Forging of internal involute gears with alloy steel has been analyzed by means of upper bound method. Kinematically admissible velocity fields for forging of internal gear were proposed. It was assumed that the shape of free flow surface during forging operation is a straight line perpendicular to the plane of symmetry. Using the suggested velocity fields, forging loads and relative pressures were calculated by numerical method. Consequently forging die should be successfully designed without fracture or failure during forging operation. Experiments were carried out with the designed die and SCM415 alloy steel as billet material. The calculated loads were compared with experimental one and they are in good agreement with experimental inspections. As a result, the calculated solutions would be useful to predict the loads and the designed die is suitable for forging of internal involute spur gear with alloy steel. The forged gear is measured to be KS 4 class and its class should be improved by subsequent working such as shaving after forging operation.
Taking a view of joining by welding the IN713C to SCM440 and SCM415 steel in production of turbochargers, the frictin welding process may be utilized as a new approach for joining them of other conventional welding processes. It is because the friction welding has more technical and technical and economic advantages than the other welding processes. As this welding process has the characteristics such as curtaliment of production time and materials and cost reduction, etc.. So, this paper deals with determining the preper friction welding condition and analyzing various mechanical properties of friction welded joints of the super heat resisting steel to alloy stee(IN713C to SCM440 and SCM415). And the in-process real-time weld quality evaluation technique by acoustic emission during friction welding of IN713C to SCM440 and SCM415 steels with higher confidence and relibility has been much required even though it might be the first trial approach for developing it. Then, this first study aimed to develop the optimization of dissimilar friction welding of heat resisting steels (INC713 to SCM440, SCM415) for turbine, considering on strength and toughness.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제7권4호
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pp.47-50
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2006
SCM415 alloy was implanted with nitrogen ions using plasma source ion implantation (PSII), at a dose range of $1{\times}10^{17}\;to\;6{\times}10^{17}\;N^+cm^{-2}$ Auger electron spectrometry (AES) was used to investigate the depth profile of the implanted layer. Friction and wear tests were carried out on a block-on-ring wear tester. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the micro-morphology of the worn surface. The results revealed that after being implanted with nitrogen ions, the frictional coefficient of the surface layer decreased, and the wear resistance increased with the nitrogen dose. The tribological mechanism was mainly adhesive, and the adhesive wear tended to become weaker oxidative wear with the increase in the nitrogen dose. The effects were mainly attributed to the formation of a hard nitride precipitate and a supersaturated solid solution of nitrogen in the surface layer.
현재 자동차용 소재 및 기계부품에 폭넓게 이용되는 SCM415강의 플라즈마 침탄 특성을 연구하기 위해 가스조성, 압력, 전류밀도, 온도 및 시간을 변수로 사용하였다. 가스조성의 경우 저합금강에서는 수소 가스 효과보다 메탄가스에 의해 주로 침탄특성이 좌우되며 메탄가스 100%일 때 시편 내의 모든 방향에서 경화층 분포가 일정하고, 최대의 유효경화깊이를 얻을 수 있었다. 가스압력이나 플라즈마 전압이 상승할 때 전류밀도가 상승하게 되는데, 이에 따라 최표면의 탄소농도가 증가되어 강의 유효경화깊이는 증대되었다. 침탄 온도일 경우 적어도 85$0^{\circ}C$이상되어야 유효경화깊이를 얻을 수 있었고, 온도가 상승할수록 유효경화깊이의 증가를 나타내어 침탄 효과가 우수하였다. 탄소의 확산 깊이는 침탄 시간의 제곱근에 비례하는 것으로 나타났다. 플라즈마 치탄한 강의 피로강도를 평가한 결과 열처리하지 않은 시편이나 재가열처리한 시편에 비해 높은 피로강도를 나타내었다.
SCM415 alloy was implanted with nitrogen ions using plasma source ion implantation (PSII), at a dose range of $1{\times}10^{17}\;to\;6{\times}10^{17}N^{+}cm^{-2}$. Auger electron spectrometry (AES) was used to investigate the depth profile of the implanted layer. Friction and wear tests were carried out on a block-on-ring wear tester. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the micro-morphology of the worn surface. The results revealed that after being implanted with nitrogen ions, the frictional coefficient of the surface layer decreased, and the wear resistance increased with the nitrogen dose. The tribological mechanism was mainly adhesive, and the adhesive wear tended to become weaker oxidative wear with the increase in the nitrogen dose. The effects were mainly attributed to the formation of a hard nitride precipitate and a supersaturated solid solution of nitrogen in the surface layer.
The conventional closed-die forgings had been applied to the forging of spur gears. But the forgings require high forging-pressure. In this paper, new precision forging technology have been developed. The developed technology is two steps forging process. Good shaped products are forged successfully with lower forging-pressure than those of conventional forging. The accuracy of the forged spur gear obtained by new precision forging technology is set nearly equal to that of cut spur gear of fourth and fifth class in Korean industrial standard.
The conventional closed-die forgings had been applied to the forging of spur gears. But the forgings require high forging-pressure. In this paper, new precision forging technology have been developed. The developed technology is two steps forging process. Good shaped products are forged successfully with lower forging-pressure than those of conventional forging
저합금강인 SCM415강에 대한 플라즈마 질화의 변수에 따른 질화특성을 관찰하여 최적공정을 확립한 후 기존의 질화법인 염욕질화와 가스질화 되어진 시편과 피로특성을 비교하였다. 가스조정비는 질소대 수소의 비가 3:1일 때 가장 높은 표면강도를 가지며, 온도는 높아질수록 표면강도는 낮아지고 유효경화깊이는 깊어지는 것을 알 수 있었다. 또한 질화시간이 증가될수록 표면경도는 낮아지고 유효경화깊이는 깊어졌다. 본 플라즈마 질화장비에서의 최적공정조건은 공정온도 500℃, 공정시간 4시간, 질소와 수소의 비가 3:1으로 관찰되었고, 이 때 표면경도는 1181 Hv, 화합물층의 깊이 17 ㎛, 유효경화깊이 450 ㎛로 측정되었다. 가스질화 되어진 시편의 표면경도는 945 Hv, 유효경화깊이 250 ㎛였고, 염욕질화 되어진 시편의 경우는 각 846 Hv, 300㎛으로 관찰되었다. 또한 플라즈마 질화공정을 거친 질화강과 가스질화, 염욕질화 되어진 질화강의 피로특성을 평가한 결과 플라즈마 질화강이 가스질화, 염욕질화 되어진 질화강에 비하여 1.5∼2배의 우수한 피로특성을 나타내었다.
It is investigated that internal defect of planetary gear which consists of two gears with different number of teeth on both side. The internal defect, central burst, begin to form at the place of adiabatic shear band which usually has maximum ductile fracture value during the forming operation, forward and backward extrusion. It makes the plastic forming of planetary gear difficult. The prediction of defect to minimize the cost to produce the planetary gear. The finite element simulation code DEFORM is applied to analyze the defects. In the analysis, the toothed gears are assumed as axisymmetric cylinders whose diameters are equal to those of pitch circles of the each gears. Experiments were carried out with the SCM415 alloy steel as billet material and AIDA 630-ton knuckle-joint press. The calculated results and experimental inspections are compared to design a die and blank without defects and the results are useful to predict the internal defect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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