effects of Fiber Orientations and Hybrid Ratios on Lubricant Tribological Characteristics of $Al_2O_{3f}/SiC_p$ Reinforced MMCs)

  • 왕일기;송정일
    • Composites Research
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    • 제22권5호
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    • pp.15-23
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    • 2009
  • 가압주조법으로 제조한 $Al_2O_3$ 섬유와 SiC 입자 혼합 보강 금속복합재료(MMCs)의 상온과 고온에서 윤활마모특성을 조사하였다. 마모시험은 거리와 온도의 변화에 따라 속도를 고정시켜 25Kgf의 하중하에서 수행하였으며 MMCs의 시험편은 가압의 수평(PR)방향과 수직(N)방향에서 채취하였다. 혼합비의 영향을 관찰한 결과 상온에서는 20%섬유만 보강한 PR방향 MMCs의 마모거동은 N방향 보다 우수한 결과를 보였으나, 혼합보강 MMCs는 반대로 나타내었다. 고온($100^{\circ}C$)에는 모든 MMCs에서 PR방향의 마모거동이 N 방향보다 우수한 결과를 보인 것은 보강재와 마찰면간 윤활필름이 강호작용에 기인한 것으로 밝혀졌다. $150^{\circ}C$에서는 혼합 MMCs의 마모거동은 온도영향으로 PR이 N 보다 우수한 결과를 보였다.

유청단백질로 만들어진 식품포장재에 관한 연구

  • 김성주
    • 한국유가공학회:학술대회논문집
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    • 한국유가공기술과학회 2002년도 제54회 춘계심포지움 - 우유와 국민건강
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    • pp.59-60
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    • 2002
  • Edible films such as wax coatings, sugar and chocolate covers, and sausage casings, have been used in food applications for years$^{(1)}$ However, interest in edible films and biodegradable polymers has been renewed due to concerns about the environment, a need to reduce the quantity of disposable packaging, and demand by the consumer for higher quality food products. Edible films can function as secondary packaging materials to enhance food quality and reduce the amount of traditional packaging needed. For example, edible films can serve to enhance food quality by acting as moisture and gas barriers, thus, providing protection to a food product after the primary packaging is opened. Edible films are not meant to replace synthetic packaging materials; instead, they provide the potential as food packagings where traditional synthetic or biodegradable plastics cannot function. For instance, edible films can be used as convenient soluble pouches containing single-servings for products such as instant noodles and soup/seasoning combination. In the food industry, they can be used as ingredient delivery systems for delivering pre-measured ingredients during processing. Edible films also can provide the food processors with a variety of new opportunities for product development and processing. Depends on materials of edible films, they also can be sources of nutritional supplements. Especially, whey proteins have excellent amino acid balance while some edible films resources lack adequate amount of certain amino acids, for example, soy protein is low in methionine and wheat flour is low in lysine$^{(2)}$. Whey proteins have a surplus of the essential amino acid lysine, threonine, methionine and isoleucine. Thus, the idea of using whey protein-based films to individually pack cereal products, which often deficient in these amino acids, become very attractive$^{(3)}$. Whey is a by-product of cheese manufacturing and much of annual production is not utilized$^{(4)}$. Development of edible films from whey protein is one of the ways to recover whey from dairy industry waste. Whey proteins as raw materials of film production can be obtained at inexpensive cost. I hypothesize that it is possible to make whey protein-based edible films with improved moisture barrier properties without significantly altering other properties by producing whey protein/lipid emulsion films and these films will be suitable far food applications. The fellowing are the specific otjectives of this research: 1. Develop whey protein/lipid emulsion edible films and determine their microstructures, barrier (moisture and oxygen) and mechanical (tensile strength and elongation) properties. 2. Study the nature of interactions involved in the formation and stability of the films. 3. Investigate thermal properties, heat sealability, and sealing properties of the films. 4. Demonstrate suitability of their application in foods as packaging materials. Methodologies were developed to produce edible films from whey protein isolate (WPI) and concentrate (WPC), and film-forming procedure was optimized. Lipids, butter fat (BF) and candelilla wax (CW), were added into film-forming solutions to produce whey protein/lipid emulsion edible films. Significant reduction in water vapor and oxygen permeabilities of the films could be achieved upon addition of BF and CW. Mechanical properties were also influenced by the lipid type. Microstructures of the films accounted for the differences in their barrier and mechanical properties. Studies with bond-dissociating agents indicated that disulfide and hydrogen bonds, cooperatively, were the primary forces involved in the formation and stability of whey protein/lipid emulsion films. Contribution of hydrophobic interactions was secondary. Thermal properties of the films were studied using differential scanning calorimetry, and the results were used to optimize heat-sealing conditions for the films. Electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) was used to study the nature of the interfacial interaction of sealed films. All films were heat sealable and showed good seal strengths while the plasticizer type influenced optimum heat-sealing temperatures of the films, 130$^{\circ}$C for sorbitol-plasticized WPI films and 110$^{\circ}$C for glycerol-plasticized WPI films. ESCA spectra showed that the main interactions responsible for the heat-sealed joint of whey protein-based edible films were hydrogen bonds and covalent bonds involving C-0-H and N-C components. Finally, solubility in water, moisture contents, moisture sorption isotherms and sensory attributes (using a trained sensory panel) of the films were determined. Solubility was influenced primarily by the plasticizer in the films, and the higher the plasticizer content, the greater was the solubility of the films in water. Moisture contents of the films showed a strong relationship with moisture sorption isotherm properties of the films. Lower moisture content of the films resulted in lower equilibrium moisture contents at all aw levels. Sensory evaluation of the films revealed that no distinctive odor existed in WPI films. All films tested showed slight sweetness and adhesiveness. Films with lipids were scored as being opaque while films without lipids were scored to be clear. Whey protein/lipid emulsion edible films may be suitable for packaging of powder mix and should be suitable for packaging of non-hygroscopic foods$^{(5,6,7,8,)}$.

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만성 발목 관절 외측 불안정성의 진단에서 스트레스 방사선검사의 유용성 (The Diagnostic Usefulness of Stress Radiography in Chronic Lateral Ankle Instability)

  • 김용민;조병기;김동수;최의성;손현철;박경진;김동환
    • 대한정형외과스포츠의학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.35-40
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    • 2011
  • 목적: 만성 발목 관절 외측 불안정성 환자에 대한 기계적 불안정성의 평가에서 스트레스 방사선검사의 진단적 유용성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 본원에서 변형 Brostrom 술식을 시행받은 환자들 중 수술 소견상 외측 측부인대(전 거비 인대)의 완전 파열이 확인되었던 42예를 대상으로 하였다. 대조군으로는 발목 관절 손상의 과거력이 없고 이학적 검사상 불안정성 소견을 보이지 않는 정상 한국인 성인 총 60명(120예)을 모집하였다. Telos 기구를 이용한 전방 전위 및 내반 스트레스 검사를 시행한 뒤, 거골 경사각과 거골 전방전위 정도를 계측하였다. 대조군에서 얻어진 정상범위를 기준으로 스트레스 방사선검사의 민감도, 특이도, 양성 예측도, 음성 예측도를 분석하였다. 결과: 스트레스 방사선검사 상 정상 한국인 성인에서의 거골 경사각은 평균 $4.2{\pm}2.1$도, 거골 전방전위는 평균 $3.9{\pm}1.9$ mm로 계측되었다. 95% 신뢰한계 분석을 이용한 정상 범위의 설정시 거골 경사각의 정상 범위는 8.3도 이하, 거골 전방전위는 7.6 mm 이하로 분석되었다. 이 수치를 기준값으로 하는 경우 발목 관절 스트레스 방사선검사 상 거골 경사각의 민감도는 57%, 특이도는 97%, 양성 예측도는 89%, 음성 예측도는 86% 였고, 거골 전방전위의 민감도는 69%, 특이도는 97%, 양성 예측도는 91%, 음성 예측도는 90% 였다. 결론: 만성 발목 관절 외측 불안정성 환자에 대한 기계적 불안정성의 평가에서 스트레스 방사선검사는 비교적 우수한 특이도 및 양성, 음성 예측도를 보였으나 민감도는 낮아, 유용하지만 정확성은 떨어지는 검사법인 것으로 분석되었다. 기계적 불안정성이 발목 관절 스트레스 방사선검사 상 실제보다 덜 반영된다고 생각되며, 스트레스 방사선검사 소견만으로 발목 관절 외측 불안정성을 배제해서는 안 될 것으로 생각한다.

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