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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

신동윤 (경상국립대학교, 경상국립대학교 항공우주특성화대학원)

지도교수
권진회
발행연도
2023
저작권
경상국립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수17

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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세계적으로 ''친환경''이 강조되면서 항공산업 등 운송산업의 연비 개선이 필요했고, 그 결과 기존 금속에 비해 기계적 물성이 훨씬 가벼운 소재가 적용되기 시작했다. 대표적인 것이 티타늄 합금, 니켈 합금, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등으로 첨단소재로 분류된다. 이들 재료는 중량 대비 고강도 특성을 가지고 있어 구조를 경량화할 수 있기 때문에 주로 우주/항공우주 분야에서 사용되어 왔으며, 이후 그 산업에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.
티타늄(Ti-6AL-4V)을 사용하여 부품을 제조할 때 제조비용을 절감하기 위해 3D 프린팅과 같은 적층 성형에 기반한 연구 및 산업적 적용이 시도되고 있지만, 제품 형상 정확도와 재료 무결성이 중요한 산업에서는 여전히 다음과 같은 절삭 가공을 통해 기계적 가공이 이루어지고 있다 밀링, 회전, 드릴링. 그러나, 독특한 물성(낮은 열전도성, 높은 경도 재료 함량, 적층 구조에 의한 이방성 등)으로 인해 종래의 절삭법으로는 가공이 용이하지 않기 때문에, 난삭재로 분류된다. 본 논문에서는 가공되지 않은 소재로 분류된 첨단소재 중 우주/항공산업에서 주로 사용되는 티타늄 합금에 Laser Assisted Machining을 사용하여 기계가공 시 절삭저항을 얼마나 줄일 수 있는지를 살펴본다.

목차

ABSTRACT 1
연구사 1
본 문 2
1.서 론 2
1.1) 연구 배경 2
1.2.1) Ti 합금 시장 동향 4
1.2.2) LAM 연구 동향 5
1.3) 티타늄 소재 특성 6
1.3.2) 기계적 가공 시 발생 결함 7
1.4) LAM 원리 9
2. 이론적 배경 10
2.1.1) 티타늄 소재 인장 시험 10
2.1.2) 온도에 따른 티타늄 물성치 변화 12
2.1.3) 레이저 거리에 따른 온도분포 15
2.2.1) 엔드밀의 절삭 저항, 동력 16
2.2.2) 저항 측정 16
2.2.3) 절삭조건 및 관계식 17
3. LAM(Laser-assisted Machining) 성능 시험 19
3.1) 성능 시험 방법 19
3.1.1) 공구 선정 기준 20
3.2) 엔드밀 가공성 시뮬레이션 21
3.2.1) 엔드밀 설계 21
3.2.2) 엔드밀 가공 시험환경 22
3.2.3) 물성치 설정 24
3.2.4) BC 설정 및 RPM 설정 25
3.2.5) 모재반력 결과 27
3.3 장비 구축 29
3.3.1 구축 컨셉 29
3.3.2) 레이저 항온 장비 설치 계산 30
3.3.3) 가공장비 제어방안 31
3.3.4) 가공 전략 32
3.4) 레이저 가공 시험결과 34
3.4.1) 기존 티타늄 가공실험 34
3.4.1) 레이저 항온 장치를 이용한 가공 테스트 36
3.4.2) 공구동력계를 이용한 절삭력 측정 37
3.5.1) 장비 구조적 문제점 개선 39
3.5.2) 레이저 열에 의한 장비 개선 39
4. 결론 41
4.1) 가공속도 향상 비교 41
4.2) 연구 고찰 및 요약 41
참고문헌 42
부록 45

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