• 제목/요약/키워드: 절삭유체

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Deep RIE를 이용하여 제작된 마이크로 노즐 내에서 유체의 거동에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 분석

  • 정규봉;송우진;천두만;여준철;안성훈;이선영
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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    • pp.37.2-37.2
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    • 2009
  • 다이렉트 프린팅 방식에 대한 수요가 높아지면서 마이크로 노즐에 대한 수요도 높아지고 있다. 마이크로 노즐은 Nano particle deposition system (NPDS)에서 가장 중요한 부분으로 금속이나 세라믹 분말을 음속으로 가속시키는 역할을 한다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 스페이스 셔틀과 주사바늘이 없는 약물 주사 시스템 등의 많은 분야에서 사용 가능하다. 이러한 마이크로 노즐은 대부분 기계적 절삭법을 이용하여 알루미늄으로 만들어져왔다. 하지만 알루미늄으로 만들어진 마이크로 노즐은 경도가 낮아 세라믹 나노 입자를 적층하는 것에 적절치 못하며 사용가능한 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 또한 가장 큰 단점으로 노즐목을 1mm이하로 제작하는 것이 어렵다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 Si wafer를 Deep RIE 방식을 이용하여 3차원적으로 제작하였다. Deep RIE 방식 중 BOSCH process를 이용하였다. 이렇게 만들어진 마이크로 노즐은 다이렉트 프린팅 방식중 하나인 NPDS에 적용하였다. Si wafer로 만들어진 마이크로 노즐이 적용된 NPDS를 이용하여 graphite 분말을 가속하여 적층 실험을 실시하였다 이와 함께 전산 유체 역학(CFD)를 이용하여 마이크로 노즐일 이용한 초음속 가속 가능 여부를 판단하였다. 전산 유체 역학은 유한 요소법을 이용하여 유체의 거동을 시뮬레이션을 통하여 예측하는 것으로 마이크로 노즐 내에서 유체의 흐름을 예상할 수 있다. 실제 실험의 결과와 전산 유체 역학을 이용한 시뮬레이션 결과dml 비교 분석을 실시하였다.

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극저온 냉각 및 나노유체 극미량 윤활을 적용한 티타늄 합금의 선반 절삭가공 특성에 관한 연구 (Experimental Characterization of Turning Process of Titanium Alloy Using Cryogenic Cooling and Nanofluid Minimum Quantity Lubrication)

  • 김진우;김정섭;이상원
    • 한국정밀공학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.185-189
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    • 2017
  • Recently, titanium alloys have been widely used in aerospace, biomedical engineering, and military industries due to their high strength to weight ratio and corrosion resistance. However, it is well known that titanium alloys are difficult-to-cut materials because of a poor machinability characteristic caused by low thermal conductivity, chemical reactivity with all tool materials at high temperature, and high hardness. To improve the machinability of titanium alloys, cryogenic cooling with LN2 (Liquid Nitrogen) and nanofluid MQL (Minimum Quantity Lubrication) technologies have been studied while turning a Ti-6Al-4V alloy. For the analysis of turning process characteristics, the cutting force, the coefficient of friction, and the surface roughness are measured and analyzed according to varying lubrication and cooling conditions. The experimental results show that combined cryogenic cooling and nanofluid MQL significantly reduces the cutting forces, coefficients of friction and surface roughness when compared to wet condition during the turning process of Ti-6Al-4V.

수압파쇄법을 이용한 지열에너지 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of Geothermal Energy Using the Hydraulic Fracturing method)

  • 이희근
    • 터널과지하공간
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    • 제5권4호
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    • pp.323-335
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    • 1995
  • 지열에너지 개발의 기본적 개념은 지하 심부의 고온건조암체에 시추공을 이용한 수압파쇄를 실시하여 고온건조암체내에 인공파쇄대를 형성함으로써 유체의 유동회로를 구축하여 지열에너지의 회수를 도모하는 것이다. 본 논문에서는 수압파쇄균열의 발전방향 조절문제와 관련하여, 초고압수 절삭장치를 이용, 수압파쇄공 내에 인공슬롯을 형성하여 수압파쇄를 실시함으로써 균열의 발전방향을 조사하였으며, 수압파쇄에 의한 파쇄대내로의 유체순환실험을 통해 지열수의 유동특성을 규명하였다. 이를 위해 모델에 종균열과 횡균열을 형성시키고 균열내에 주입되는 물의 주입률, 정상류압력, 흐름저항을 조사하고, 이 결과를 이용하여 전산모델링을 수행하였다. 인공절리면에 대한 투수시험에서는 10$0^{\circ}C$까지의 온도변화에 따라 투수계수가 증가하였으며, 봉압 증가에 따라 증가율이 현저히 감소하였다.

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유막 코팅 노즐의 유동특성에 관한 CFD해석 (CFD Analysis on Flow Characteristics of Oil Film Coating Nozzle)

  • 정세훈;안승일;신병록
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제11권5호
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    • pp.50-56
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    • 2008
  • Metal cutting operations involve generation of heat due to friction between the tool and the pieces. This heat needs to be carried away otherwise it creates white spots. To reduce this abnormal heat cutting fluid is used. Cutting fluid also has an important role in the lubrication of the cutting edges of machine tools and the pieces they are shaping, and in sluicing away the resulting swarf. As a cutting fluid, water is a great conductor of heat but is not stable at high temperatures, so to improve stability an emulsion type mixed fluid with water and oil is often used. It is pumped over the cutting site of cutting machines as a state of atomized water droplet coated with oil by using jet. In this paper, to develop cutting fluid supplying nozzle to obtain ultra thin oil film for coating water droplet, a numerical analysis of three dimensional mixed fluid Jet through multi-stage nozzle was carried out by using a finite volume method. Jet flow characteristics such as nozzle exit velocity, development of mixing region, re-entrance and jet intensity were analyzed. Detailed mixing process of fluids such as air, water and oil in the nozzle were also investigated. It is easy to understand complex flow pattern in multi-stage nozzle. Important flow Information for advance design of cutting fluid supplying nozzle was drawn.

나노유체를 이용한 메소스케일 밀링 가공 특성에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on Meso-Scale Milling Process Using Nanofluid Minimum Quantity Lubrication)

  • 이필호;남택수;;이상원
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권10호
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    • pp.1493-1498
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    • 2010
  • 본 논문에서는 압축냉각공기, MQL 및 $MoS_2$ 나노유체 MQL 을 적용한 메소스케일 밀링의 가공 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 마이크로/메소 밀링 가공 실험 수행을 위하여 BLDC 스핀들과 DC 모터슬라이드를 장착한 데스크톱 크기의 3 자유도 메소 스케일 기계가공 시스템을 구현하였고, 가공 시편의 표면거칠기 측정 및 분석을 통해 가공성능 평가를 수행하였다. 실험을 통해 압축냉각공기, MQL 및 $MoS_2$ 나노유체 MQL 을 사용한 경우 건식가공에 비하여 표면거칠기가 향상되는 것을 발견하였으며 특히 $MoS_2$ 나노유체 MQL 과 압축냉각공기를 동시에 적용하였을 경우의 가공 표면거칠기가 가장 우수함을 확인하였다.

오일미스트용 사이클론 집진기에 관한 기초 설계 -오일미스트 및 슬러지 입자 융합연구- (Fundamental Design of Cyclone Collector for Oil Mist)

  • 장성철;안휘웅;이찬규
    • 한국생산제조학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.223-227
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    • 2013
  • Dust collecting performance of cyclone collector for oil mist was alalyzed in the study. The purposes of using cutting fluid during cutting have been colling, lubricating, chip washing and anti-corroding. However, the present manufactaring industry restricts the use of cutting fluid because cutting fluid confains poisonous substances which are harmful to the human body. Also, the optimum design oil-mist collector. The new oil mist collector was designed. In the near future, this device must be tested in the real machining center and CNC machine. Cutting using oil-mist showed better cutting characteristics than dry, air and fluid cutting with respect to by cutting force, tool wear and surface roughness. The model(A, B Type cyclone) of the set of fixture and alveolus are made by using a CAE software. Finally, we have obtained a model A Type solution by using orthogonal array. Therefore, it could be confirmed that as the model-A was increased and model-B was decreased, cut diameter was decreased.

절삭가공용 고압분사 홀더 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of High Pressure Holder for Machining)

  • 이중섭;정인국;서정세;정상완
    • 한국기계가공학회지
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    • 제11권6호
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    • pp.55-61
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    • 2012
  • In this study, it was grasped to the flow characteristics of injection nozzle installed in high pressure holder for improving productivity. Chip curling occurred during cutting process for difficult-to-cut material detracts product qualities and productivity. Among of method preventing the phenomenon, high pressure injecting cutting oil is an alterative. In this study, the optimal nozzle was designed by CFD method and it was conducted to analyse on the effect of high pressure injection on chip shape generated during cutting process and wear of insert by experimental method. As the result, it could be confirmed that high pressure injection is favorable for preventing chip curling and insert from wearing.

STAVAX 강의 마이크로 밀링 중 가공 방향 및 절삭유체 분사형태에 따른 표면 거칠기 경향에 관한 연구 (A study on surface roughness depending on cutting direction and cutting fluid type during micro-milling on STAVAX steel)

  • 이동원;이현화;김진수;김종수
    • Design & Manufacturing
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    • 제17권2호
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    • pp.22-26
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    • 2023
  • As Light-Emitting Diodes(LEDs) continue to advance in performance, their application in automotive lamps is increasing. Automotive LEDs utilize light guides not only for aesthetics but also to control light quantity and direction. Light guides employ patterns of a few hundred micrometers(㎛) to regulate the light, and the surface roughness(Ra) of these patterns can reach tens of nanometers(nm). Given that these light guides are produced through injection molding, mold processing technology with high surface quality micro-patterns is required. This study serves as a preliminary investigation into the development of high surface quality micro-pattern processing technology. It examines the surface roughness of the workpiece based on the cutting direction of the pattern and the cutting fluid type when cutting micro-patterns on STAVAX steel using cubic Boron Nitride(cBN) tools. The experiments involved machining a step-shaped micro-pattern with a height of 60 ㎛ and a pitch of 400 ㎛ in a 22×22 mm area under identical cutting conditions, with only the cutting direction and cutting fluid type being varied. The machining results of four cases were compared, encompassing two cases of cutting direction(parallel to the pattern, orthogonal to the pattern) and two cases of cutting fluid type (flood, mist). Consequently, the Ra value was found to be the highest(Ra 128.33 nm) when machining with the flood type in parallel to the pattern, while it was the lowest(Ra 95.22 nm) when machining with the mist type orthogonal to the pattern. These findings confirm that there is a difference of up to 25.8 % in the Ra value depending on the cutting direction and cutting fluid type.

공작기계용 HP Holder 분사노즐 유동특성에 관한 수치해석 (Numerical Analysis of the Flow Characteristics of High-Pressure Injection Nozzle for Machine Tools)

  • 이중섭;윤지훈;정인국;송철기;서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권10호
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    • pp.1061-1066
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    • 2011
  • 본 연구에서는 절삭가공 시 생산성 향상을 위해 사용되는 고압분사 홀더(hp holder)에 들어가는 노즐의 유동특성을 파악하였다. 집중형의 노즐 분사형태를 유지하면서 분사되는 유동에 영향을 주는 설계인자로 입구 유입속도, 노즐 유입각도, 노즐 출구직경을 설정하여 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 그 결과 입구 유입속도가 높을수록, 노즐 출구직경이 작을수록 분사되는 유체의 압력과 속도가 높은 것으로 나타났다. 노즐 유입각도의 경우에는 각도변화에 따른 유동특성의 차이가 크지 않았지만 약 $15^{\circ}$일 때가 가장 높은 유동특성을 보였다. 또한 결과값을 이용하여 분사되는 유체의 힘에 의해 가공 시 발생하는 칩의 제거 가능 여부를 확인해 보았다.

압축냉각공기를 이용한 선삭가공시 냉각효과 해석 (Analysis of Cooling Effect Using Compressed Cold Air in Turing Process)

  • 곽승용;김동길;이종항;이상조
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권6호
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    • pp.1007-1013
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    • 2003
  • As environmental restriction kas continuously become more strict, machining technology has emphasized on development of environment-friendly technology. In cutting technology, it has been well recognized that cutting fluids might have undesirable effects on workers health and working environment. In this study, compressed cold air was used as a replacement for conventional cutting fluids. The cooling effect on cutting tool was analyzed using the finite element method and the computational fluid dynamics. This study focused on the temperature simulation of cutting tool by real flow analysis of cold air. The maximum flow rate and the minimum temperature of compressed cold air are 300ι/min and -30$^{\circ}C$ respectively. To compare the simulation and experimental results, inner temperature of the cutting tool was measured with the thermocouple embedded in the insert. The results show that the analysis of cutting temperature using FEM and CFD is resonable, and the replacement of cutting fluid with cold air is available.