초음파나노표면개질기술을 통한 전조 볼스크류의 성능에 대한 연구 :A study on the performance of the rolling ball screw by Ultrasonic Nano-crystal Surface Modification

도미나가 야스토시

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 도미나가 야스토시 (선문대학교, 선문대학교 일반대학원)

지도교수: 편영식

발행연도: 2013

저작권: 선문대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

초음파나노표면개질기술을 통한 전조 볼스크류의 성능에 대한 연구

도미나가 야스토시 기계공학과 2013.01 학위논문

2012

초음파 나노표면 개질 처리를 통한 전조 볼스크류의 성능향상

도미나가 야스토시 , 편영식 , 장웅 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2012.10 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

전조 볼스크류는 높은 기계효율 때문에 산업용기계에 널리 사용되고 있는 기계부품이다. 또한 고속 및 고하중 운전성능은 산업용기계의 생산성 향상을 위하여 요구되고 있다. 전조 볼스크류는 전조 후의 질화 및 폴리싱으로는 이요구사항을 만족하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 기존의 기술 대신에 보다 단순한 초음파나노표면개질(Ultrasonic Nano-crystal Surface Modification, UNSM) 기술의 볼스크류의 표면특성에 대한 효과를 조사하였다.
UNSM기술은 1초에 20,000번 이상의 타격을 금속 표면에 주어, 강소성 및 탄성변형을 발생시키고, 표층부의 조직을 나노결정 조직으로 개질시킨다. 이로써 표면거칠기 및 표면경도가 향상되고, 압축잔류응력이 부가된다.
본 연구에서는 시험편을 이용하여 RCF 및 마찰마모시험을 실시하여 볼스크류 소재(SCM420)의 내구수명 및 내마모성에 대한 UNSM기술의 영향을 조사한다. 실제 볼스크류 이용하여 제품에 대한 UNSM기술 적용 효과를 시험편 시험 결과와 비교 평가한다. 또한 시험편 시험 결과를 바탕으로 하여 볼스크류의 내구수명 예측의 수학적 모델을 추측하는 방법을 찾는다.
본 연구에서 다음과 같은 결과를 얻게 되었다.
1. 시험편에 대한 RCF시험에서 질화 후 UNSM기술을 적용으로 인하여 시편의 RCF수명이 약 2배 향상되고 진동이 1G 저감되었다.
2. 마찰마모시험에서 UNSM기술을 적용한 시편이 마찰계수가 50% 감소, 마모량은 40% 감소되어 내마모성이 향상되었다.
3. UNSM기술을 적용한 제품이 미처리 제품에 비해 내구수명시험 40시간 수행 후 마모폭이 50% 좁고 표면거칠기 저하율이 약 14% 낮아서 시편비교시험 결과를 반영하여 내구수명이 향상되었다고 판단된다.
4. 또한 UNSM기술을 적용한 제품의 적용하는 토크는 약 0.1kgf-cm, 진동이 4.0×10-4G 저감되었다. 소음 및 정도에 대하여는 향상된 결과를 얻을 수 없었기 때문에 개선을 위하여 처리 조건 및 공정의 최적화가 필요하다. 현제 더 많은 시료로 연구 수행 준비중이다.
5. 볼수크류에 대한 UNSM기술 적용으로 증가한 내구수명 추측을 위한 수학적 모델을 제시하였다.

Rolling ball screws are widely used in industrial machines for high mechanical efficiency. The high speed and load running performance are required for highly productivity of the industrial machines. Ball screw surface nitriding and polishing after rolling show certain limit to satisfy these request. This study investigates effects of Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification (UNSM) on surface characteristic of ball screw as simple alternative to existing techniques.
The tungsten carbide ball strikes the surface of the workpiece 20,000 or more times per second and at 1,000 to 100,000 shots per square millimeter. These strikes, which can be described as micro cold forging, bring severe plastic deformation and elastic deformation to the surface layers and thus induce nanocrystal structure and compressive residual stress, increase surface hardness, and improve surface roughness.
In this study, RCF and friction/wear test are used to investigate UNSM influence on fatigue life and wear resistance of SCM420, a typical ball screw steel. Also UNSM effect on real ball screw performance are examined through comparative evaluation to the test result of the specimen. In addition, prediction estimates are conducted regarding change of ball screw fatigue life due to UNSM treatment from the specimen test result was looked for.
The summary of results is as follows:
1. The RCF life increased by about 2times and vibration reduced by 1G with UNSM technology.
2. With UNSM technology, the wear resistance is improved due to a coefficient of friction was reduced 50%, and the wear amount reduced by 40%.
3. After 40hour ball screw life test shown that UNSM improves ball screws durability. UNSM treated ball screw had roughness reduced 14% lower than untreated, and wear width 50% smaller than untreated.
4. UNSM treated ball screws had torque reduction by 0.1kgf-cm and vibration reduction by 4.0×10-4G. However, noise and accuracy were not improvement. Therefore, optimization of processing conditions are in order, which will be reported in time. Prepare in order to study it in more specimens in future.
5. A mathematical model is suggested which predicts durability life improvement by UNSM technology for ball screw.

국문초록 ⅶ
제1장 서론
제1절 볼스크류의 특성과 기술개발동향
1. 볼스크류의 특성 1
2. 기술개발 동향 2
제2절 연구 목적 및 내용
1. 연구 목적 3
2. 연구 내용 3
제3절 볼스크류
1. 볼스크류의 구조 4
2. 볼스크류의 평가방법 6
제4절 초음파나노표면개질기술
1. 초음파나노표면개질기술의 개요 8
2. 초음파나노표면개질기술의 효과 9
3. 초음파나노표면개질기술의 활용 11
제2장 시편비교시험
제1절 시편제작 13
제2절 RCF 시험 17
제3절 마찰마모시험 21
제3장 실제제품비교시험
제1절 초음파나노표면개질기술 적용 26
제2절 시험방법
1. 내구수명 시험 29
2. 토크 측정 31
3. 소음/진동 측정 33
4. 정도 측정 34
제3절 시험결과 평가
1. 내구수명 시험 37
2. 토크 측정 42
3. 소음/진동 측정 43
4. 정도 측정 54
제4장 초음파나노표면개질기술 적용으로 인한 수명 향상 추정 방법 제시 57
제5장 결론 61
참고문헌 65
Abstract 67

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)