전체 글50 재료의 가공특성 (12) - 마멸 마멸(wear)이란 물체 표면의 재료가 점진적으로 손실 또는 제거되는 현상을 말한다. 마멸은 공구나 금형과 공작물 사이의 접촉면 형상에 변화를 주므로, 제조공정의 기술적, 경제적인 측면에서 큰 중요성을 가지고 있다. 즉, 마멸은 가공품의 치수나 품질뿐만 아니라 제조과정에도 영향을 준다. 가공공정에서의 마멸문제로는 마멸된 절삭공구들을 교체나 재연마하는 문제, 마멸된 성형공구나 금형을 교체하거나 수리하는 문제 등이 있다. 금속가공용 기계는 높은 하중이 작용하는 중요한 부품들의 교환이 용이하도록 설계되어 있다. 이와 같이 마멸이 예상되어 수시로 교체되도록 설계된 부품을 마멸부품(wear part) 또는 마멸판(wear plate)이라고 한다. 마멸은 표면형상에 변화를 주며 가공면에 심각한 손상을 입힐 수도 있.. 2022. 9. 27. 재료의 가공특성 (11) - 마찰 마찰은 수직하중하에서 서로 접촉하고 있는 물체들 사이의 상대 미끄럼 운동에 대한 저항으로 정의된다. 모든 제조공정에서는 공구, 금형 및 공작물 사이에 상대운동과 힘이 동반되므로, 마찰현상을 피할 수 없다. 마찰은 가공중의 소요동력, 소요하중, 가공면 품질에영향을 주며, 이로 인한 마멸은 공구나 금형의 형상에 변화를 주게 되므로 결과적으로 제품의 품질과 경제성에 악영향을 미친다. 마찰은 에너지소산현상들 중의 하나로 항상 열을 발생시키며, 이때 수반되는 온도상승으로 인하여 공정 전체에 중대한 영향을 줄 수도 있다. 아울러, 마찰작용에 의해 접촉면들의 자유로운 운동이 방해를 받으므로, 재료의 유동 및 변형상태에도 심각한 영향을 줄 수있다. 그러나 일부 가공공정에서는 마찰이 있어야만 작업이 성공적으로 수행될 수.. 2022. 9. 27. 재료의 가공특성 (10) - 재료의 표면특성 [표면구조와 결함] 금속표면은 여러 층으로 구성되어 있다(다음 그림). 표면으로부터 가장 안쪽에 위치한모재(substrate)의 구조는 재료의 구성과 가공이력에 의해 결정된다. 모재를 덮고 있는 가공경화층은 제조과정을 통해 받은 소성변형과 가공경화의 정도가 모재보다 더 심한 부위로, 그 두께 및 성질은 가공방법, 가공시 마찰상태 등의 인자들에 따라 다르다. 무디어진공구로 부적절한 절삭조건하에서 가공된 표면은 두꺼운 가공경화층을 가진다. 또한 표면의 변형상태가 균일하지 않거나 가공중에 심한 온도구배가 생긴 경우에는 가공경화층에잔류응력이 남는다. 보통 금속의 가공경화층 바깥쪽에는 항상 산화물층이 생기게 된다. 예를 들면, 철은FeO, Fe3O4, Fe2O3의 복합 산화물층들로 덮여 있고, 알루미늄은 두껍고 .. 2022. 9. 27. 재료의 가공특성 (9) - 액상재료의 유동특성 액상재료의 거동은 고상재료의 거동과 매우 다르다. 액상재료는 담겨 있는 용기의 모양대로 형상을 갖거나 흐르는 반면, 고상재료는 흐르지 않고 주변상황에 무관하게 자체 형상을 유지한다. 즉, 액상재료는 쉽게 모양을 바꿀 수 있다는 가공상 이점이 있으므로, 고상재료를 가열하여 액상으로 만든 뒤 원하는 형상으로 만드는 가공공정이 많이 있다. 금속은 용탕의 상태에서 주조되며, 유리나 폴리머도 가열하여 액상으로 만든 뒤 가공된다. [점도] 흐르는 성질, 즉 유동하는 것이 액상재료의 특성이지만, 유동의 용이성은 재료별로 다르다. 점도(viscosity)는 유동에 대한 저항이라고 볼 수 있으며, 재료상수에 속한다. 보다 구체적으로는 액체에 속도구배가 있을 때 발생하는 내부마찰에 대한 척도이며, 점도가 높은 재료일수록 .. 2022. 9. 27. 재료의 가공특성 (8) - 일과 열 [변형일] 일(work)이란 어떤 하중과 이 하중이 작용된 방향으로 변형된 거리의 곱을 말한다. 즉, 일은 하중벡터와 거리벡터의 내적으로 정의된다. 또한, 단위체적당 일은 응력과 변형률의 곱과 같다. 변형에 대한 소재의 단위체적당 에너지를 비에너지(specific energy) u라고 한다. 소재가 소성변형을 받는 동안 응력은 변형이력에 의존하므로, 비에너지증분은 다음 식으로 나타낼 수 있다. 단순인장을 받는 소재의 경우에는 윗식을 변형률 ε1까지 적분하여 비에너지를 계산할수 있다. 즉, 이는 ε1까지 유동응력곡선의 아랫부분 면적을 구하는 것과 같다(다음 그림). 유동응력이 σ=Kεn인 재료는 비에너지가 다음과 같이 계산된다. 다시 정리하면, 다음과 같으며 이는 소재의 평균유동응력이다. 소재가 삼축응력상.. 2022. 9. 22. 재료의 가공특성 (7) - 신뢰성 [피로] 소재가 가공되어 부품으로 사용될 때는 가공이력에 따라 신뢰성이 좌우된다. 공작기계, 절삭공구, 금형, 기어, 캠, 축, 스프링과 같은 구조물이나 기계요소들은 정하중뿐만 아니라 급속히 변동되는 동하중도 받게 된다. 반복응력(cycle stress)은 치형(gear teeth)의 경우처럼 반복되는 기계적 하중에 의해서 발생되거나 가열된 공작물과 접촉을 반복하는 금형의 경우와 같이 반복되는 열하중에 의해서도 발생된다. 이러한 반복응력상태하에서는 재료가 정하중을 받을 때 파단되는 응력보다 낮은 수준의 응력에서 파단된다. 이 현상을 피로파괴(fatigue failure)라 하며, 실제 대다수 기계요소들이 파손되는 주원인이 되고 있다. 피로시험(fatigue test)에서는 다양한 형태의 반복하중을 시편에.. 2022. 9. 19. 이전 1 2 3 4 5 6 7 8 9 다음
