• 한국융합학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.211-217
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• 2020

일반적으로 금형은 소재 부품 분야에서 제품의 대량 생산에 널리 이용되는 중요한 생산 도구이다. 그러나 최근 다품종 소량생산의 확산에 따라 보다 효율적이고 경제적인 금형에 대한 요구가 증가하고 있으며, 본 연구에서는 금형 재료로서 초고강도 콘크리트의 적용 가능성을 모색해 보고자 한다. 초고강도 콘크리트는 80MPa 이상의 압축강도를 갖는 콘크리트로서 금속에 비해 저렴하고 무게가 가벼우며 조형이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 초고강도 콘크리트가 비록 일반 금형 재료인 공구강에 비해 강도는 낮지만 상대적으로 낮은 응력이 발생하는 성형 공정에 사용된다면 금형 재료로서 충분히 활용 가능하다고 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 플라스틱 저압 생산공정의 하나인 폴리우레탄 반응사출 성형공정용 시작 금형에 초고강도 콘크리트를 적용해 보았으며, 금형 제작 및 성형 과정을 통하여 금형 소재로서의 가능성과 특징을 고찰해 보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.223-225
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• 2000

일반적으로 많이 사용되는 고강도 스티로폼은 원료모분을 스팀발포기를 사용하여 수십배로 일차 발포한 후 금형에 넣어 스팀으로 성형한다. 이러한 스티로폼은 단열성이 뛰어난 장점이 있지만 강도가 약하여 내구성이 요구되는 재료로는 부적당하였다. 한편 자동생산공정에 사용되는 로봇 트레이는 고강도 정전기 방지 기능이 필요하게 되었고, 5배 정도의 저발포 스티로폼을 이용한 로봇 트레이가 일부 생산되고 있다. 스팀을 이용한 성형 가공의 경우 모분이 표면에서 발포 융착된 후 내부로 열이 잘 전달되지 못하여 내부 융착이 잘되지 않는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 보완하기 위하여 물의 높은 유전율을 이용한 유전가열을 사용하여 내부 융착을 용이하게 시킬 수 있다. 본 연구는 원료모분을 3배이하로 일차 발포한 폴리스틸렌 원료를 이용하여, 스팀에 의한 성형이 아닌 고주파 유전가열을 이용한 성형 방법에 의하여 만들어진 성형물의 비젼과 문제점을 제시하였다. 본 연구에 사용한 고주파는 나무 집성가공에 많이 사용되는 13.6MHz를 사용하였고, 금형은 두랄루민 금형과 목형을 사용하여 시험하였으며, 이의 장단점 및 문제점을 비교하였다. 스팀성형가공에 비하여 내부융착이 훨씬 뛰어났으며, 일부 문제점을 보완하면 진보된 생산공정이 될 것으로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.43.1-43.1
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• 2009

다이캐스팅과 같이 가압 사출방식을 이용한 제품 성형 공정에서 관심의 대상이 되어왔던 연구 주제 중 하나는 어떻게 하면 금형 내에 충진되는 용탕의 유동을 층류성으로 제어할 수 있을까 하는 문제이다. 그러나 다이캐스팅 공정에서 일반적인 용탕의 사출속도로는 그 유동 특성을 제어하기가 거의 불가능하다. 이러한 사출속도의 설정 및 게이트의 형상설계를 하는데 있어서 대부분 경험적인 자료를 이용하고 있어 공정의 효율성을 극대화하고 있지 못한 실정이다. 본 연구에서는 용융 마그네슘합금이 금형내에 충진 될 때 유체의 유입속도 및 탕구형상이 유동에 미치는 영향을 전산유체역학을 이용하여 충진 및 응고해석을 하였고, 예견되는 제품의 결함 및 결함제어 가능성을 진단함으로써 개선방안을 제안하고 최종적으로 금형설계 제작에 반영하여 실제 주조된 제품을 해석결과와 비교하였다. 또한, 본 연구에서 주조된 전자기부품의 미세조직을 관찰하고, 인장강도 및 파괴 특성을 관찰 하였다. 실험결과 빠른 응고속도에 따른 조직의 미세화 효과로 항복강도, 인장강도 그리고 경도 특성이 우수하게 관찰되었다.

• 한국경영과학회:학술대회논문집
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• 대한산업공학회/한국경영과학회 1995년도 춘계공동학술대회논문집; 전남대학교; 28-29 Apr. 1995
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• pp.349-356
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• 1995

플라스틱 압출제품의 품질특성은 제품의 강도인데 제품의 강도는 일반중소기업체에서 별도의 측정기구를 갖추고 관리하기가 어려우므로 대용특성으로 제품이 중량을 사용하고 있다. 제품의 중량은 실린더의 온도와 금형의 온도 및 압출속도에 영향을 받는데 일반적으로 현장작업자의 경험과 감에 의존하여 상황에 따라 작업조건을 변화시켜 관리하고 있다. 그런데 작업조건을 관리하는 곳이 실린더에 5군데, 금형에 3군데 및 압출속도 등 아홉가지로 어느 인자가 전체 작업에 영향을 미치는 지 알수 없다. 이때 중회귀(Multiple Linear Regression)모델을 이용하여 실린더와 금형의 온도를 독립변수(Independent Variable)라 두고 제품의 중량을 종속변수(Dependent Variable)로 하여 최근 3개월간의 작업데이타를 수집하여 품질관리 전용 프로그램인 JUSE-QCAS를 사용하면 회귀선의 모수를 쉽게 추정할 수 있으며 제품의 중량에 영향을 미치는 실린더 및 금형의 온도를 관리 할 수 있어 품질을 안정적을 유지.관리할 수 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2002년도 추계학술발표논문집
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• pp.278-282
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• 2002

본 논문은 반도체 패키징 제조에서 사용되고 있는 반도체 금형을 CAD/CAM을 활용하여 직접 제작하였다. 원래 반도체 금형은 강도와 열성이 아주 좋은 ASP23 재질을 사용하며 매우 고가이다. 또한 특수도팜, 열처리와 정밀한 가공이 되어야 정상적인 반도체 패키징을 할 수 있다. 제작 과정은 CAD/CAM을 활용하여 직접 제작하였으므로 반도체 금형의 제작 방향을 제시하는 계기가 되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1994년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.454-457
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• 1994

회전성형가공(Rotation molding)은 사출성형등에 비해 제품의 크기, 형상에 제약이 거의 없고 동일한 설비에서 금형의 교한만으로 다양한 제품을 생산할 수 있기 때문에 최근 국내외적으로각광을 받기 시작 하고 있다. 회전성형가공은 금형의 외부에 고온의 열을 가하면서 2축방향으로 동시에 회전을 시켜 금형 내부의 수지를 금형내부에 균일하게 용착시켜 제품을 생산하는 과정으로, 일반적으로 제품의 강도보다는 제품치수의 정도 및 치수(예를들면 두께)의 균일성이 가공상의 중요한 문제가 된다. 본 연구에서는 회전성형프로세스의 최적제어를 위한 목적으로금형의 회전운동에 관해 검토한다. 먼저 금형의 회전운동에 관한 수학적모델을 작성하고 금형 내부의 수지가 균일한 운동을 할수 있는 금형의 회전 경로를 생성하는 2축 의 회전비의 관계를 구하는 방법에 관해 검토하였다. 다음 시뮬레이션을 통하여본 방법의 타당성에 대해 검토하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.373-376
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• 2004

자동차 부품제조에 있어 비용절감과 경량화에 대한 노력은 시간이 지날수록 더욱 그 강도를 더해가고 있다. 이에 따라 tube hydroforming 공법과 고강도 소재를 결합한 부품제조 기술이 국내에서도 활기를 띄기 시작하여 각 자동차사별로 양산 적용을 앞두고 있다. 포스코는 철강소재 자동차 부품 개발에 대한 촉진 및 신수요 창출을 위하여 hydroforming사업을 시작하였으며 이미 수 종의 부품을 국내 자동차사와 공동으로 개발하여 적용을 추진하고 있다. 특히 인장강도 45kg 이상의 고강도 튜브를 이용한 hydroforming샤시 부품을 국내에서 최초로 개발하였으며 현재 시작품 제작을 완료하였다. Hydroforming 부품의 개발은 부품형상 정보를 이용 CAE를 통한 공정해석, 금형의 상세 설계 및 제작 그리고 시작품 제작의 과정을 통해 이루어지며 최종적으로 양산금형이 제작된다. 본 연구에서는 이러한 일련의 과정을 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.283-288
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• 2012

자동차 부품의 경량화를 위해서 초고강도강의 사용이 확대됨에 따라 판재성형 공정에서 초고강도 강판의 스프링백 제어의 중요성이 점차로 확대되고 있다. 본 연구에서는 초고강도 소재를 사용한 U 형채널 부품의 성형을 위해서 사용되는 다단공정에서 공정 변수들이 스프링백에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 해석을 위해서는 유한요소법이 사용되었으며, 주요 공정 변수는 공정수, 금형 각도, 금형 반경, 펀치성형방향이다. 단공정에 비해서 다단공정이 스프링백을 아주 효과적으로 제어할 수 있었으며, 금형반경과 펀치성형방향의 각도가 작을수록 스프링백 제어에 효과적이었다. 그러나 금형 각도의 영향은 크지 않았다.

• 한국생산제조학회지
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• 제20권4호
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• pp.490-494
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• 2011

In this paper, using by rapid heating and cooling systems for injection molding and temperatures to changes. In the process of molding temperature and pressure inside the mold was found. In addition, the tensile strength of test specimens were molded, mechanical properties of injection molded parts were identified on mold temperature. Copper could withstand more tensile force than NAK. Therefore, it can be concluded that materials with high heat conductivity must be used in thin walled products.