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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 고대철
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 자동차 산업에서는 환경 규제의 강화로 인하여 기존의 철강 소재를 대체하여 비강성 및 비강도가 높은 초고장력강판, 알루미늄, 마그네슘, 또는 복합재료 등의 다양한 경량화 소재가 적용되고 있다. 그 중에서, 알루미늄은 높은 비강도 및 내식성을 나타내기 때문에 엔진 실린더 블록, 내부 및 외부 패널 등 다양한 차체 부품에서 적용되고 있다. 하지만, 알루미늄 판재는 철과의 높은 응착 특성으로 인하여 짧은 거리의 미끄럼 마찰에도 금형 표면에 쉽게 응착된다. 따라서, 반복적인 열간 판재 성형 공정 시 응착마멸(adhesive wear)의 일종인 골링(galling)이 급격히 발생하게 되며, 금형과 제품 표면에 심각한 손상을 발생시킨다.
본 연구의 목적은 Al6061 알루미늄 합금의 판재 성형 공정에서 열간 금형재의 미세조직이 골링 발생에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 위하여, 일반적인 AISI H13 금형재와 그 합금 조성을 변화시킨 두 종류의 금형재가 선정되었다. 최종 열처리된 금형재의 미세조직 내 탄화물의 상태를 측정한 결과, 세 종류의 금형재는 탄화물 종류, 분율, 분포 및 크기가 서로 다르게 나타났다. 금형재의 내골링성을 비교 및 평가하기 위하여, 고온 미끄럼 마찰 시험이 HFSDT 장치를 통해 수행되었다. 미끄럼 거리에 따른 마찰계수 및 금형재와 소재의 표면 상태를 고려하여 극심한 골링이 발생하는 한계 미끄럼거리(Critical Sliding Distance, CSD)를 선정하였으며, 한계 미끄럼거리를 통해 금형재의 내골링성 차이를 추정 및 비교하였다. 더불어, 금형재와 판재간의 초기 응착 특성을 비교하기 위하여 짧은 거리에 대한 미끄럼 마찰 시험이 추가적으로 수행되었으며, EPMA mapping 분석을 통해 탄화물이 초기 응착 특성에 주는 영향을 면밀히 관찰하였다. 이러한 관찰 결과로부터, 금형재 미세조직 내에 존재하는 탄화물의 분율 및 분포가 금형재의 내골링성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 탄화물의 종류 또한 금형재의 내골링성에 크게 영향을 미친다는 연구 결과를 제시하였다.
본 연구의 목적은 Al6061 알루미늄 합금의 판재 성형 공정에서 열간 금형재의 미세조직이 골링 발생에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 위하여, 일반적인 AISI H13 금형재와 그 합금 조성을 변화시킨 두 종류의 금형재가 선정되었다. 최종 열처리된 금형재의 미세조직 내 탄화물의 상태를 측정한 결과, 세 종류의 금형재는 탄화물 종류, 분율, 분포 및 크기가 서로 다르게 나타났다. 금형재의 내골링성을 비교 및 평가하기 위하여, 고온 미끄럼 마찰 시험이 HFSDT 장치를 통해 수행되었다. 미끄럼 거리에 따른 마찰계수 및 금형재와 소재의 표면 상태를 고려하여 극심한 골링이 발생하는 한계 미끄럼거리(Critical Sliding Distance, CSD)를 선정하였으며, 한계 미끄럼거리를 통해 금형재의 내골링성 차이를 추정 및 비교하였다. 더불어, 금형재와 판재간의 초기 응착 특성을 비교하기 위하여 짧은 거리에 대한 미끄럼 마찰 시험이 추가적으로 수행되었으며, EPMA mapping 분석을 통해 탄화물이 초기 응착 특성에 주는 영향을 면밀히 관찰하였다. 이러한 관찰 결과로부터, 금형재 미세조직 내에 존재하는 탄화물의 분율 및 분포가 금형재의 내골링성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 탄화물의 종류 또한 금형재의 내골링성에 크게 영향을 미친다는 연구 결과를 제시하였다.
목차
1. Introduction 11.1 Research background 11.2 Research trend 31.3 Scope and objective of this study 52. Characteristics of Tool and Sheet Materials 72.1 Tool materials and microstructural analysis 72.2 Sheet materials 93. Experimental Methods and Conditions 103.1 Tribotester 103.2 Experimental preparation and conditions 104. Results and discussion 134.1 Galling evolution of the H13 tool steel 134.2 Galling resistance of tool steels 164.2.1 Evaluation for the galling resistance of tool steels 164.2.2 Galling evolution of tool steels 174.3 Effect of carbides on galling resistance 195. CONCLUSIONS 22
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