• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.21 no.5
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• pp.784-789
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• 2012

Ultrasonic Cutting which uses a tuned blade resonant in a longitudinal mode, has been used to cut a range of materials from confectionery, baked products and frozen foods, to wood, bone, foams and composites. The Blade design typically uses finite element analysis, and it could be predicted vibration mode, gain and amplitude uniformity of the blade tip at resonant frequency. In this paper, FEA used to predict the vibration characteristic of the blade, and then the results were verified by analysis system of resonant frequency using the processed blade. The crack of the blade which is predicted from FEA was compared with the crack occurred by cutting experiment of rubber materials using the processed blade.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.12 no.5
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• pp.135-140
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• 2013

Ultrasonic cutting is a kind of eco-technique and cost-effective technique to be used for cutting of various materials such as baked product, fresh/frozen food, rubber, textile, wood, bone, etc. The performance of ultrasonic cutting is affected by design of cutting horn and cutting conditions. Specially the design of horn to resonate at the longitudinal direction is most important. To analyze the problems from which cracking and noise are often generated with conventional cutting horn, FEA is carried out, and then improved cutting horn which can reduce maximum stress and stress concentration is designed. Vibration characteristics, resonant frequency, gain, and amplitude uniformity of the cutting horn designed optimally are evaluated through FFT analysis and compared with those of conventional cutting horn.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.9 no.6
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• pp.175-182
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• 2018

In this study, the theoretical method and the finite element analysis were designed in parallel to fabricate basic research data on the production of tool horn for cutting machine with ultrasonic vibration energy. In order to perform high-performance ultrasonic cutting, it is necessary to vibrate only with longitudinal vibration instead of transverse vibration. In order to efficiently transmit the mechanical vibration energy, the maximum amplitude should be generated at the output portion. Therefore, the tool horn must be designed so that the excitation frequency of the oscillator and the natural frequency of the tool horn are the same. In order to design the resonance of the tool horn, there are a theoretical approach using the one-dimensional wave equation and a method of reflecting the finite element analysis result to the design model. In this study, the approximate dimensions of the tool horn are first determined through the one- Based on the results of the finite element analysis, the optimal model was selected and reflected in the final shape of the tool horn. We will use this information as the basic data of actual tool horn for cutting, and will compare the production and experimental data with the contents of this research.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.80-80
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• 2011

세계 기후 변화와 불안정한 유가 변화에 대응하고 국내산업의 저탄소 녹색성장을 위해 신재생에너지 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 해양에너지 중에서 조류발전은 대규모 댐을 건설할 필요가 없어 비용이 적게 소요되고 특히 날씨 변화나 계절에 관계가 없고, 발전량이 예측 가능하므로 신뢰성 있는 에너지원으로 적용이 가능하다. 조류발전기 블레이드에 폴리머계 복합재료와 스테인리스강이 대부분인데, 이 재료는 특정 회사에서만 제작 가능하며, 충격에 약하고, 균열전파 속도가 빠르며, 대단히 고가이며, 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이러한 조류발전에 사용되는 블레이드는 가혹한 부식, 캐비테이션 그리고 침식환경에 노출되어 있어 내구성이 우수한 제품개발이 대단히 중요하며, 조류발전 블레이드를 동합금으로 제작시, 내식성이 뛰어나며 구리의 특성상 해양생물 서식을 방지할 수 있고, 내캐비테이션 특성, 내구성, 가공성 및 유지보수가 용이한 장점이 있다. 이러한 동합금에 WC-27NiCr와 WC-10Co4Cr를 초고속 화염용사(HVOF)를 이용하여 코팅층의 캐비테이션 특성 및 전기화학적 거동을 연구하였다. 본 연구에서는 조류발전용 블레이드의 재료로 사용하려는 동합금에 WC-27NiCr와 WC-10Co4Cr이 용사코팅된 시험편을 사용하였다. 다채널 부식시험기인 WonA-tech WMPG-1000을 이용하여, 자연전위를 측정하였으며, 분극실험은 자체 제작한 홀더를 사용하여 $0.3318cm^2$를 노출 시켜 실험하였다. 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금 전극을 사용하였다. 양분극과 음분극 실험을 통해 개로전위에서의 부식거동을 확인하였고, 정전위 실험도 실시하였다. 실험 종료 후 3D현미경 및 전자주사현미경(SEM)을 사용하여 코팅층 표면의 손상거동을 관찰하였다. 캐비테이션 실험은 ASTM-G32 규정에 의거하여 압전효과를 용한 진동발생 장치(RB 111-CE)를 사용하였다. 수조는 전기화학적 부식의 영향을 고려하여 아크릴로 제작하였고, 시험편은 실험장비에 맞게 파인커팅머신을 이용하여 $20mm{\times}20mm$로 절단하여 사용하였으며 혼과 대향하도록 하여 1mm 간격을 두어 실험하였다. 실험 실시 전, 미소전자저울을 사용하여 무게감소량을 측정하였으며 표면관찰을 통하여 캐비테이션 거동을 관찰하였다.