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항공기 터빈 디스크용 니켈기 초내열 분말야금 합금의 고온 피로균열진전 거동 비교 평가
윤동현,나성현,김재훈,김홍규,김동훈,Yoon, Dong Hyun,Na, Seong Hyeon,Kim, Jae Hoon,Kim, Hongkyu,Kim, Donghoon 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.24 No.2
항공기 터빈 디스크에 사용될 수 있는 니켈기 초내열 분말야금 합금의 피로균열진전 거동이 실제운전 환경을 고려하여 상온 및 $650^{\circ}C$에서 연구되었다. ASTM E647에서 제시하는 직류전위차법을 이용하여 실시간으로 균열의 진전을 측정하였다. 또한 피로균열진전 시험은 응력비 0.1과 0.5의 두가지 조건에서 수행되었다. 시험결과들은 응력비와 온도 조건 모두 피로균열진전 거동에 영향이 있음을 보여주었으며, 응력비와 온도가 증가함에 따라, 니켈기 초내열 분말 야금 합금의 피로균열성장 속도는 증가하게 관찰되었다. 본 연구에서 사용된 니켈기 초내열 분말 야금 합금은 현재 개발 중인 소재로써 보다 정량적인 시험결과의 분석을 위해, 본 연구의 피로균열진전 시험결과와 기존에 연구된 Inconel-100 소재의 피로균열진전거동에 대한 상호 비교분석이 수행되었다. 피로균열진전 파단면의 분석은 SEM 촬영을 통하여 수행하였다. The behavior of fatigue crack growth of nickel-based powder metallurgy superalloy that could be used in aircraft turbine disc is investigated at room temperature, and $650^{\circ}C$ considering real operating conditions. The direct current potential drop(DCPD) method was used to measure the crack length of material in real time according to ASTM E647. Tests were performed with various stress ratios (0.1 and 0.5). Experimental results show that stress ratio, and temperature all affect the behavior of fatigue crack growth. As the stress ratio and temperature increase, the fatigue crack growth rate of nickel-based powder metallurgy superalloy also increases. Results were compared and reviewed with fatigue crack growth rates of other nickel-based superalloy materials (Inconel-100) that were studied in previous papers. Fractography analysis of the fractured specimens was performed using as SEM.
항공기 터빈 디스크용 니켈기 초내열 분말야금 합금의 고온 피로균열진전 거동 비교 평가
윤동현(Dong Hyun Yoon),나성현(Seong Hyeon Na),김재훈(Jae Hoon Kim),김홍규(Hongkyu Kim),김동훈(Donghoon Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.8
항공기 터빈 디스크에 사용될 수 있는 니켈기 초내열 분말야금 합금의 피로균열진전 거동이 실제운전 환경을 고려하여 상온 및 650℃에서 연구되었다. ASTM E647에서 제시하는 직류전위차법을 이용하여 실시간으로 균열의 진전을 측정하였다. 또한 피로균열진전 시험은 응력비 0.1과 0.5의 두가지 조건에서 수행되었다. 시험결과들은 응력비와 온도 조건 모두 피로균열진전 거동에 영향이 있음을 보여주었으며, 응력비와 온도가 증가함에 따라, 니켈기 초내열 분말 야금 합금의 피로균열성장 속도는 증가하게 관찰되었다. 본 연구에서 사용된 니켈기 초내열 분말 야금 합금은 현재 개발 중인 소재로써 보다 정량적인 시험결과의 분석을 위해, 본 연구의 피로균열진전 시험결과와 기존에 연구된 Inconel-100 소재의 피로균열진전거동에 대한 상호 비교분석이 수행되었다. 피로균열진전 파단면의 분석은 SEM 촬영을 통하여 수행하였다. The behavior of fatigue crack growth of nickel-based powder metallurgy superalloy that could be used in aircraft turbine disc is investigated at room temperature, and 650℃ considering real operating conditions. The direct current potential drop(DCPD) method was used to measure the crack length of material in real time according to ASTM E647. Tests were performed with various stress ratios (0.1 and 0.5). Experimental results show that stress ratio, and temperature all affect the behavior of fatigue crack growth. As the stress ratio and temperature increase, the fatigue crack growth rate of nickel-based powder metallurgy superalloy also increases. Results were compared and reviewed with fatigue crack growth rates of other nickel-based superalloy materials (Inconel-100) that were studied in previous papers. Fractography analysis of the fractured specimens was performed using as SEM.
항공기 터빈 디스크용 니켈기 초내열 분말야금 합금의 고온 피로균열진전 거동 비교 평가
윤동현(Dong Hyun Yoon),나성현(Seong Hyeon Na),김재훈(Jae Hoon Kim) 대한기계학회 2016 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2016 No.12
The behavior of fatigue crack growth of nickel-based powder metallurgy superalloy that could be used in aircraft turbine disc is investigated at room temperature, and 650℃ considering real operating conditions. The direct current potential drop(DCPD) method was used to measure the crack length of material in real time according to ASTM E647. Tests were performed with various stress ratios (0.1 and 0.5). Experimental results show that stress ratio, and temperature all affect the behavior of fatigue crack growth. As the stress ratio and temperature increase, the fatigue crack growth rate of nickel-based powder metallurgy superalloy also increase. Results were compared and reviewed with fatigue crack growth rates of other nickel based superalloy materials (Inconel-100) that are studied on previous papers.
콜드 스트레칭 STS 304강 용접부의 저온피로균열진전 특성
이정원(Jeong Won Lee),나성현(Seong Hyeon Na),윤동현(Dong Hyun Yoon),김재훈(Jae Hoon Kim),김영균(Young Kyun Kim),김기동(Ki Dong Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.9
압력용기 재료로 사용되는 STS 304강은 저온에서 기계적 특성이 우수하지만, 다른 합금과 비교하여 중량이 무겁다. 이러한 문제를 해결하는 방안으로 STS 304강에 콜드 스트레칭(Cold stretching)공법을 사용하는 방법이 있다. 본 연구에서는 ASME 규정에 따라 제작된 콜드 스트레칭 압력용기에서 직접 채취한 콜드 스트레칭부 및 용접부 시험편을 이용하여, 상온 및 170 에서 응력비 0.1과 0.5에 대하여 컴플라이언스법을 이용하여 피로균열진전시험을 수행하였다. 시험결과, 용접부의 피로균열진전속도는 콜드 스트레칭부에 비해 동일 응력확대계수범위에서 빠른 것을 확인하였다. 이러한 결과는 콜드스트레칭 공법을 사용하여 제작한 STS강 압력용기 개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. STS 304 steel is used as pressure vessel material, and although it exhibits excellent mechanical characteristics at a low temperature, it is heavier than other materials. To address this issue, a method using cold-stretching techniques for STS 304 can be applied. In this study, a cold-stretching part and welded joint specimen were directly obtained from a cold-stretching pressure vessel manufactured according to ASME code. Fatigue crack propagation tests were carried out at room temperature and -170℃ using the compliance method for stress ratios of 0.1 and 0.5. The results indicate that crack growth rate of the welded joint is higher than that of the cold-stretching part within the same stress intensity factor range. The outcome of this work is expected to serve as a basis for the development of a cold-stretched STS 304 pressure vessel.
이정원(Jeong Won Lee),나성현(Seong Hyeon Na),윤동현(Dong Hyun Yoon),한순형(Sun Hyoung Han),김형곤(Hyung Gong Kim),김재훈(Jae Hoon Kim) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.10
컨트롤 밸브용 SCM415강은 밸브케이스와 밸브의 지속적인 운동을 통해 마멸이 발생한다. 마멸은 밸브의 성능을 저하시키고, 사용 수명을 단축시킨다. 본 논문은 컨트롤 밸브용 모재 및 침탄 처리된 SCM415강에 대하여 마멸 특성을 평가하였다. 마멸 시험은 다양한 온도 및 하중에서 왕복동 마모시험기를 이용하여 수행되었으며, 마멸량, 비마멸율 및 마찰계수를 분석하였다. 마멸 메커니즘은 SEM을 통하여 분석하였다. 마멸량에 대한 하중과 온도의 교호작용은 MINITAB을 이용한 분산분석을 수행하였다. SCM415 steel for the control valve undergoes wear because of continuous movement between the valve and valve case. The wear of the valve interrupts the performance of the valve, and decreases the service life. In this study, wear characteristics of the as-received and carburized SCM415 steels are evaluated. The wear tests are conducted for various temperatures and loads using a reciprocating wear tester. From these results, wear loss, specific wear rate, and coefficient of friction are analyzed. The wear mechanism was analyzed by SEM. The interaction effects between loads and temperatures on wear loss are determined for analysis of variance using MINITAB.
Cold stretching STS 304강 용접부의 저온피로균열진전 특성
이정원(Jeong won Lee),나성현(Seong Hyeon Na),윤동현(Dong Hyun Yoon),김재훈(Jae Hoon Kim),김영균(Young Kyun Kim),김기동(Ki Dong Kim) 대한기계학회 2016 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2016 No.12
Cold stretched STS 304 obtained lighter weight than that of STS 304. But, cold stretched STS 304 be subjected to cyclic loading at cryogenic temperature. To investigate the effect according to the welded of cold stretched STS 304, two different types specimen were prepared. Fatigue crack growth (FCG) characteristics of cold stretched STS 304(as-received) and cold stretched STS 304 welded joints undergoing cyclic load was investigated using CT specimen at room and cryogenic temperature. Fatigue crack growth tests of as-received and cold stretched STS 304 welded joints are conducted under 0.1 and 0.5 load rate and 10Hz sine wave cyclic load. The fatigue crack growth of cold stretched STS304 at R.T. is lower than that of cold stretched STS304 at -170℃.
Cold Stretching 압력용기용 ASS304 소재의 극저온 인장 및 피로거동
최훈석(Hoon Seok Choi),김재훈(Jae Hoon Kim),나성현(Seong Hyun Na),이윤형(Youn Hyung Lee),김성훈(Sung Hun Kim),김영균(Young Kyun Kim),김기동(Ki Dong Kim) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.5
ASS304 소재로 제작된 cold stretching 압력용기는 극저온 액화천연가스의 운반 및 저장에 이용된다. Cold stretching 압력용기는 특정 수압을 이용하여 허용응력까지 기존의 압력용기를 신장시킴으로써 재료에 상당량의 소성변형이 나타난다. 이 경우, ASS304 소재의 특성에 따라 소성변형 후 항복강도가 증가하며, 신장량에 따라 두께가 감소한다. 따라서 강도 및 무게측면에서 기존의 압력용기 대비 높은 효율을 나타낸다. 본 연구에서는 ASME 코드에 의거하여 제작된 소형 cold stretching 압력용기에서 직접 채취한 시편을 이용하여 극저온 인장 및 피로특성을 평가하였다. 또한 저온피로시험으로부터 획득한 S-N 선도를 통계적으로 접근하여 P-S-N 선도를 작성하였으며, SEM 을 이용하여 파단면을 분석하였다. Cold stretching(CS) pressure vessels from ASS304 (austenitic stainless steel 304) are used for the transportation and storage of liquefied natural gas(LNG). CS pressure vessels are manufactured by pressurizing the finished vessels to a specific pressure to produce the required stress σk. After CS, there is some degree of plastic deformation. Therefore, CS vessels have a higher strength and lighter weight compared to conventional vessels. In this study, we investigate the tensile and fatigue behavior of ASS304 sampled by CS pressure vessels in accordance with the ASME code at cryogenic temperature. From the fatigue test results, we show S-N curves using a statistical method recommended by JSEM-S002. We carried out the fractography of fractured specimens using scanning electron microscopy (SEM).