• 한국표면공학회지
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• 제54권5호
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• pp.230-237
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• 2021

In this study, the influence of silicon contents on the microstructure, mechanical and tribological properties of Ti-Al-Si-N coatings were systematically investigated for application of cutting tools. The composition of the Ti-Al-Si-N coatings were controlled by different combinations of TiAl₂ and Ti₄Si composite target powers using an arc ion plating technique in a reactive gas mixture of high purity Ar and N₂ during depositions. Ti-Al-Si-N films were nanocomposite consisting of nanosized (Ti,Al,Si)N crystallites embedded in an amorphous Si₃N₄/SiO₂ matrix. The instrumental analyses revealed that the synthesized Ti-Al-Si-N film with Si content of 5.63 at.% was a nanocomposites consisting of nano-sized crystallites (5-7 nm in dia.) and a three dimensional thin layer of amorphous Si₃N₄ phase. The hardness of the Ti-Al-Si-N coatings also exhibited the maximum hardness value of about 47 GPa at a silicon content of ~5.63 at.% due to the microstructural change to a nanocomposite as well as the solid-solution hardening. The coating has a low friction coefficient of 0.55 at room temperature against an Inconel alloy ball. These excellent mechanical and tribological properties of the Ti-Al-Si-N coatings could help to improve the performance of machining and cutting tool applications.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology
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• 제5권5호
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• pp.583-591
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• 2018

Tool-chip adhesion impacts on cutting performance significantly, especially in finish cutting process. To promote cutting tools' anti-adhesion property, the concave micro-grooves texture (MGT) and convex volcano-like texture (VLT) were fabricated separately on lathe tools' rake faces by laser surface texturing (LST). Various orientations of MGT and different area densities (9% and 48%) and regions (partial and full) of VLT were considered in textured patterns designing. The following orthogonal cutting experiments, machining of aluminum alloy 5038, analyzed tools' performances including cutting force, cutting stability, chip shape, rake face adhesion and abrasion. It indicated that under dry finish cutting conditions, MGT contributed to cutting stability and low cutting forces, meanwhile friction and normal force reduced by around 15% and 10%, respectively with a weak correlation to the grooves' orientation. High density VLT tools, on the other hand, presented an obvious anti-adhesion property. A $5{\mu}m$ reduction of crater wear's depth can be observed on textured rake faces after long length cutting and textured rake faces presented half size of BUE regions comparing to the flat tool, however, once the texture morphologies were filled or worn, the anti-adhesion effect could be invalid. The bearing ratio curve was employed to analysis tool-chip contact and durability of textured surfaces contributing to a better understanding of anti-adhesion and enhanced durability of the textured tools.

• Design & Manufacturing
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• 제13권3호
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• pp.12-18
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• 2019

Fluid jet polishing is a method of jetting a fluid to polish a concave or free-form surface. However, the fluid jet method is difficult to form a stable polishing spot because of the lack of concentration. In order to solve this problem, MR fluid jet polishing system using an abrasive mixed with an MR fluid whose viscosity changes according to the intensity of a magnetic field is under study. MR fluid jet polishing is not easy to formulate for precise optimal conditions and material removal due to numerous fluid compositions and process conditions. Therefore, in this paper, quantitative data on the factors that have significant influence on the machining conditions are presented using various simulations and the correlation studies are conducted. In order to verify applicability of the fabricated MR fluid jet polishing system by nozzle diameter, the flow pattern and velocity distribution of MR fluid and polishing slurry of MR fluid jet polishing were analyzed by flow analysis and shear stress due to magnetic field changes was analyzed. The MR fluid of the MR fluid jet polishing and the flow pattern and velocity distribution of the polishing slurry were analyzed according to the nozzle diameter and the effects of nozzle diameter on the polishing effect were discussed. The analysis showed that the maximum shear stress was 0.45 mm at the diameter of 0.5 mm, 0.73 mm at 1.0 mm, and 1.24 mm at 1.5 mm. The cross-sectional shape is symmetrical and smooth W-shape is generated, which is consistent with typical fluid spray polishing result. Therefore, it was confirmed that the high-quality surface polishing process can be stably performed using the developed system.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권1호
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• pp.119-137
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• 2023

The purpose of this research is to assess the performance of CBN and ceramic tools during the dry turning of gray cast iron EN GJL-350. During the turning operation, the variable machining parameters are cutting speed, feed rate, depth of cut and type of the cutting material. This contribution consists of two sections, the first one deals with the performance evaluation of four materials in terms of evolution of flank wear, surface roughness (2D and 3D) and cutting forces. The focus of the second section is on statistical analysis, followed by modeling and optimization. The experiments are conducted according to the Taguchi design L₃₂ and based on ANOVA approach to quantify the impact of input factors on the output parameters, namely, the surface roughness (Ra), the cutting force (Fz), the cutting power (Pc), specific cutting energy (Ecs). The RSM method was used to create prediction models of several technical factors (Ra, Fz, Pc, Ecs and MRR). Subsequently, the desirability function approach was used to achieve a multi-objective optimization that encompasses the output parameters simultaneously. The aim is to obtain optimal cutting regimes, following several cases of optimization often encountered in industry. The results found show that the CBN tool is the most efficient cutting material compared to the three ceramics. The optimal combination for the first case where the importance is the same for the different outputs is Vc=660 m/min, f=0.116 mm/rev, ap=0.232 mm and the material CBN. The optimization results have been verified by carrying out confirmation tests.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.1121-1140
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• 1992

본 연구에서는 부착형 칩절단구의 경사면 대신에 원고면으로 형성한 형태 칩 절단구를 고찰하고, 재래형과 비교하여 더 효과적인 칩절단구를 개발 실용화하고자 한 다. 가공법으로서는 연속칩의 처리가 가장 곤란한 선삭을, 공작물로서는 연속칩이 가장 잘 생성되는 SM 20 C의 연강을, 공구재료로서는 P계열의 초경합금을 써서 저속에 서 고속절삭속도까지 시험하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권4호
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• pp.361-374
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• 2009

임플란트와 골 반응을 개선하기 위한 생화학적 표면 처리 방법으로 다양한 이온을 이용한 이온주입법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 마그네슘 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법으로 표면 처리를 한 임플란트에 대한 MC3T3-E1 골모양 세포의 초기 반응을 평가해 보고자 하였다. 티타늄 디스크를 네 가지 군으로 표면처리를 달리하였다. A군은 연마만 하였고 B군은 연마 후 마그네슘 이온을 주입하였다. C군은 알루미늄 입자분사 하였고, D군은 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입하였다. 조골세포의 반응을 세포 부착, 증식, 분화의 단계별로 평가하였다. 세포 부착을 평가하기 위해 MC3T3-E1 골모양 세포를 4시간, 24시간, 48시간 금속 표면에서 배양하여 주사현미경으로 관찰하였다. 세포분화도평가는 세포를 4일간 배양 후 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석을 통해 시행하였다. 세포외기질의 세포내 발현은 RT-PCR을 통해 평가하였다. 이상의 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 주사현미경 관찰시 시간의 흐름에 따라 세포 부착량은 증가하였으며, 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 더 많은 양 세포 증식이 관찰되었으며 분화정도도 더 높은 것으로 관찰되었다. 2. RT-PCR 분석시 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 c-fos와 osteonectin의 발현이 증가된 소견을 보였다. 3. 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석시 금속 표면처리 방법에 따른 차이는 발생하지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 Mg 이온이 주입된 군의 세포가 Mg 이온이 주입되지 않은 군보다 초기의 세포반응이 더 우수하다는 것을 알 수 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제42권2호
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• pp.192-209
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• 2004

Purpose : The purpose of this study was to evaluate the machining accuracy and consistency of implant/abutment/screw combination or internal connection type. Material and methods: In this study, each two randomly selected internal implant fixtures from ITI, 3i, Avana, Bicon, Friadent, Astra, and Paragon system were used. Each abutment was connected to the implant with 32Ncm torque value using a digital torque controller or tapping. All samples were cross-sectioned with grinder-polisher unit (Omnilap 2000 SBT Inc) after embeded in liquid unsaturated polyester (Epovia, Cray Valley Inc). Then optical microscopic and scanning electron microscopic(SEM) evaluations of the implant-abutment interfaces were conducted to assess quality of fit between the mating components. Results : 1) Generally, the geometry of the internal connection system provided for a precision fit of the implant/abutment into interface. 2) The most precision fit of the implant/abutment interface was provided in the case of Bicon System which has not screw. 3) The fit of the implant/abutment interface was usually good in the case of ITI, 3I and Avana system and the amount of fit of the implant/abutment interface was similar to each other. 4) The fit of the implant/abutment interface was usually good in the case of Friadent, Astra and Paragon system. The case of Astra system with the inclined contacting surface had the most Intimate contact among them. 5) Amount of intimate contact in the abutment screw thread to the mating fixture was larger in assembly with two-piece type which is separated screw from abutment such as Friadent, Astra and Paragon system than in that with one-piece type which is not seperated screw from abutment such as ITI, 3I and Avana system. 6) Amount of contact in the screw and the screw seat of abutment was larger in assembly of Friadent system than in asembly of Astra system of Paragon system. Conclusion: Although a little variation in machining accuracy and consistency was noted in the samples, important features of all internal connection systems were the deep, internal implant-abutment connections which provides intimate contact with the implant walls to resist micro-movement, resulting in a strong stable interface. From the results of this study, further research of the stress distribution according to the design of internal connection system will be required.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.160-166
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• 2018

세계적으로 반도체장비 시장은 오래전부터 성장하고 있다. 유체제어시스템은 반도체 제조 장비에 사용되어지는 배관을 집적화시켜 유체의 공급을 제어할 수 있도록 모듈화, 소형화한 시스템이다. 반도체의 제조공정은 여러 종류의 맹독성 가스를 필수적으로 다루어야 한다. 특히 실제 작업 공정에서는 이러한 맹독성 가스의 정밀한 제어가 필요하다. 이러한 맹독성가스를 제어하는 시스템은 피팅, 밸트, 튜브, 필터, 레귤레이터 등 다양한 부품들로 구성되어 있다. 이 부품들은 누출 없이 고압 가스를 계속 제어해야 하기 때문에 정밀하게 제조되어야 하고 내부식성이 있어야 한다. 이를 위해 금속 블록 및 금속 가스킷의 표면 가공 및 경화 기술을 연구해야 한다. 본 논문에서는 이러한 유체제어시스템에서 가장 기본이 되는 V-Block의 직경, 유량, 각도를 다르게 설계하여 내부에서 어떠한 유동흐름을 보이는지 파악하고자 하며, 유체제어시스템에서 가장 기본이 되는 유체제어벨브 시스템의 내부 유동해석을 통하여 안정적인 유량을 공급할 수 있는 설계의 최적화에 대해 연구하고 분석하였다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
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• 제7권1호
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• pp.81-93
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• 1990

1983년 5월부터 1989년 9월까지 본 영남의료원 정형외과에 대퇴골 간부골절시 사용한 금속 내 고정물의 금속 부전으로 입원한 경우 중 부전된 금속의 표면관찰이 가능한 8례에 대한 임상적 고찰 및 부전된 금속 파손 표면의 관찰을 통해 확인한 파손 원인을 요약하면 다음과 같다. 1. 금속 부전이 발생 내고정물의 종류는 압박금속판 5례, Jewett nail 1례, Rowe plate screw 1례, interlocking nail 1례였다. 2. 금속 부전의 임상적 추정에 의한 원인으로는 반대편 피질골 결손 5례, 부적절한 위치선정 1례 및 부적절한 금속선택 1례였다. 3. 금속 내고정후 금속 부전이 되기까지의 기간을 보면, 4개월이 1례, 6개월에서 12개월 사이가 6례, 3년이 1례였다. 4. 부전된 내고정물의 파손면 관찰을 통해 확인한 금속부전의 원인을 보면, 첫째, impact failure 1례 둘째, fatigue failure 6례 machining mark가 있어 이것이 stress riser로서 역할을 한 것으로 보이는 경우가 4례였으며, 이의 형태는 low consistent cyclic fatigue failure와 irregular cyclic fatigue failure의 형태를 관찰할 수 있었다. 셋째, Stress corrosion crack 1례를 관찰할 수 있었다. 5. 316L Stainless Steel은 내부식성이 좋은 금속이지만 fretting에 의해 특유의 부동태 피막이 손상되면 pitting corrosion을 일으키며 경우에 따라서는 파손의 기점으로 작용되어 failure의 주요 원인이 되기도 한다. 6. screw hole의 가공시 기계에 의한 손상 및 기구(implant) 제조 과정중 손상이 plate의 failure를 유발하는 중요한 원인이 될 수도 있다. 기계에 의한 손상은 응력을 집중시키므로 plate가 파손되기 쉽게 한다. 이상의 결과 임상적 추정에 의한 원인 이외에도 부전된 금속파손면 관찰을 통해 중요한 다른 원인을 찾을 수 있었으므로, 금속부전의 예방을 위해 앞으로 이 방향으로의 계속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.265-271
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• 2015

스마트폰을 비롯한 고성능 모바일 전자기기의 발전에 따라서 경박단소한 전자부품의 요구가 커지고 있으며 이를 위해서 새로운 패키징 방법이 탄생하고 있다. 이러한 새로운 패키징 공정에서 웨이퍼 본딩 공정이 많이 요구되고 있다. 웨이퍼 본딩에서 많이 활용되는 방법이 열 압착 방법으로 가열된 헤드로 웨이퍼에 압력을 가하여 본딩하는 방법이다. 열 압착 방법에서 요구되는 공정조건은 온도 균일성과 Uniform Press이다. 온도 균일성은 마이크로 히터와 열 해석을 통한 설계로 비교적 쉽게 요구조건을 만족 시킬 수 있지만 Uniform Press를 가공과 조립으로만 요구조건을 만족시키기 위해서는 매우 높은 정밀도가 요구된다. 열 압착 방법은 고온에서 동작되므로 열 변형에 대한 기계적인 오차를 고려하여 설계, 가공, 조립이 진행되어야하므로 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 Air 스프링과 Metal Form의 자가 보정장치를 이용하여 가공, 조립, 열 변형으로 발생하는 기계적 오차를 보상하여 성능과 신뢰성을 향상시켰다.