• Title/Summary/Keyword: 표면경화처리

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A Study on the Diode Laser Surface Hardening Treatment of Cast Iron for Die Material(II) -Comparison of Hardening Characteristics by the Parts Applied Heat Treatment- (금형재료용 주철의 다이오드 레이저 표면경화처리에 관한 연구(II) - 표면경화의 적용 부위에 따른 열처리 특성의 차이 -)

  • Kim, Jong-Do;Song, Moo-Keun;Hwang, Hyun-Tae
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.35 no.8
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    • pp.1048-1054
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    • 2011
  • Laser surface hardening process is the method of hardening surface by inducing rapid self quenching of laser injected area through transfer of surface heat to inside after rapid heating of laser injected area only by high density energy heat source. This surface treatment method does not involve virtually any thermal deformation by heat treatment nor accompanies any other process after surface hardening treatment. In addition, allowing local machining, this method is a surface treatment method suitable for die with complicated shape. In this study, die material cast iron was surface-treated by using high power diode laser with beam profile suitable for heat treatment. Since the shapes of die differ by press die process, specimens were heat-treated separately on plane and corner depending on the applied parts. At this time, corner heat treatment was done with optic head inclined at $10^{\circ}$. As a result, corner heat treatment easily involves concentration of heat input due to limitation of heat transfer route by the shapes compared with plane part, so the treatment accomplished hardening at faster conveying speed than plane heat treatment.

A Study on the Diode Laser Surface Hardening Treatment of Cast Iron for Die Material(III) - Characteristics of Microstructures in Hardened Zone - (금형재료용 주철의 다이오드 레이저 표면경화처리에 관한 연구(III) - 경화부의 미세조직 특성 -)

  • Kim, Jong-Do;Song, Moo-Keun;Hwang, Hyun-Tae
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.36 no.1
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    • pp.78-84
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    • 2012
  • Mold may experience deterioration of molding quality as the abrasion of mold occurring due to friction between mold and molded product works as allowance in the course of press process. Therefore, to improve the wear-resistance of mold, methods like nitriding, carburizing, flame and induction surface hardening treatment etc have been applied. However, as such methods are accompanied by problems like shape limitation or product deformation etc, laser surface treatment technology is under review as surface treatment method that can solve such problems. Therefore, in this study, mold material cast iron was surface-treated by using high power diode laser. In previous report 1 and report 2, the heat treatment characteristics were compared by the differences of die materials and shapes, then this paper observed microstructure by using optical microscope and scanning electronic microscope to analyze the structural difference of hardened zone, interface area and base metal after heat treatment. And the structural condition was grasped through EDS. As a result of microstructure, hardened zone showed formation of acicular martensite.

Effects of Ar gas composition on the surface properties of AISI316L stainless steel during low temperature plasma nitriding after low temperature plasma carburizing (AISI316L stainless steel에 저온 프라즈마 침탄처리 후 질화처리 시 Ar 가스조성이 표면특성에 미치는 영향)

  • Jeong, Gwang-Ho;Lee, In-Seop
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.159-160
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    • 2007
  • 저온 플라즈마 침탄 처리 후 연속적인 공정으로 저온 플라즈마 질화를 실시하여 내식성과 표면경도를 향상시키는 처리에서 질화처리 시 Ar 가스가 표면특성에 미치는 영향을 조사 하였다. 모든 시편의 경도가 미처리재 보다 약4배 증가하였으며, Ar가스의 양이 증가할수록 N의 침투깊이가 깊어졌다. 전체 경화증의 두께는 거의 일정하였고, 경화층은 모재보다 내식성이 증가되어 단면조직사진에서 밝게 나타났다.

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Surface Melting and Alloying Process for Surface Hardening of Aluminum Alloys (표면용융합금화법에 의한 Al합금의 후막표면경화기술의 현상)

  • ;中田一博
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.14 no.2
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    • pp.10-18
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    • 1996
  • Al합금과 경합을 하는 경량재료에는 금속재료로서는 Mg 및 Ti이 있는데, 이들 은 고가라는 단점이 있다. 또 비금속재료로는 플라스틱.수지등이 있는데, 산업폐기물 등의 문제가 있으나, Al합금은 재활용이 용이하다. 그러나 구조재료로서의 Al합금의 특성에는 아직 많은 결점을 가지고 있으며, 가장 큰 결점의 하나는 철강재료에 비하여 내마모성이 현저하게 떨어진다는 것이다. 그러므로 이 점이 개선된다면, Al합금은 경량구조용 재료로서 다양한 분야에서 철강재료를 대신할 수 있을 것으로 전망된다. Al합금에 대한 내마모특성을 부여하기 위한 종래의 표면경화기술로서는, 고경도합금 의 채용, 알루마이드처리등이 있는데, 충분한 경도가 얻어지지 않거나, 또는 고경도가 얻어져도 경화층의 깊이가 마이크론단위에 불과하여 고하중하에서의 내마모특성 등에 대한 문제가 있었다. 이들 방법 이외에도 PVD, CVD, 도금 등에 의한 표면피복 방법과 표면의 합금화에 의한 표면경화법 등에 있어서 여러 방법들이 있으나, 경도가 높고 또한 후막의 경화층으로서 박리의 위험이 적은 표면경화처리기술은 확립되어 있지 않다고 할 수 있다. 따라서, 이 분야에 대한 기술개발이 산업계로부터 강하게 요구되 고 있으며, 또한 이것과 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 해설에서는. 내마 모특성에 따른 Al후막기술의 현상과 그 대표적인 기술로서, 표면용융에 의한 합금화 를 이용하는 표면경화기술에 대하여 소개한다.

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Scanning Electron Microscopic Examination of the Effects of an Inhibitor and an Accelerator on Setting and Hardening of Portland Cement Paste and Wood-Cement Composites (WCC) (경화촉진제와 억제제의 시멘트 및 시멘트-목재 복합체 양생효과에 관한 전자현미경적연구)

  • Ahn, Won-Yung
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • v.8 no.1
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    • pp.1-12
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    • 1980
  • 경화촉진제로서 염화칼슘, 경화억제제로서 수크로오즈를 처리한 포트렌트시멘트의 양생효과를 전자현미경에 의해 관찰한 결과, 경화억제제를 처리한 시멘트는 결정을 이루지 못하고 융기상태로 남아있고, 경화촉진제를 처리한 시멘트는 겔형으로 변한후 육각형의 결정을 이루는 것이 관찰되었다. 또한 시멘트-목재 복합체의 양생은 좀 다른 양상을 보이고있어 경화제가 처리된 WCC는 포플러 스리버 표면에서 작은 융기가 겔상의 표면에 많이 관찰되나 무처리는 거의 일정한 모양의 입자가 관찰되어 시멘트 경화촉진제와 억제제의 효과를 구명하였다.

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A Study on Heat Treatment Characteristic of HPDL to Surface Hardening for Press Die(I) - Characteristics of Laser Heat Treatment on FCD550 for Drawing Process - (프레스 금형의 표면경화를 위한 고출력 다이오드 레이저의 열처리 특성에 관한 연구(I) - 드로잉공정 적용을 위한 FCD550 소재의 레이저 열처리 특성 -)

  • Kim, Jong-Do;Song, Moo-Keun;Lee, Chang-Je;Hwang, Hyun-Tae
    • Proceedings of the KWS Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.95-95
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    • 2010
  • 자동차 산업에서 차체를 성형하는 프레스 금형 산업은 꾸준히 증가하고 있는 자동차 생산대수와 함께 성장해가고 있으며, 자동차 산업의 국제 경쟁이 심해지고 소비자들의 요구가 다양해짐에 따라 신제품 개발주기에 발맞추어 금형의 제작에도 단납기 및 비용절감을 위한 노력과 제품의 품질 향상을 위해 신기술, 신공법이 적용되고 있다. 한편 자동차 차체를 제작하는 프레스 금형가공은 박판소재를 원하는 형상으로 제작하는 공정으로써, 프레스의 상 하 운동을 이용하여 강판을 성형한다. 이러한 금형의 형태는 곧 자동차 차체 제품의 형태를 완성하므로 제품을 성형하는 도중에 금형과 소재의 마찰에 의해 금형의 마모나 마멸이 발생하여 제품의 품질을 저하시킬 우려가 있다. 따라서 금형의 내마모성 및 수명을 향상시키기 위한 방안들 중 표면경화처리가 행해지고 있으며, 그중 공정 속도가 빠르고 국부적인 열처리가 가능한 레이저 표면처리 방법이 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 이러한 금형의 성질을 향상시키기 위해 고출력 다이오드 레이저를 이용하여 프레스 금형공정 중 드로잉(drawing) 공정에의 적용을 위한 표면경화처리를 실시하였다. 최대출력 4.0kW의 다이오드 레이저를 사용하였으며, 6축 외팔보 로봇에 열처리용 광학계를 장착하여 열처리를 실시하였다. 또한 광학계 부근에는 적외선 온도센서가 부착되어있어 열처리시 시험편의 표면온도를 실시간으로 측정할 수 있도록 구성되어져있다. 시험편은 금형재료용 구상흑연 주철인 FCD550 소재를 사용하였으며, 공정변수에 따른 열처리 특성을 파악하고, 그 경화특성을 평가하였다. 실험 결과, FCD550 소재의 표면 열처리시 레이저 출력 3.5kW, 빔 이송속도 3mm/sec에서 최적의 열처리 특성을 나타내었으며, 이때의 최고 경도는 930Hv을 나타내며 모재에 비해 경도가 3배 정도 상승하는 우수한 경화특성을 보였다.

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플라즈마 연질화 처리된 마이크로 구동 요소부품의 표면미세구조 변화

  • Lee, Sang-Min;An, Gyeong-Jun
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2013.05a
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    • pp.125-125
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    • 2013
  • 기계부품 및 자동차부품 등의 내마모나 내피로성의 향상을 위한 표면처리로서 고주파처리, 침탄처리, 질화처리 등이 사용되고 있다. 최근에는 변형을 최소화 함으로써 후가공을 생략할 수 있는 질화처리가 주목받고 있다. 질화처리종류로는 염욕질화나 가스질화법이 사용되고 있으나, 이들에 비해 환경오염 및 공해가 적고 인체에 무해한 플라즈마 연질화법이 사용되고 있다. 플라즈마 연질화 기술은 IT기기의 제품에 적용되는 표면경화의 공정개발은 미비한 실정이다. 마이크로 구동 요소 부품중의 하나인 Leadscrew는 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 IT기기의 정밀 이송 및 구동제어에 사용되는 핵심 부품으로 사용되고 있으며, 리드스크류의 소재인 SWCH1018A(냉간압조용강선)은 표면 경도가 낮고 변형이 쉽기 때문에 표면 경화를 위한 플라즈마 연질화 기술을 이용하고자 했다. 본 연구는 플라즈마 연질화 공정을 적용한 시편의 표면경도를 높혀주고 변형을 최소화 할 수 있는 공정을 확인하는 것이다. 공정변수를 변화 시키면서 얻어진 시편의 표면미세 구조를 미소경도측정, XRD, SEM분석을 통하여 확인하였으며, 이를 통해 시편 표면경도를 높여주는 공정 조건을 도출하였다.

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Characteristics of Heat Treatment on Different Materials during Laser Surface Hardening of Cast Iron for Die (금형재료용 주철의 레이저 표면경화처리시 재료에 따른 열처리 특성)

  • Kim, Jong-Do;Song, Moo-Keun;Hwang, Hyun-Tae
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.35 no.12
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    • pp.1663-1668
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    • 2011
  • Surface hardening treatment is required to improve the wear-resistance of press die because severe abrasion of die occurs during the drawing process in which the forming of the automotive body is completed and during the trimming process in which the unnecessary parts are cut. In this study, experiments on the laser surface treatment of press die are performed. Specimens are heat-treated separately at certain plate and edge position by using a diode laser to carry out suitable surface hardening treatment to reduce the wear during the drawing and the trimming processes, and the proper conditions for heat treatment are found. Spheroidal and flake graphite cast iron specimens are used, and the heat treatment characteristics of the two materials are compared. From the results of the study, it is confirmed that the heat treatment characteristics differed depending on the materials.

Low temperature plasma nitricarburizing and 2-step plasma processes of 304L austenitic stainless steels (304L 스테인리스강의 저온 플라즈마질탄화 및 2-step 플라즈마 프로세스)

  • Lee, In-Seop
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.65-68
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    • 2007
  • 저온 플라즈마 기술을 이용하면 오스테나이트계 스테인리스강의 내식성과 표면경도를 동시에 증가 시킬 수 있다. 여러 가지 처리방법 중 질탄화와 2-step 공정으로 처리한 AISI304L강의 표면을 분석하였다. 처리한 모든 시편의 표면은 expanded austenite(${\gamma}_N$)이 형성되었고, 표면 경도도 모재보다 약 4배 이상 증가 하였다. 저온플라즈마 질탄화 공정의 경우 경화층의 두께가 최대 15 ${\mu}m$밖에 형성되지 않았지만 2-step공정의 경우 질탄화 공정보다 짧은 시간으로 약 2배의 경화층을 얻을 수 있었다. 두 가지 공정 모두 온도와 시간이 증가할수록 경화층의 두께가 두꺼워졌지만, 과도하게 높은 온도와 긴 공정시간은 석출물을 형성 시켰다. 석출물이 형성되지 않은 시편의 경우 내식성이 증가하였다.

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High Power Diode Laser를 이용한 금형재료의 표면처리에 따른 재료의 물성 평가

  • Hwang, Hyeon-Tae;Kim, Jong-Do;Song, Hyeon-Su;Kim, Yeong-Guk;Kim, Jong-Ha
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.41.1-41.1
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    • 2009
  • 최근 금형은 자동차뿐만 아니라 여러 산업에서 필수적이며 제품의 품질은 물론 제조원가에 막대한 영향을 미친다. 이러한 금형은 침탄, 질화, 고주파담금질등에 의해 표면처리 되어져 왔으나, 이와 같이 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하기 때문에 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비 문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리로서 레이저 표면처리 방법이 대두되고 있으며, 레이저 표면처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(Self-quenching)됨으로서 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 표면처리법이다. 이와 같이 레이저를 이용한 표면처리로 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL(High Power Diode Laser)를 이용한 고효율, 고기능 금형 표면처리 후 재료적 물성을 평가하고자 한다. 평가방법은 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 표면처리부, 열영향부 그리고 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직 변화를 관찰하였다. 또한 조사속도 및 온도변화에 대해 경화깊이를 관찰하였다.

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