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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김정한
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수32
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2022
고출력 레이저를 이용한 304L 스테인리스 강 페인트 제거 연구
유현종
,
박창규
,
김도현
대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집
2022.05
학술대회자료
레이저클리닝 기술을 이용한 녹 제거 및 마찰마모 특성연구
유현종
,
김정오
,
박창규
대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집
2022.05
학술대회자료
고출력 레이저를 이용한 304L 스테인리스강 녹 제거 및 기계적 특성 연구
유현종
,
최지연
,
김정한
외 1명
한국정밀공학회 학술발표대회 논문집
2022.05
학술대회자료
레이저 클리닝 기술을 이용한 304L 스테인리스 강 녹 제거 연구
유현종
응용소재공학과
2022.01
학위논문
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304L 스테인리스강(SS 304L)은 기계적 강도와 내식성이 우수하여 다양한 부식 환경에 사용이 되지만 예민화 온도 범위에서는 크롬 결핍층이 발생하여 부식이 발생한다. 기존의 녹 제거 방법은 블라스팅과(Blasting) 화학적 녹 제거 방법이 있지만, 작업자와 환경에 유해한 방법이다. 그리하여 본 연구에서는 비접촉식, 고정밀, 간단한 제어가 가능하며 경제적이고 친환경적인 레이저 표면 클리닝(Laser surface cleaning, LSC) 공정을 통해 녹을 제거하고자 한다. 또한 공정 전후 녹 제거 유무, 상 변태 변화, 미세구조 변형, 기계적 특성을 알아보았다.
녹 시편은 인위적으로 제작하였으며, 사용된 레이저는 고출력 Nd:YAG 레이저를 사용하였다. SS 304L 녹 제거를 위해 1140W 출력을 사용하였으며 레이저 스캔 해치 간격과 반복 횟수를 달리하여 가공하였다.
전자 탐침 미세분석을 통해서 레이저 스캔 해치(Scan Hatch) 간격이 작거나 높은 반복 횟수일 경우에 녹이 제거되었다. 하지만 레이저 스캔 해치 간격이 큰 경우 LSC 공정 후에 SS 304L 표면에 녹의 잔류물들이 남아 있었다. XRD 분석을 통해 재료 물성을 확인하였으며 LSC 공정 전후 상변화가 이루어지지 않았음을 알 수 있었다. LSC 공정이 SS 304L의 미세구조와 기계적 특성에 미치는 영향을 EBSD 패턴 분석과 TEM을 통해서 알아보았으며 레이저 스캔 해치 간격이 크고 반복 횟수가 적은 LSC 공정에서는 전위밀도가 증가하였다. 하지만 레이저 스캔 해치 간격이 작거나 반복 횟수 많은 LSC 공정에서는 조밀한 전위 구조와 변형으로 인한 쌍정, 결정립 미세화 및 석출물이 발생하였다. 이를 통해 레이저 스캔 해치 간격이 작고 반복 횟수가 큰 LSC 공정은 경도 및 인장 강도가 증가하였다.
스캔 해치 간격이 넓으면 녹의 잔류물이 발생하여 녹이 완전히 제거되지 않았으며, 스캔 해치 간격이 좁으면 결정립 미세화 및 석출물이 발생함에 따라 기계적 특성이 변화하였다. 따라서 본 연구에서는 넓은 해치 간격을 반복적으로 공정 시에 녹을 제거함과 기계적 특성을 최소화하였다. 하지만 LSC 공정은 재료의 유지 보수를 위한 표면 세척 기술이기 때문에 공정 후 미세구조 및 기계적 특성을 최소화하는 것이 목적이기 때문에 이에 대한 연구도 지속해서 진행되어야 한다.
녹 시편은 인위적으로 제작하였으며, 사용된 레이저는 고출력 Nd:YAG 레이저를 사용하였다. SS 304L 녹 제거를 위해 1140W 출력을 사용하였으며 레이저 스캔 해치 간격과 반복 횟수를 달리하여 가공하였다.
전자 탐침 미세분석을 통해서 레이저 스캔 해치(Scan Hatch) 간격이 작거나 높은 반복 횟수일 경우에 녹이 제거되었다. 하지만 레이저 스캔 해치 간격이 큰 경우 LSC 공정 후에 SS 304L 표면에 녹의 잔류물들이 남아 있었다. XRD 분석을 통해 재료 물성을 확인하였으며 LSC 공정 전후 상변화가 이루어지지 않았음을 알 수 있었다. LSC 공정이 SS 304L의 미세구조와 기계적 특성에 미치는 영향을 EBSD 패턴 분석과 TEM을 통해서 알아보았으며 레이저 스캔 해치 간격이 크고 반복 횟수가 적은 LSC 공정에서는 전위밀도가 증가하였다. 하지만 레이저 스캔 해치 간격이 작거나 반복 횟수 많은 LSC 공정에서는 조밀한 전위 구조와 변형으로 인한 쌍정, 결정립 미세화 및 석출물이 발생하였다. 이를 통해 레이저 스캔 해치 간격이 작고 반복 횟수가 큰 LSC 공정은 경도 및 인장 강도가 증가하였다.
스캔 해치 간격이 넓으면 녹의 잔류물이 발생하여 녹이 완전히 제거되지 않았으며, 스캔 해치 간격이 좁으면 결정립 미세화 및 석출물이 발생함에 따라 기계적 특성이 변화하였다. 따라서 본 연구에서는 넓은 해치 간격을 반복적으로 공정 시에 녹을 제거함과 기계적 특성을 최소화하였다. 하지만 LSC 공정은 재료의 유지 보수를 위한 표면 세척 기술이기 때문에 공정 후 미세구조 및 기계적 특성을 최소화하는 것이 목적이기 때문에 이에 대한 연구도 지속해서 진행되어야 한다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구 목적 및 필요성 11.2 연구 동향 3Ⅱ. 이론적 배경 62.1 레이저 가공변수 62.1.1 파장 (Wavelength) 72.1.2 레이저 펄스 (Laser pulse) 72.2 레이저 클리닝 원리 132.2.1 광열적 효과(Photothermal effect) 132.2.2 광화학적 효과(Mechanical effect) 152.2.3 기계적 효과(Mechanical effect) 15Ⅲ. 연구 방법 173.1 시편 제작 173.2. LSC(Laser surface cleaning) 기기 및 공정 조건 183.2.1 LSC 기기 183.2.2 LSC 공정 조건 213.3 분석 방법 233.3.1 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), 에너지 분산형 분광 분석법(Energy-Dispersive X-ray spectroscopy, EDX), 표면 거칠기 및 전자탐침 미세 분석기(Elctron Probe Micro Analysis, EPMA) 233.3.2 X-선 회절 분석기(X-Ray diffraction, XRD) 및 잔류응력 분석 233.3.3 후방산란전자 회절 패턴(Electron Back Scatter Diffraction, EBSD) 분석 233.3.4 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 분석 243.3.4 경도 및 인장강도 측정 24Ⅳ. 연구결과 254.1 LSC 공정 결과 254.1.1 SEM 및 표면 거칠기 분석 결과 254.1.2 온도 측정 결과 284.1.3 XRD 분석 결과 304.1.3 EPMA 및 EDX 분석 결과 334.2 미세 구조 394.2.1 EBSD 분석 결과 394.2.2 TEM 분석 결과 424.3 기계적 특성 47V. 결론 및 고찰 53참 고 문 헌 48ABSTRACT 61
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