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레이저 쇼크 피닝에 의한 H13/Cu 경사기능재료의 잔류응력 평가
신기훈(K. H. Shin),정호연(H. R. Cheong),정성균(S. K. Cheong),최대철(D. C. Choi),왕환(H. Wang) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
경사기능재료(Functionally Graded Materials)는 소재의 물성이 점진적으로 변화하는 것이 특징으로, 각 소재의 장점을 극대화 하는 것이 가능하여 많은 공학 분야에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 DMT (Laser-aided Direct Metal Tooling) 공정을 통해 열전도성 사출 금형의 형상적응형 냉각회로 등에 적용 가능한 H13/Cu FGM 시편을 제작하였다. 레이저 기반 금속 프린팅으로 소재를 적층할 경우, 발생되는 열에 의해 제작된 시편의 균열 등을 유발하는 인장 잔류응력의 형성이 필연적이다. 따라서 본 연구에서는 적층 시편의 표면에 형성되는 인장잔류응력을 해소할 수 있는 방안으로 LSP (Laser Shock Peening) 공정 연구를 수행하였다. H13, Cu 소재의 무게 분율 20 wt%에 의해 6 종의 H13/Cu FGM 시편을 먼저 적층 제작하고, LSP 공정 전후의 시편에서 XRD 회절 패턴 분석(2θ 각도 변화 분석)을 통해 잔류응력을 측정하였다. 실험결과 LSP 공정 후 소재의 표면에 생성되는 압축잔류응력은 소재의 미세조직을 변형시키며, DMT 공정으로 생성된 인장잔류응력을 효과적으로 상쇄 시키는 것으로 판단된다.