• Elastomers and Composites
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• 제41권3호
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• pp.194-204
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• 2006

본 연구에서는 카본블랙 충전제의 입자크기 및 구조에 따른 고무 배합물의 마찰 마모 특성을 고찰하였다. 카본블랙의 입자크기와 구조에 따라 마모속도 및 형상이 다르게 되며, 최적 마모성능을 설계하기 위해서는 충전제의 입자크기와 구조의 마모 영향도를 사용조건에 따라 고려하여야 한다. 충전제의 입자크기와 구조에 따른 마모속도($W_R$) 영향도를 수준별로 고찰하기 위해 본 연구에서는 구조와 입자크기가 다른 10가지의 카본블랙을 선택하여 동일한 양을 천연고무와 배합하였다. 자체 제작한 칼날형 마찰 마모 시험기를 이용하여 마찰 마모 특성을 평가하였고, 카본블랙의 입자크기와 구조의 영향을 고려한 특성인자(${\psi}=\sqrt{{N_2^2}+{DBP^2}}$)와의 관계를 고찰하였다. 마모속도($W_R$)와 마찰일($W_f$)의 간에는 power-law 관계가 있었으며, 마모속도는 카본블랙의 특성인자에 역비례 관계를 보였다. 이는 카본블랙의 입자 크기가 작고 구조가 잘 발달 될수록 마모 저항특성은 향상된다는 것을 나타낸다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.189-193
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• 2008

Performance of refrigerant oil at the thrust-bearing and at the journal-bearing of a scroll compressor is a significant factor. This paper presents the friction and anti-wear characteristics of nano oil with a mixture of a refrigerant oil and carbon nano particles in the journal bearing of scroll compressors. The characteristics of friction and anti-wear using nano-oil is evaluated using the disk on disk tester and the journal bearing tester for measuring friction surface temperature and the coefficient of friction at the journal bearing tester. In journal bearing test, the average friction coefficient of high concentration nano-oil was decreased down to 18% compared to raw oil under 4,500 N and 3,600 rpm. It is believed that nano particles can be coated on the wear surfaces and the interaction of nano particles between surfaces can be improved the lubrication in the friction surfaces. Worn surfaces of frictional specimen were measured with straightness. carbon nano oil enhances the characteristics of the anti-wear and friction at the joural bearing of scroll compressors.

• Tribology and Lubricants
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• 제30권6호
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• pp.330-336
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• 2014

Sintered metallic brake pads and low alloy heat resistance steel disks are applied to mechanical brake systems in high energy moving machines that are associated with recently developed 200km/h trains. This has led to the speed-up of conventional urban rapid transit. In this study, we use a lab-scale dynamometer to investigate the effects of the composition of friction materials on the tribological characteristics of sintered metallic brake pads and low alloy heat resistance steel under dry sliding conditions. We conduct test under a continuous pressure of 5.5 MPa at various speeds. To determine the optimal composition of friction materials for 200 km/h train, we test and the evaluate frictional characteristics such as friction coefficients, friction stability, wear rate, and the temperature of friction material, which depend on the relative composition of the Cu-Sn and Fe components. The results clearly demonstrate that the average friction coefficient is lower for all speed conditions, when a large quantity of iron power is added. The specimen of 25 wt% iron powder that was added decreased the wear of the friction materials and the roughness of the disc surface. However when 35 wt% iron powder was added, the disc roughness and the wear rate of friction materials increased By increasing the amount of iron powder, the surface roughness, and temperature of the friction materials increased, so the average friction coefficients decreased. An oxidation layer of $Fe_2O_3$ was formed on both friction surfaces.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권3호
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• pp.101-108
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• 2022

The structure and properties of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) coatings depend on the main process parameters and bending angles of the magnetic field filter used in the filtered cathodic vacuum arc (FCVA). During the process, it is possible to effectively control the plasma flux of carbon ions incident on the substrate by controlling the arc discharge current, thereby influencing the mechanical properties of the coating film. Furthermore, we can control the size and amount of large particles mixed during carbon film formation while conforming with the bending angle of the mechanical filter mounted on the FCVA; therefore, it also influences the mechanical properties. In this study, we consider tribological characteristics for filtered bending angles of 45° and 90° as a function of arc discharge currents of 60 and 100 A, respectively. Experiment results indicate that the frictional behavior of the ta-C coating film is independent of the bending angle of the filter. However, its sliding wear behavior significantly changes according to the bending angle of the FCVA filter, unlike the effect of the discharge current. Further, upon changing the bending angle from 45° to 90°, abrasive wear gets accelerated, thereby changing the size and mixing amount of macro particles inside the coating film.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권4호
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• pp.170-178
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• 2022

Mechanical surface treatment is an excellent approach widely used to modulate and improve the performance and service life of bearings, gears, and frictional joints. The main purpose of this study is to investigate and compare the effect of ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) and wonder process craft (WPC) on the surface and tribological properties of SUJ2 bearing steel. The surface roughness and hardness of the untreated and treated (UNSM- and WPC-treated) specimens were measured and compared. Their tribological properties were evaluated using a micro-tribometer under grease-lubricated and dry conditions against itself. Surface hardness measurement results revealed that both the UNSM- and WPC-treated specimens had a higher hardness than that of the untreated specimen. The surface roughness of the untreated specimen was reduced after UNSM and WPC treatments. Abrasive wear mode was observed on the surface of the specimens worn under grease-lubricated conditions, while adhesive wear mode was found on the surface of the specimens worn in dry conditions. According to the tribological test results, the friction coefficient and wear rate of the untreated specimens were reduced by the application of both the UNSM and WPC treatments under grease-lubricated and dry conditions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권8호
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• pp.765-772
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• 2015

주철은 산업현장에서 중장비나 철도차량 등과 같은 다양한 기계장치의 주재료로 널리 사용된다. 이러한 기계장치의 운전 성능은 접촉 특성에 따라 크게 좌우되며 이를 개선시키기 위한 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 모래와 알루미나 입자가 주철의 마찰/마모 특성에 미치는 영향에 대해 다양한 조건에서의 미끄럼 실험을 통해 규명하였다. 입자의 크기 및 시편 온도 등을 변수로 하여 스틸 볼이 pin 으로 장착된 pin-on-reciprocator 방식의 트라이보테스터를 사용하여 실험을 진행하였다. 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope), confocal microscope 와 3d profiler 를 이용해서 주철 시편과 스틸 볼의 마모 표면을 관찰하고 마모량을 정량적으로 측정하여 마모 특성을 파악하였다. 실험 결과 주철의 마찰/마모 특성은 입자 주입에 의해 크게 달라짐을 알 수 있었다. 또한, 주철 시편에 가해준 온도에 따라 마찰/마모 특성이 크게 달라지는 것을 확인하였다. 이 연구의 결과는 산업에서 주철 재료의 트라이볼로지 특성을 이해하는데 도움이 될 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.329-337
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• 2019

스플린터(splinter) 및 판상(plate shape) 형상을 가지는 티탄산칼륨염(K₂O·nTiO₂, PT)을 합성하고 브레이크 마찰재의 보강재로 이용하여 마찰 특성을 평가하였다. 스플린터형 티탄산칼륨염을 합성하기 위하여 먼저 판상 형상을 가지는 사티탄산칼륨염(K₂O·4TiO₂, PT4)을 합성하고 칼륨 이온(K⁺)을 일부 산침출(acid leaching)하여 육티탄산칼륨염(K₂O·6TiO₂, PT6)으로 변환시킨 후, 800℃에서 열처리하여 스플린터 형상의 입자를 얻었다. 판상형 티탄산칼륨염을 합성하기 위해서 염화칼륨을 융제로 사용하고 마그네슘(Mg)을 일부 첨가하여 판상의 형상을 가지는 마그네슘티탄산칼륨염(K_0.8Mg_0.4Ti_1.6O₄, PMT)을 합성하였다. 얻어진 육티탄산칼륨염 및 마그네슘티탄산칼륨염 입자를 보강재로 이용하여 브레이크 패드 마찰재를 제작하고 1/ 5-스케일 다이나모미터(scale dynamometer)를 이용하여 마찰 마모 특성을 평가하였다. 평가 결과, 두 종류의 보강재가 유사한 마찰계수 및 Fade & recovery 특성을 보였으며 판상형 마그네슘티탄산칼륨염의 경우, 스플린터형 육티탄산칼륨염보다 우수한 내마모성을 보이는 것을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.216-225
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• 2023

본 연구에서는 냉간 헤딩 공정에서 성형하중과 펀치 금형의 마모 감소를 통한 펀치 수명 증대를 위해 헤딩용 펀치 형상 최적설계를 수행하였다. 기존 생산에 사용되는 냉간 헤딩 펀치와 성형공정에 대한 유한요소해석 시뮬레이션을 통해 성형하중과 유동 특성 분석, 펀치금형에 집중되는 유효응력 및 마모량에 대하여 분석하였으며, 이를 통해 금형 마모와 밀접한 주요 설계인자를 확인하였다. 펀치금형의 최적설계 변수로서는 펀치 금형 포인트각(Point angle), 에지 반경값(Corner radius), 펀치소재재종(die material type), 마찰계수(friction coefficient) 등의 4가지 변수를 대상으로 4인자 3수준 인자 및 변수 수준을 설정하고, 성형해석 시뮬레이션과 다구찌법을 활용하여 설계인자별 영향도를 분석하여 최적의 최적설계 인자를 결정하였다. 본 연구를 통해 얻어진 최적설계변수를 적용하여 냉간 헤딩용 펀치 최적설계 시뮬레이션 결과, 각 펀치에 발생하는 최대유효응력은 최대 8.9 % 감소 효과를, 최대 펀치 마모 깊이는 37 % 감소 효과를, 성형하중은 평균 20% 수준 의 감소효과를 얻을 수 있었다. 현재, 소성 성형제품군이 적용되는 자동차, 건설 플랜트사에서 요구되는 고품질에 대응하면서도 적정 제조원가 절감을 위한 성형성 개선을 위한 성형공정개발 및 금형설계의 최적화가 지속적으로 필요하며, 향후 연구 결과를 현업에 적용하여 제품 성형성 개선 및 금형수명 증대 관리를 위한 기술자료로 활용하고자 한다.

• 동력기계공학회지
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• 제8권3호
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• pp.30-35
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• 2004

In the steel making industries, the continuous casting process has been applied to the number of company because of its economical benefit. Casting rolls are utilized for frictional drive and transport of solidifying slap. Dimensional tolerances, mechanical stability and surface condition of the cast roll can affect both the surface and internal quality of the product being cast. To overcome these problems, the industry is accelerating on the rate of technology improvements. Samples were overlaid on the S45C steel by submerged arc welding process. And the hardness, wear, electrochemical corrosion and oxidation tests were carried out. Test results were that all these materials were satisfying basic requirements of caster rolls. By these results, the addition of 0.1%Nb and 0.15%V increase mechanical properties and tempering resistance by its superior carbide forming characteristics in low carbon $12{\sim}13%Cr$ martensitic stainless steels.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권11호
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• pp.1737-1742
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• 2001

The fractal-based method for describing rubbed surface texture has aroused great interest. The determination of rubbed surface topography is believed to be extremely important in the areas of contact mechanics, adhesion and friction. In order to describe topography of the rubbed surface, the wear test was carried out with annular surfaces of wear testing specimens in dry friction. furthermore, the relation between the fractal dimensions and the frictional conditions are also investigated and fractal descriptors was applied to rubbed surface with image processing. Fractal dimension can be determined by sum of intensity difference of image surface pixel. Fractal dimension increased according as the applied load and sliding distance increase. Topography of the rubbed surface can be effectively obtained by fractal dimensions.