• 한국주조공학회지
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• 제42권4호
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• pp.209-217
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• 2022

본 연구에서는 전통 유기 주조 시 발생하는 미충전 결함을 방지하기 위하여, 주조 공정 조건 선택 방안을 제시하고자 한다. 공정 조건에 따라 발생하는 결함 유무를 학습하여 어떠한 공정 조건이 주어질 때, 결함 발생 여부를 예측하는 인공지능 모델을 개발하고 검증하였다. 이를 응용하여 적합한 공정 조건을 결정하였고, 추가적인 시뮬레이션의 결과를 상호 비교하여 결정된 조건을 검증하였다. 이를 통해 원하는 사형 모델에서 결함을 방지할 수 있는 주조 공정 조건을 결정할 수 있다. 이와 같은 기계학습 및 전통기술 표준화를 통해 향후 전통 유기의 스마트 공방화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국주조공학회지
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• 제42권4호
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• pp.218-225
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• 2022

본 연구에서는 고압 다이캐스팅 (High pressure die-casting, HPDC)을 통해 알루미늄 합금 (상업코드: ALDC12종)으로 수소 자동차용 부품 (Air pressure control valve housing, APCVH)을 제조하였으며 주조품의 기밀성을 향상시키기 위해 유기 함침액을 개발하였다. 개발된 2종류의 유기 함침액 (INNO-series, 한국)과 상용 합침액 (P601, 일본)을 사용하여 함침공정 조건 및 후 처리에 따른 미세결함과 기밀성을 비교 평가하였다. 컴퓨터 단층촬영 및 3차원 X-선 현미경 분석을 통해 함침된 알루미늄 주조품의 결함제어 및 성능 개선을 확인하였다. 또한, 함침 공정 후 기밀성 시험에서 INNO-01이 함침된 시료의 경우 성능 개선율이 70%인 것으로 확인하였다. 따라서, 개발된 유기 함침액은 상용 가능하며 다이캐스팅 제품의 기밀성 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권4호
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• pp.342-348
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• 2021

거의 모든 철계 주조공장은 생압고철 (press scrap)을 주 장입재로 사용한다. 본 연구에서는 생압고철의 형상, 크기를 최적화하여 용해에너지를 절감하고자 하였다. 주조공장 두 곳의 3t/h 중주파 유도용해로를 활용하여 실험하였다. 개선 조건의 경우, 초기 장입 시에는 맞춤형 생압고철을 사용하였고, 추가 장입 시에는 소형 생압고철을 사용하였다. 개선 조건의 에너지 절감 효과를 높이기 위해, 회수철 표면의 청정화 공정을 강화하여 실시하였다. 개선 조건에 의한 용해에너지 원단위 (melting energy basic unit) 절감률은 두 주조공장에서 각각 23.3, 23.9%였고, 거의 유사하였다. 원단위 수준이 다른 두 곳의 주조공장 모두에서 개선 조건은 매우 효과적이었다. 개선 조건의 에너지 절감 원리 및 경제적 효과를 기술하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제42권3호
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• pp.153-160
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• 2022

초내열합금 625 튜브의 제조에 필요한 원심주조품의 두께에 따라 응고조직과 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 10, 17, 50 mm 두께로 원심주조한 625합금에서 두께의 증가에 따라 주상정 부분의 길이와 2차 수지상 간격이 약간 증가하였으나 상온 인장특성은 큰 차이를 보이지 않았다. 주상정 부분의 응고는 일방향응고의 형태로 응고가 진행되기 때문에 일방향응고 조건을 변화시켜 2차 수지상의 간격을 비교하여 각 두께의 주조품에서 응고속도를 계산하였다. 두꺼운 주조품일수록 내부 다결정 조직의 비율이 증가하였다. 다결정 부분의 인장특성은 주상정 부분의 평균값과 유사한 값을 보였으며 이는 2차 수지상의 간격보다 결정립 형태의 영향인 것으로 사료된다.

• 한국주조공학회지
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• 제42권6호
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• pp.331-336
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• 2022

본 연구에서는 LPG 자동차용 연료탱크 밸브 제조를 위한 주조방안에 대하여 연구하였다. 대상 밸브에는 그 내부에 두 개의 돌기가 존재한다. 돌기 내부에는 기공 결함이 흔히 발생하였다. 이러한 주조 불량을 최소화하기 위하여 대상 제품의 다이캐스팅 과정에서 용탕 흐름에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 주요 공정 매개변수는 인게이트 위치, 제품 방향 및 주입 속도였다. 또한 진공 다이캐스팅의 사용을 고려하였다. 기공 결함의 위치는 모든 인게이트 위치와 제품 방향에 대해 거의 동일했다. 한편 주입 속도의 변화가 공기 포획의 위치에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 진공 다이캐스팅의 경우 기공 결함의 위치는 이전의 경우와 비슷했지만, 실제 상황에서는 진공으로 인해 기포가 많이 줄어들 것으로 예상된다.

• 한국주조공학회지
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• 제42권6호
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• pp.369-376
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• 2022

다이캐스팅 공정은 다양한 산업군의 인프라 역할을 수행하는 중요한 공정이지만, 높은 불량률로 인하여 관련 기업들의 수익성 및 생산성의 한계가 있는 상황이다. 이를 타개하기 위하여, 본 연구에서는 다이캐스팅 공정의 불량 검출을 위한 산업인공지능 기반 모듈을 구성하였다. 개발된 불량 검출 모듈은 제공되는 데이터의 특징에 따라서 3단계로 동작되는 모델로 구성된다. 1단계 모델은 비지도학습 기반 이상 검출을 진행하며, 레이블이 없는 데이터셋을 대상으로 작동한다. 2단계 모델은 반지도학습 기반으로 이상 검출을 진행하며, 양품 데이터의 레이블만 존재하는 데이터셋을 대상으로 작동하며, 3단계 모델은 소수의 불량 데이터가 제공된 상황의 지도학습 모델을 기반으로 작동한다. 개발된 모델은 실제 다이캐스팅 양품 데이터를 바탕으로 96% 이상의 우수한 양품 검출 성능을 보였다.

• 한국주조공학회지
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• 제43권4호
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• pp.187-193
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• 2023

쉘 중자 공법은 성형성, 탈사성에 있어서는 뛰어난 프로세스이나, 고온의 알루미늄 용탕이 중자와 접촉할 때 수지의 열분해에 의한 가스발생이 필연적이며, 이의 배출이 원활하지 못할 때에는 주물내부에 기공 등으로 남게 되어 주조품의 내기밀성에 직접 영 향을 미친다. 쉘 중자 이용 시 가스발생거동에 대해서는 일본에서 약간의 연구가 있었으나, 직접적인 예측 결과는 발표되지 않았고, 특 히 가스발생에 대한 모델링이 성립되어 있지 않아 이의 연구는 아주 미미한 상태이다. 개발되는 코어에 대한 온도-가스량과의 관 계를 고려한 발생 가스량 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 실린더 헤드 제품의 코어 금형 설계 및 저압주조 시 금속 용탕의 유동 및 응고 거동을 해석하고 주조결함 발생을 예측하여 결함발생을 최소화 하는 주조방안 도출하고자 한다.

• 한국주조공학회지
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• 제43권4호
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• pp.194-200
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• 2023

주조공정에서 주형의 열전달은 주형을 균일한 등방성 재료로 간주하여 계산해 왔지만 실제로 주형은 균일한 등방성 재료가 아니어서 유사한 근사값으로 계산을 행하였으며, 특히 다짐성, 바인더 첨가량등을 고려할 시에는 추정치를 사용하고 있었다. 본 연구에서는 사형 주형의 입자 구조의 관계의 열물성치를 계산하는 연구를 진행하고, 열물성치를 계산할 수 있는 기술을 개발하였다. 입자가 균일한 경우에서 열저항 모델에 근거한 열전도도 및 비열을 계산하는 알고리즘을 개발하고, 이를 모래 크기분포가 있는 사형 주형에 적용하였다. 모래는 인공사를 대상으로 하여 열물성치를 계산하였으며, 실험치와 비교하여 비교적 근사한 값을 얻을 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제33권12호
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• pp.558-564
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• 2023

In this study, we designed and manufactured a large angular contact ball bearing (LACBB) with low deformation using JIS-SUJ2 steel and analyzed changes in its structural characteristics and chemical composition upon heat treatment. The bearing was produced by hot forging and heat treatment including a quenching and tempering (Q/T) process, and its properties were analyzed using 4 mm thick specimens. A difference in the size distribution of the carbide in the outer and inner parts of the bearing was observed and it was confirmed that large and non-uniform carbide was distributed in the inner part of the bearing. After heat treatment, the hardness value of the outer part increased from 13.4 HRC to 61 HRC and the inner part increased from 8.0 HRC to 59.7 HRC. As a result of X-ray diffraction (XRD) measurements, the volume fraction of the retained austenite contained in the outer part was calculated to be 3.5~4.8 % and the inner part was calculated to be 3.6~5.0 %. The surface chemical composition and the content of chemical bonds were quantified through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and a decrease in C=C bonds and an increase in Fe-C bonds were confirmed.

• 한국주조공학회지
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• 제43권6호
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• pp.286-293
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• 2023

본 연구에서는 고강도 Al-Mg-Zn계 알루미늄 합금 연속주조 빌렛의 균질화처리 과정 중 미세조직 전개과정을 다양한 장비(OM, SEM, EDS, DSC)로 분석 및 고찰하였다. 우선, 연속주조된 알루미늄 합금 빌렛 내 입계 및 입내에는 AlMgZn, AlMgFe 및 AlMgZnSi상 등 많은 양이 불균일하게 존재하며, 이들 상은 균질화처리 과정 중 입계 및 기지로 용해된다. 합금설계 프로그램 및 동력학 방정식을 활용한 결정립 내 주요 합금원소인 Mg 및 Zn의 확산거동을 분석한 결과, JMatPro 내 균질화처리 모드에서 대상합금 내 Mg이 Zn 대비 기지 내로 빠르게 용해되나, 동력학 방정식의 경우에도 유사한 경향성이 나타난다. 확산속도에 대한 의미로 실제로 Zn 대비 상대적으로 Mg이 많은 양을 함유하고 있어 기지로 확산과 동시에 고용되었음을 확인할 수 있었다.