mechanical cutting process trends for difficult-to-cut
TRANSCRIPT
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ pp. 253-267 March 2018 / 253
J. Korean Soc. Precis. Eng., Vol. 35, No. 3, pp. 253-267 https://doi.org/10.7736/KSPE.2018.35.3.253
ISSN 1225-9071 (Print) / 2287-8769 (Online)
โข ํน์ง โข ์ ๋ฐ๊ฐ๊ณต๊ธฐ์ ์ ์ต๊ทผ ์ฐ๊ตฌ๋ํฅ
๋์ญ์ฌ ์ ์ญ ๊ฐ๊ณต๊ณต์ ๊ธฐ์ ์ ํํฉ
Mechanical Cutting Process Trends for Difficult-to-Cut Materials : AReview
๊ฐ๋ช ๊ตฌ1, ๊น๊ทํธ1, ์ ๊ฐ์ฐ2, ์ ์๋ชฉ2, ๊นํจ์2, ๊น์ฒ ํธ2, ์ด์์ฐ2, ๊นํ๊ณค2,#
Myeong Gu Gang1, Gyuho Kim1, Kangwoo Shin2, Anmok Jeong2, Hyo-Young Kim2,
Cheol-Ho Kim2, Seok-Woo Lee2, and Tae-Gon Kim2,#
1 ์ฐ์ธ๋ํ๊ต ๊ธฐ๊ณ๊ณตํ๊ณผ (Department of Mechanical Engineering, Yonsei University)
2 ํ๊ตญ์์ฐ๊ธฐ์ ์ฐ๊ตฌ์ ์์ฐ์์คํ ๊ทธ๋ฃน (Manufacturing System Group, Korea Institute of Industrial Technology)
# Corresponding Author / E-mail: [email protected], TEL: +82-41-5898-405
ORCID: 0000-0002-2799-1057
KEYWORDS: Titanium alloy (ํฐํ๋ ํฉ๊ธ), Inconel alloy (๋์ผ ํฉ๊ธ), Carbon fiber reinforced plastic (ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ),
Tool wear (๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ), Surface integrity (ํ๋ฉดํ์), Machinability (๊ฐ๊ณต์ฑ)
Lightweight parts are necessary to improve fuel efficiency and reduce environmental impacts in transportation industry. As a
result, there has been a shift away from using conventional metals toward using lighter materials with superior mechanical
strength. These new materials typically include titanium alloys, nickel alloys, carbon fiber reinforced plastics (CFRPs), and
CFRP-metal stacks, which are classified as advanced materials. However, due to the unique properties of these materials
(e.g., high strength, low thermal conductivity, carbon fiber-induced hardness, etc.), the cutting process can be difficult. As a
result, various manufacturing issues can occur during the cutting process, such as high tool wear, surface quality
deterioration, delamination of the CFRP layer, fiber pull-out, and thermal deformation. In this paper, difficult-to-cut advanced
materials were reviewed with regard to the influence of the physical properties of the materials and various defect issues
that can occur during the mechanical cutting process. In addition, various approaches to improve the cutting process are
introduced, including protecting tools with coatings, altering tool features, using high pressure or cryogenic cooling,
extending tool life via ultrasonic vibration machining, and improving product quality and machinability.
Manuscript received: February 11, 2017 / Accepted: February 20, 2018
1. ์๋ก
์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์นํ๊ฒฝ์ฑ(Eco-Friendly)์ด ๊ฐ์กฐ๋๋ฉด์, ํญ๊ณต ์ฐ์
๊ณผ ๊ฐ์ ์ด์ก์ฐ์ ๋ถ์ผ์์๋ ์ฐ๋น์ ํฅ์์ด ํ์ ํ์๊ณ , ๊ทธ ๊ฒฐ
๊ณผ ๊ธฐ์กด์ ๊ธ์๋ณด๋ค ์ฐ์ํ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ฉด์๋ ํจ์ฌ ๊ฐ๋ฒผ
์ด ์์ฌ๋ฅผ ์ ์ฉํ๊ธฐ ์์ํ์๋ค. ์ด๋ค ์์ฌ์๋ ๋ํ์ ์ผ๋ก ํฐํ
๋ ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ, ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ(Carbon Fiber Reinforced
Plastics, CFRP)๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฒจ๋จ์์ฌ๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ค. ์ด ์์ฌ๋ค์ ๊ณต
ํต์ ์ผ๋ก ์ค๋ ๋๋น ๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ตฌ์กฐ์ฒด๋ฅผ ๊ฐ๋ณ
๊ฒ ๋ง๋ค ์ ์์ผ๋ฏ๋ก, ์ฃผ๋ก ์ฐ์ฃผ/ํญ๊ณต ๋ถ์ผ์์ ์ฌ์ฉ๋์๋ค๊ฐ ์ ์ฐจ
๊ทธ ์ฐ์ ์์๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์๋ค.1-3
์ฒจ๋จ์์ฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๋ถํ์ ์ ์ ์ ์ ์ ๋จ๊ฐ๋ฅผ ๊ฐ์์ํค๊ธฐ ์
ํด 3D ํ๋ฆฐํ ๊ณผ ๊ฐ์ ์ ์ธต์ฑํ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ๋ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฐ์ ์
์ฉ์ด ์๋๋๊ณ ์์ผ๋, ์ ํ์ ํ์์ ๋ฐ๋ ๋ฐ ์์ฌ์ ๋ฌด๊ฒฐ์ฑ ํ๋ณด
๊ฐ ์ค์ํ ์ฐ์ ์์๋ ์ฌ์ ํ ๋ฐ๋ง, ํฐ๋, ๋๋ฆด๋ง๊ณผ ๊ฐ์ ์ ์ญ๊ฐ
๊ณต์ ํตํด ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๊ณต์ ํ๋ค.2 ๊ทธ๋ฐ๋ฐ ์์ฌ๊ฐ ์ง๋๋ ๊ณ ๊ฐ๋ ํน
์ฑ๊ณผ ํจ๊ป, ๊ธฐ์กด ๊ธ์๊ณผ๋ ๋ค๋ฅธ ํน์ ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ(๋ฎ์ ์ด์ ๋
๋, ๊ณ ๊ฒฝ๋ ๋ฌผ์ง์ ํจ์ , ์ ์ธต๊ตฌ์กฐ์ ์ํ ์ด๋ฐฉ์ฑ ๋ฑ)์ ์ํด ์ข ๋
์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก๋ ๊ฐ๊ณต์ด ์ฝ์ง ์์ ๋์ญ์ฌ(Difficult-to-
Cut Material)๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ค. ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ๋์ญ์ฌ๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋
Copyright ยฉ The Korean Society for Precision Engineering
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/
3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
254 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
์ฒจ๋จ์์ฌ ์ค, ์ฐ์ฃผ/ํญ๊ณต ์ฐ์ ์์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ, ๋
์ผ ํฉ๊ธ, ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ, CFRP-Metal Stack์ ๋ํด ์์ฌ์ ๋ฌผ๋ฆฌ
์ ํน์ฑ๊ณผ ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅํ ๋ค์ํ ๊ฒฐํจ ์ด์, ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ
ํจ์ ์ ๊ฑฐ์ ๊ฐ๊ณต์ฑ(Machinability)์ ํฅ์, ์์ฐ์ฑ ํฅ์์ ์ํด ์ฌ
์ฉ๋๋ ๋ค์ํ ๊ฐ๊ณต๋ฒ์ ์๊ฐํ๊ณ ์ ํ๋ค.
2. ํฐํ๋, ๋์ผ ํฉ๊ธ ๊ฐ๊ณต
2.1 ์์ฌ ํน์ฑ
ํฐํ๋์ ์ค๋ ๋๋น ๊ณ ๊ฐ๋, ๋ด๋ถ์์ฑ, ์์ฒด ์นํ์ฑ, ์ฉ์ ์ฑ์ด
์ฐ์ํ ๊ธ์์ผ๋ก์จ, ๋์ ์ต์ , ๋ฎ์ ์ดํฝ์ฐฝ ๊ณ์, ์ด์ ๋๋๋ฅผ ๊ฐ
๋๋ค. ๊ณ ์จ์์๋ ์ ์ง๋๋ ๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ ๋๋ฌธ์ ์ฐ์ฃผ/ํญ๊ณต ๋ถ์ผ์
์ ์ ํธ์์ง์ ๋ถํ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ,2 ์๋ฃจ๋ฏธ๋ ๋๋น ๋ฎ์ ์ดํฝ
์ฐฝ ํน์ฑ๊ณผ ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ์์ ์ฌ๋ฃ ์นํ์ฑ ๋๋ฌธ์ ์์ด๋ฒ์ค
A350WXB์ ๋ณด์ B787๊ณผ ๊ฐ์ ํญ๊ณต๊ธฐ์์ ๊ตฌ์กฐ์ฒด๋ฅผ ์ํ ์์ฌ
๋ก ํ์ฉ๋๊ณ ์๋ค.1 ๋ํ ์ฐ์ํ ๋ด๋ถ์์ฑ ํน์ฑ์ ํด์ ํ๋ํธ, ์
๋ฐ์ฉ ๋ถํ์ ์ ํฉํ๋ฉฐ, ์์ฒด ์นํ์ฑ์ ๋ฐ์ด์ค ์ฐ์ ์์ ์ํ๋ํธ
์ ์์ ํ์ฉ๋๋ค.
ํฐํ๋์ ๊ฒฉ์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฐ๋ผ ์์ ํฐํ๋, ฮฑ ํฉ๊ธ, ฮฑ + ฮฒ ํฉ๊ธ,
ฮฒ ํฉ๊ธ์ ๋ค ์ข ๋ฅ๋ก ๋๋ ์ ์๋ค. ์ ํฐํ๋์ ๊ฒฝ์ฐ ์์จ์์๋
์กฐ๋ฐ์ก๋ฐฉ๊ฒฉ์(HCP)์ ฮฑ ์์ผ๋ก ์กด์ฌํ์ง๋ง, ฮฒ ๋ณํ์ (b-Transus)
์จ๋(์ฝ 882oC) ์ด์์์ ์ฒด์ฌ์ ๋ฐฉ๊ฒฉ์(BCC) ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ฮฒ
์์ผ๋ก ๋์๋ณํ ํ๋ค.2 ์ด๋ ์์ ํฐํ๋์ ์ฒจ๊ฐ๋๋ ํฉ๊ธ ์์
์ ์ข ๋ฅ ๋ฐ ์ฒจ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ผ ฮฒ ๋ณํ์ ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ฉฐ, ํฉ๊ธ์์๋ฅผ ์ฒจ๊ฐ
ํด์ ์์จ์์ ฮฑ ์์ผ๋ก๋ง ์กด์ฌํ๋ฉด ฮฑ ํฉ๊ธ, ฮฒ ์์ผ๋ก๋ง ์กด์ฌํ
๋ฉด ฮฒ ํฉ๊ธ, ฮฑ์ ฮฒ์ 2๊ฐ์ ์์ด ํจ๊ป ์กด์ฌํ๋ฉด ฮฑ + ฮฒ ํฉ๊ธ์ด๋ผ๊ณ
ํ๋ค. ๋ํ์ ์ธ ฮฑ ํฉ๊ธ์ผ๋ก๋ Ti-5Al-2.5Sn์ด ์์ผ๋ฉฐ, ์ ์จ๋ถํฐ
๊ณ ์จ๊น์ง ์์ ํ ์ํ๋ฅผ ์ ์งํ๋ฉฐ ๊ณ ์จ์์๋ ์ฐ์ํ ํฌ๋ฆฌํ
(Creep) ํน์ฑ์ ์ง๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด ฮฒ ํฉ๊ธ์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฐ์ ์จ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ
๊ฐ๊ณต์ฑ์ด ์ฐ์ํ๋ฉฐ, ๊ทธ ์ค Ti-10V-2Fe-3Al์ ๋จ์กฐ์ฑ์ด ๋ฐ์ด๋
Near Net Shape Forming ์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค. ฮฑ + ฮฒ ํฉ๊ธ์ ๊ฐ๋
ํน์ฑ, ๊ฐ๊ณต์ฑ, ์ฉ์ ์ฑ ๋ชจ๋ ์ฐ์ํ์ฌ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ ์ฌ์ฉ์ 60% ์ด
์์ ์ฐจ์งํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ ์ค Ti-6Al-4V๋ ์ฐ์ ์์ ๊ฐ์ฅ ๋ณดํธ์
์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ํ์ ์ธ ฮฑ + ฮฒ ํฉ๊ธ์ด๋ค.4
ํฐํ๋ ํฉ๊ธ ๋ถํ์ ์ ์กฐ ๋น์ฉ ๊ฐ์๋ฅผ ์ํด ์ฃผ์กฐ, ํญ์จ๋จ์กฐ, ๋ฉ
ํ 3D ํ๋ฆฐํ ๊ณผ ๊ฐ์ Near Net Shape ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๋์ ๋์ด ์์ผ๋,
ํ์ ์ ๋ฐ๋, ์ ํ ๋ฌด๊ฒฐ์ฑ ๋ฑ์ ์๊ตฌํ๋ ์ฐ์ฃผ/ํญ๊ณต ๋ถ์ผ์ ๋๋ถ
๋ถ์ ๋ถํ๋ค์ ์ฌ์ ํ ๋ฐ๋ง, ํฐ๋, ๋๋ฆด๋ง๊ณผ ๊ฐ์ ์ข ๋์ ์ ์ญ ๊ฐ
๊ณต์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ์๋๋ค.2 ๊ทธ๋ฌ๋ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ์ ๋ฎ์ ์ด์ ๋๋์
๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ ๋๋ฌธ์ ์ ์ญ ๊ฐ๊ณต ์ 1,000oC ์ด์์ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด
์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ,2,5 ๊ณ ์จ์์ ํํ์ ํ์ฑ์ด ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ณต๊ตฌ์ ์์ฐฉ
์ด ์ฝ๊ฒ ์ผ์ด๋จ์ผ๋ก์จ ํฌ๋ ์ดํฐ ๋ง๋ชจ๋ฅผ ๊ฐ์์์ผ ๊ณต๊ตฌ ์๋ช ์ ๋จ
์ถ์ํจ๋ค.6
์ธ์ฝ๋ฌ(Inconel)์ ๋ํ์ ์ธ ๋์ผ-ํฌ๋กฌ ํฉ๊ธ์ผ๋ก์จ ์ฒ , ๋์ค๋ธ,
๋ชฐ๋ฆฌ๋ธ๋ด์ ์ฃผ๋ก ํจ์ ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฏธ๋์ ์๋ฃจ๋ฏธ๋, ํฐํ๋์ ํฌ
ํจํ๊ณ ์๋ ๋ด์ด ํฉ๊ธ๊ฐ์ด๋ค. ๊ทธ ์ค Inconel 718์ ๋ํ์ ์ธ ๋์ผ
ํฉ๊ธ์ผ๋ก ๊ณ ์จ๊ฐ๋์ ๋ด๋ถ์์ฑ์ด ์ฐ์ํ๊ณ , 700oC ์ด์์ ๊ณ ์จ
ํ๊ฒฝ์์๋ ํผ๋ก์ ํญ์ฑ์ด ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์,8,9 ์ฐ์ฃผ/ํญ๊ณต ๋ถ์ผ ์์ ์
ํธ์์ง ํฐ๋น๋ธ๋ ์ด๋ ์์ฌ๋ก ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค.1,3 Fig. 1์์ ํญ๊ณต๊ธฐ
์ ํธ์์ง์์์ ๋์ผ ํฉ๊ธ์ ์ฌ์ฉ ์์๋ฅผ ๋ณผ ์ ์๋ค.7
ํฐํ๋ ํฉ๊ธ๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ์ธ์ฝ๋ฌ ์ญ์ ๊ณ ์จ ๊ฐ๋์ ๋ฎ์ ์ด์
๋๋๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต์ด ์ฝ์ง ์๋ค. ํนํ ์ธ์ฝ๋ฌ์ด ๋์ญ
์์ฌ๋ก ๋ถ๋ฅ๋ ์ ์๋ ์ด์ ๋ ๋ฐ๋ก ์์ถ๊ฒฝํ(Precipitation
Hardening)๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.10 ์ ์ญ ์ ๊ฐ๊ณต๊ฒฝํ(Work
Hardening) ํ์์ ๋ฐ์๊ณผ ํจ๊ป, ์์ถ๊ฒฝํ์ ์ํด ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ ๋ด๋ถ
์ ๋ฐ์ํ๋ Metastable ฮณโณ Secondary Phase (Ni3Nb)๋ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์
์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ํญ๋ณต๊ฐ๋๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์์ผ ๋์ฑ ์ ์ญ์ด ์ด๋ ต๊ฒ ๋ง๋ ๋ค. ๋
ํ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ ๋ด๋ถ์ ์์ฑ ๋ ๊ณ ๊ฒฝ๋ ์ ์(Hard
Abrasive Particle)๋ ์ ์ญ์ฑ์ ์ ํ์ํค๋ฉฐ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ญ์ ๋จ์ถ ์
ํจ๋ค.9
2.2 ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ ๊ฒฐํจ
ํฐํ๋ ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ๊ณผ ๊ฐ์ ์ดํฉ๊ธ(Superalloy)์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต
์, ์์ฌ์ ๋์ญ์ฑ๊ณผ ์ฆ๊ฐ๋ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ๋ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ๋ฅผ
์ ํ์ํฌ ๋ฟ ์๋๋ผ,11 ๋ค์ํ ํํ์ ํ๋ฉด๊ฒฐํจ(Surface Defects)
๊ณผ ๋ด๋ถ๊ฒฐํจ(Sublayer Defects), ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฒฐํจ(Mechanical Defects)
์ ์ผ๊ธฐํ ์ ์๋ค.
ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด์ ์กด์ฌํ๋ ๋๊ณต(Cavity, Crater,
void),12-14 ํฌ๋(Crack),13 ์์ฐฉ(Adhesion, Debris)15,16 ๋ฑ์ ํฌํจํ
๋ฉฐ, ์ฃผ๋ก ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ๋ Plucking, Dragging, Smearing,
Tearing ๋ฑ์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ค. ์ด๋ ์นฉ์ ์์ฐฉ์ ์ํด ๊ณต๊ตฌ ๋๋จ์
๋ฐ์ํ ๊ตฌ์ฑ์ธ์ (Built Up Edge, BUE)์ ์ํฅ์ด ํฌ๋ฉฐ, ๊ฐ๊ณต๊ฒฝํ
๊ฐ ์ด๋ค์ง ํ๋ฉด์์ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ฝ๋ค. BUE์ ์ํด ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด์ ๋
์ ์๋ ฅ์ด ๊ฑธ๋ฆฌ๋ฉด์ ๊นจ๋ํ ์ ์ญ์ด ์ด๋ค์ง์ง ๋ชปํ๊ณ ํ๋ฉด์ ๋ฌธ์ง
๋ฅด๋ฉฐ ์ง๋๊ฐ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฌธ์ง๋ฆ(Smearing) ํ์์ด ๋ฐ์ํ๊ณ , ๊ฐ๊ณต๊ฒฝ
ํ์ ์ํด ์ทจ์ฑ์ด ๋์์ง ์์ฌ๊ฐ ๊ณต๊ตฌ์ ๋ค๋ฌ๋ถ์ด ๋ฏ๊ฒจ ๋์ค๋ฉด์
์ฐข๊น(Tearing) ๋๋ ๋ฝํ(Plucking)์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ๊ณ ๊ฒฝ๋์ ํ
ํฐํด์ด ๊ณต๊ตฌ์ ์ฌ์ ๋ฉด๊ณผ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ ์ฌ์ด์ ๋ผ์ด๋ฉด์ ๊ธ๊ณ ์ง๋๊ฐ๋
๊ฒฝ์ฐ ๋๋ฆผ(Dragging) ํ์์ด ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค. ํํธ ์ฃผ์กฐ(Casting)๋ฑ
์ ์ฌ์ฉํ ์์ฌ์ ์ ์ ๊ณผ์ ์์ ๋ฐ์ํ๋ ์๊ณ ์์ถ๊ณต(Shrinkage
Voids), ๊ณ ๋ฐ๋๊ฐ์ฌ๋ฌผ(High Density Inclusions)์ ์กด์ฌ, ํฉ๊ธ ๊ฐ
Fig. 1 Nickel alloy parts of turbojet engine (Pratt & Whitney JT3turbojet engine)7 (Adapted from Ref. 7 on the basis of openaccess)
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 255
ํ์ฉ ์นด๋ฐ์ด๋์ ํผํฉ ๋ฑ์ ์ํด์๋ ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ์ด ๋ฐ์ํ ์ ์
๋ค.17 ๊ณ ๋ฐ๋ ๊ฐ์ฌ๋ฌผ๊ณผ ์นด๋ฐ์ด๋๋ ์ฃผ์กฐ์ ์ฉ์ต๋์ง ์๊ณ ์์ฌ ๋ด
๋ถ์ ํํฐํด ํํ๋ก ์กด์ฌํ๋๋ฐ, ๋ณํ์ด ์ด๋ ค์ฐ๋ฏ๋ก ์ ์ญ์ด ์ด๋ค
์ง์ง ์๊ณ ํ๋ฒ์ ๋จ์ด์ ธ ๋๊ฐ์ผ๋ก์จ ๋๊ณต(Cavity, Crater)์ ๋จ๊ธธ
์ ์๋ค. ์ด๋ฌํ ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ์ด ์กด์ฌํ ๊ฒฝ์ฐ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ
๋ฟ๋ง ์๋๋ผ, ๊ฒฐํจ ๋ถ๋ถ์์ ํฌ๋์ ๋ฐ์ ๋ฐ ์ ํ๊ฐ ์ฌ์์ ธ์ ์ด
๋ก ์ธํด ํผ๋ก๊ฐ๋๊ฐ ๊ฐ์ํ ์ ์๋ค.
๋ด๋ถ ๊ฒฐํจ์ ํ๋ฉด ์๋์ ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ์ ๋ํ ๊ฒฐํจ์ด๋ฉฐ, ์์ฑ๋ณํ
(Microstructural Deformation),13 ์ด๋ณํ(Microstructural Alteration),14
๋ฐฑ์์ธต(White Layer)18 ๋ฑ์ด ์๋ค. ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ์ ํจ๊ป ์์ฌ์ ๊ณ ๊ฐ
๋ ํน์ฑ ๋๋ฌธ์ ๋์ ์ ์ญ ๋ถํ๊ฐ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ฉฐ, ์ด๋ ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ์ ์ ๋จ
์๋ ฅ์ ์ํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ๋ณํ์ ๋ฐ์์ํจ๋ค.13 ๋ํ ๋ฎ์ ์ด์ ๋๋์
์ํ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ ์๋ณ์ด(Phase Transformation)์ ์ฌ๊ฒฐ์ ํ
(Recrystallization)๋ฅผ ๋ฐ์์ํฌ ์ ์๋ค. ํนํ ํฐํ๋๊ณผ ๊ฐ์ด ์จ๋
์ ๋ฐ๋ผ์ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ์์ผ๋ก ์กด์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ ์ญ์จ๋๊ฐ ๋ณํ์จ๋
์ด์์ด ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๋์๋ณํ์ ๊ฐ์ ์๋ณํ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๊ณ , ์
์ฌ๊ฐ ๊ณ ์จ์ ํ๊ฒฝ์ ๋ ธ์ถ๋๋ฉด์ ๊ฒฐ์ ํต์์ฑ(Nucleation)๊ณผ ๊ฒฐ์
์ฑ์ฅ(Growing)์ ์ํด ์ฌ๊ฒฐ์ ํ๊ฐ ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.14 ํํธ ๊ณ ์จ์
์ ์ญ์ด์ด ๋ฐ์ํ ํ๋ฉด์์ ๊ธ๊ฒฉํ ๋๊ฐ์ด ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ด๊ธ์ง
(Quenching) ํ์์ด ๋ฐ์ํ๋ฉด์ ๋์ ์ทจ์ฑ์ ๊ฐ๋ ๋ฐฑ์์ธต๊ณผ ๊ฐ์
์ด์ํฅ๋ถ(Heat Affected Zone)๊ฐ ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.18
์ด๋ฌํ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ ํ๋ฉด๊ณผ ๋ด๋ถ์์์ ๊ฒฐํจ์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ธฐ๊ณ์
๊ฒฐํจ์ ๋ฐ์์ํฌ ์ ์๋ค. ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด๊ณผ ๋์ ์ ์ญ๋ถํ๋ ๊ฐ๊ณต
ํ๋ฉด์ ์๋ฅ์๋ ฅ(Residual Stress)์19 ๋ฐ์์ํค๋ฉฐ, ํฌ๋์ ์ํ
ํผ๋ก๊ฐ๋(Fatigue Strength)์20 ๊ฐ์, ํฌ๋ฆฌํ ๊ฐ๋(Creep Strength)
์ ๊ฐ์ ๋ฑ์ด ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ
๊ณผ ๋ด๋ถ ๊ฒฐํจ์ ์ฃผ๋ก ์ํฅ์ ๋ฐ์ผ๋ฏ๋ก ์ด๋ค์ ์ ๊ฑฐํจ์ผ๋ก์จ ํฅ์
์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ํ๋ฉด
๊ณผ ๋ด๋ถ์ ๊ฒฐํจ์ ์ฃผ๋ก ๋ฎ์ ์ด์ ๋๋์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ๊ณ ์จ์
์ ์ญ์ด๊ณผ ์์ฌ์ ๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ, ๊ฐ์ํ๋ ๊ณต๊ตฌ ๋ง๋ชจ์ ์ํฅ์ ๋ฐ์ผ
๋ฏ๋ก ๋ค์ํ ์คํ, ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ ํฅ์์ํค๊ณ , ์ ์ญ์ฑ
์ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ฃผ๋ก ์ํ๋์๋ค.
2.3 ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์ ์ํ ๊ฐ๊ณต ๋ฐฉ๋ฒ
2.3.1 ์ต์ ๋๊ฐ ๊ฐ๊ณต
๊ธฐ์กด์ ๊ธ์ ์์ฌ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ ํฅ์ ์ํค๊ธฐ ์ํด
๋ณดํธ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ ์คํ, ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์์ฉ์ฑ ์ค์ผ์ ๋๊ฐ์ฌ
(Coolant)๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ์ญ๋ถ์ ๋ถ์ฌํ๋ ์ต์๋๊ฐ(Flood Cooling)
๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ค.21 ๊ทธ๋ฌ๋ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ธฐ์กด ๊ธ์ ๋
๋น ๊ณต๊ตฌ์ ์นฉ์ ์ ์ด๊ธธ์ด(Tool-Chip Contact Length)๊ฐ ์งง์ ๊ฒฝ
์ฐ2 ์ธ๋ถ์์ ๋ถ์ฌ๋๋ ์ ์ญ์ ๋ ์ ์ญ๋ถ๋ก์ ์นจํฌ๊ฐ ์ฝ์ง ์์
ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋๊ฐ์ด ์ด๋ ค์ธ ์ ์๋ค.22
์ด๋ฌํ ๊ธฐ์กด์ ์ต์ ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋๊ฐํ๊ณ๋ฅผ ๊ทน๋ณตํ๊ธฐ ์ํด ์
์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๊ณ ์๋ถ์ฌ๋๊ฐ(High Pressure Coolant Cooling)์ด๋ค.
์ ์ญ์ ๋ฅผ ๊ณ ์์ผ๋ก ๋ถ์ฌํจ์ผ๋ก์จ, ์นฉ ์ฒ๋ฆฌ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ , ๋ฏธ์
ํ ์ ์ญ์์ญ์ ๋๊ฐ์ํค๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ค. da Silva et al.23์ Ti-6Al-4V
์ ๊ณ ์๊ฐ๊ณต ์ ์ ์ญ์ ๋ถ์ฌ ์๋ ฅ์ ๋ฐ๋ฅธ PCD (Polycrystalline
Diamond) ๊ณต๊ตฌ์ ๋ง๋ชจ๋ฅผ ๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ธฐ์กด์ ์ต์๋๊ฐ์ ๋นํด
์ ์ ์ญ์ ๋ฅผ 20.3 MPa์ ๊ณ ์์ผ๋ก ๋ถ์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ด ํ
์ ํ ํฅ์๋์๋ค. Nandy et al.24์ Ti-6Al-4V์ ์ ์ญ ๊ณต์ ์์
์นฉ ํ์, ๊ณต๊ตฌ์๋ช , ํ๋ฉดํ์, ์ ์ญ๋ ฅ ๋ฑ์ ๋ํด ๊ณ ์์ผ๋ก ๋ถ์ฌํ
๋ ๊ด์ ์ ์์ฉ์ฑ ์ค์ผ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ์์ฉ์ฑ ์ค
์ผ์ 10.0 MPa์ ๊ณ ์์ผ๋ก ๋ถ์ฌํ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ ๋ง๋ชจ์จ์ ๊ฐ์์ํด
์ผ๋ก์จ ์์ฐ์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ , ๊ธฐ์กด์ ์ต์ ๋๊ฐ์ ๋นํด ๊ณต๊ตฌ ์๋ช
์ 250% ํฅ์ ์์ผฐ๋ค. ๊ด์ ๋ฅผ ๊ณ ์ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ณด๋ค ์์ฉ์ฑ
์ค์ผ์ ๊ณ ์ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์นฉ ์ ๋จ์ฑ์ด ํฅ์๋์๊ณ , ์ด๋ก ์ธํด
๊ณต๊ตฌ์ ์นฉ ์ฌ์ด์ ์ ์ด๊ธธ์ด๊ฐ ๊ฐ์ํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ญํฉ๋ ฅ๊ณผ ์ถ๋ ฅ์ด
์ต์ํ ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ ์ ์ญ์ ์๋ ๋ น๋ฐฉ์ง์ , ์คํ์ ๊ฐ์ ํํ ์ฑ๋ถ๋ค์ด ํฌํจ
๋๋ฏ๋ก ์์ ์๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ํ๊ฒฝ์๋ ํด๋กญ๊ณ , ์ฌ์ฉ์ด ๋๋ ์ ์ญ์
๋ฅผ ํ๊ธฐํ๋ ๋น์ฉ ์ญ์ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ํ๋ค. ๋ํ ๊ณ ์๋ถ์ฌ๋ฅผ ์
ํํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ๊ณ ์ํํ ๋ฑ์ด ํ์ํ๋ฉฐ, ๊ฐ๊ณต ํ์ ๋ณ
๋์ ์ธ์ฒ ๋จ๊ณ๋ฅผ ํ์๋ก ํ๋ค.
2.3.2 ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ๊ฐ๊ณต
์ข ๋์ ์ ์ญ์ ์ ์ฌ์ฉ ์์ด ๋๊ฐ ํจ๊ณผ์ ํฅ์์ ์ํด ์ฐ๊ตฌ๋
๋ฐฉ๋ฒ์ด ๋๊ฐ๊ธฐ์ฒด(Chilled Air), -50oC์ ์ก์ฒด ์ด์ฐํํ์ ๋๋
-196oC์ ์ก์ฒด ์ง์๋ฅผ ๋๊ฐ์ฌ๋ก์จ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ๊ฐ๊ณต์ด
๋ค. ์ ์ญ์ ์ ๋ฌ๋ฆฌ ๋๊ฐ ์์ฉ ํ ๋ฐ๋ก ๋๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๊ธฐํ๋๋ฏ๋ก ์
๋ฅ๋ฌผ์ด ๋จ์ง ์๋ ์ฅ์ ์ด ์์ผ๋ฉฐ,25 ๊ทน์ ์จ์ ๋๋งค๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ฏ๋ก
๋๊ฐ ํจ๊ณผ๊ฐ ์๋ฑํ์ฌ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ณ ์จ์ ์
์ญ์ด์ด ๋ฐ์ํ๋ ๋์ญ์ฌ ๊ฐ๊ณต์ ์ ์ฉํ๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋๊ณ ์๋ค.
Fig. 2๋ Inconel 718์ ๋ฐ๋ง๊ฐ๊ณต ์ ์ด์ฐํํ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ
๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐํ๋ ๋ชจ์ต์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ธ๋ถ์ ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ
์ฌ ๋ถ์ฌํ๋ ์ธ๋ถ๋ถ์ฌ(External Spraying)์ ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๊ดํตํ๋ ๋ ธ
์ฆ์ ํตํด ๋ถ์ฌํ๋ ๋ด๋ถ๋ถ์ฌ(Internal Spraying)์ผ๋ก ๊ตฌ๋ถํ ์
์๋ค.
Sun et al.์ Ti-6Al-4V์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ์ก์ฒด์ง์์ ๋์ผํ ์จ
๋๋ฅผ ๊ฐ๋๋ก ๋๊ฐ๋ ๊ณต๊ธฐ(Chilled Air)๋ฅผ ๊ณต๊ตฌ์ ์ฌ์ ๋ฉด๊ณผ ๊ฒฝ์ฌ๋ฉด
์ ๋ถ์ฌํ์ฌ ๊ฑด์๊ฐ๊ณต(Dry Machining) ๋๋น ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ์ ์ ์ญ๋ ฅ
์ ๋ํ ๋๊ฐ๊ธฐ์ฒด ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค. ๋๊ฐ๋ ๊ณต๊ธฐ ๋ถ์ฌ์ ์ํด
๊ณต๊ตฌ-์นฉ ์ ์ด๊ธธ์ด๊ฐ ๊ฐ์๋๊ณ ๋๊ฐํจ๊ณผ๊ฐ ์ฆ๊ฐ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ญ์ด์ด
Fig. 2 CO2 cryogenic cooling in Inconel milling26 (Adapted fromRef. 26 on the basis of open access)
256 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
๊ฐ์ํ์๋ค. ๋ฎ์ ์ ์ญ์ด๋ก ์ธํด ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ์จ์ด ๊ฐ์ํ์ฌ ํ๋ญํฌ
๋ง๋ชจ ๊ธธ์ด ๊ฐ์ ๋ฐ ํฌ๋ ์ดํฐ ๋ง๋ชจ ๊น์ด ๊ฐ์๊ฐ ์ด๋ค์ก์ผ๋ฉฐ, ๊ณต๊ตฌ
๋๋จ์ ๋ฐ์ํ๋ BUE๋ฅผ ํ์ ํ ๊ฐ์์ํค๊ณ , ๊ณต๊ตฌ ๋๋จ์ ๊ฐ๋๋ฅผ
์ ์งํจ์ผ๋ก์จ ์ ์ญ๋ ฅ์ ๊ฐ์์์ผฐ๋ค.27
Machai and Biermann28์ Metastable ฮฒ-Titanium Alloy์ ์
์ญ๊ฐ๊ณต ์ Carbon Dioxide Snow (CO2)๋ฅผ ์ฟจ๋ฐํธ๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ธฐ
์กด์ ์ต์๋๊ฐ ๋๋น ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ๊ฐ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ถ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ, CO2
Stream์ ๋๊ฐ ํจ๊ณผ๊ฐ ์ ์ญ๋ ์์์ ๋ ธ์น๋ง๋ชจ(Notch Wear)์ ์ฌ
์ ๋ฉด๋ง๋ชจ(Flank Wear)์ ๊ฐ์์ ํจ๊ณผ๊ฐ ์์์ ๋ณด์๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ CO2๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋๊ธฐ ์ค์ผ๋ก ๋ฐฉ์ถ๋๋ฉด ์จ์คํจ๊ณผ
์ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์กด์ฌํ๋ฉฐ, CO2 ๋ฐฐ์ถ์ ๊ฐ์์ํค๋ ค๋ ๊ตญ๊ฐ์ ์ฑ ๋ฐ ์ธ๊ณ
์ ํ๋ฆ์ ์ญํํ๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์กด์ฌํ๋ค.29 ๋ฐ๋ผ์ ์ฐ์ ์ ์ ์ฉ์ ์
ํด์๋ ๊ณต์๊ธฐ๊ณ์ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์ง๊ณต ํก์ ์ฅ์น ๋ฑ CO2์ ๋๊ธฐ ์ค ๋ฐฉ
์ถ์ ๋ฐฉ์งํ ์ ์๋ ์ฅ์น๊ฐ ํ์ํ๋ค.28
๋ฐ๋ฉด ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ณต๊ธฐ ์ค์ 78%๋ฅผ ์ฐจ์งํ๋
์ง์๋ฅผ ๋ถ์ฌํ๋ฏ๋ก ์ธ์ฒด ๋ฐ ํ๊ฒฝ์ ๋ฌดํดํ๋ฉฐ, -196oC์ ๊ทน์ ์จ์ด
๋ฏ๋ก ๊ฐ์ฅ ํฐ ๋๊ฐ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ธฐ๋ํ ์ ์๋ค. Fig. 3์ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ
์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ์ธ๋ถ ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ๊ณต๊ตฌ์ ๋ถ์ฌํ
๋ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ๊ฐ๊ณตํ๋ฉฐ ์ ์ญ๋ ฅ ์ธก์ ์ ํตํด ์ ์ญ์ฑ์ ๋ถ์ํ๋
๋ชจ์ต์ด๋ค.30
Shane Y. Hong29์ Ti-6Al-4V ๊ฐ๊ณต์ ๊ธฐ์กด์ ์ ์ญ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ
๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฑด๊ฐ ๋ฐ ํ๊ฒฝ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ๊ธฐ ์ํ ๊ฒฝ์ ์ , ์ํ
์ ์ ๊ทผ๋ฒ์ผ๋ก์จ ๊ทน์ ์จ ์ ํธ ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ์๋ค. ๋ง์ดํฌ๋ก
๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ์ญ ์ง์ ์ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ๋ถ์ฌํจ์ผ๋ก์จ ๊ทธ ์๋น
๋ฅผ ์ต์ํ ํ๊ณ , ์ ๋ฐ์ ์ธ ์์ฐ ๋น์ฉ์ ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค. ๋ํ
์ ์ํ ๊ทน์ ์จ ์ ํธ ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ณต๊ตฌ์ ์๋ช , ์นฉ ๋ถ์์ฑ, ํ๋ฉดํ
์ง ๋ฐ ์์ฐ์ฑ์ ํฅ์ ์์ผฐ์ผ๋ฉฐ, ๊ธฐ์กด์ ์ ์ญ์ ๋๊ฐ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋๋งค
์ฌ์ฉ ๋น์ฉ์ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ตญ๋ถ์ ์ง์ค ๋ถ์ฌ ๋ฐฉ์์ ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ
์ข ๋์ ๋ฐฉ๋ฒ ๋ณด๋ค ์ ๋ ดํ๋ฉด์ ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋๊ฐ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ป์ ์ ์
์๋ค. Bordin et al.25์ ์ ์๋น์ฉํด๋ก ์ ์๋ Ti-6Al-4V์ ์ ์ญ
๊ฐ๊ณต ์ ์ธ๋ถ ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํด ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ๋ถ์ฌํจ์ผ๋ก์จ ์ง์๊ฐ๋ฅ
์ ์กฐ ์ ๋ต์ผ๋ก ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ฉํ์๋ค. ๊ณต๊ตฌ ๋ง๋ชจ, ํ๋ฉด
ํ์, ์นฉ ํ์์ ๋ํด์ ๊ธฐ์กด์ ์ ์ญ์ ๋๊ฐ ๋ฐฉ์๊ณผ ๋น๊ตํ์์ผ๋ฉฐ,
์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ๋ถ์ฌ ํจ์ผ๋ก์จ ๊ฑด์๊ฐ๊ณต ๋๋ ์ต์๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ
ํฌ๋ ์ดํฐ ๋ฐ์์ ์ต์ ํ๋ฉฐ Nose Wear๋ฅผ ์ต์ํ ํจ์ผ๋ก์จ ๊ณต๊ตฌ๋ง
๋ชจ๋ฅผ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์์ผ๋ฉฐ, ์์ฐฉ๋ ํํฐํด์ด ์ ์ ๊นจ๋ํ ๊ฐ๊ณตํ
๋ฉด์ ์ป์ ์ ์์๊ณ , ์นฉ ์ ๋จ์ฑ ์ญ์ ํฅ์ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค. Yusuf
Kaynak31์ Inconel 718์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ์ธ๋ถ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ณต
๊ตฌ์ ๊ฒฝ์ฌ๋ฉด๊ณผ ์ฌ์ ๋ฉด์ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต์ ์ฌ
์ฉํ์ฌ ๊ธฐ์กด์ ๊ฑด์๊ฐ๊ณต, MQL๊ฐ๊ณต ๋๋น ์ ์ญ๋ ฅ๊ณผ ํ๋ญํฌ ๋ง๋ชจ
๊ธธ์ด ๋ฐ ํฌ๋ ์ดํฐ ๋ง๋ชจ ๋ฉด์ , ํ๋ฉด ํ์๊ณผ ๋ฐ์ํ๋ ์นฉ์ ์จ๋์
ํ์์ ๋น๊ต ํจ์ผ๋ก์จ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค. 120 m/
min์ ๊ณ ์ ์ ์ญ์๋์์ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ ๊ฑด์,
MQL ๋๋น ๊ฐ์ฅ ๋ฎ์ ์ ์ญ๋ ฅ์ ์ป์ ์ ์์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์ก์ฒด์ง์
๋ถ์ฌ๋ฅผ ํตํด ๊ณต๊ตฌ์ ์นฉ์ ์ ์ด๊ธธ์ด๊ฐ ์ค์ด๋ค์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ฉฐ, 250
์ด ๊ฐ๊ณต ํ์ ์ธก์ ํ ์ ์ญ๋ ฅ๊ณผ์ ๋น๊ต ๊ฒฐ๊ณผ์์๋ ๊ทธ ์ฆ๊ฐ ๋น์จ
์ด ๊ฐ์ฅ ๋ฎ์๋๋ฐ, ์ด๋ ๊ฒฝ์ฌ๋ฉด๊ณผ ์ฌ์ ๋ฉด์์์ ๊ณต๊ตฌ ๋ง๋ชจ๊ฐ ๊ฐ์
ํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ํ ์ค์ด๋ ๊ณต๊ตฌ ๋ง๋ชจ์ ์ด ๋ณํ(Thermal
Distortion)์ด ๊ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต ์ ํ๋ฉด ํ์ ์ญ์ ํฅ
์๋๋ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. Lee et al.32์ Ti-6Al-4V์ ๊ทน์ ์จ
๋ฐ๋ง ๊ฐ๊ณต ์, ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ์ธ๋ถ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ด ํจ๊ป ๋
๊ฐ๋์ด ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ๋๊ฐ๊ฒฝํ(Cryogenic Hardening)๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ
๊ธฐ ์ํด ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ์์ดํ์ฌ ์จ๋๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต์ ํ
๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค. ๊ฑด์๊ฐ๊ณต, ์ธ๋ถ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ,
์์ด๊ณผ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต์ ํจ๊ป ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํด์, ์ ์ญ๋ ฅ๊ณผ ๊ณต๊ตฌ๋ง
๋ชจ, ์นฉ ํ์์ ๋น๊ตํ์๋ค. ๋ฐ๋ง๊ฐ๊ณต ์ค ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ์ธ๋ถ ๋ถ์ฌํ
์ฌ ์ ์ญ๋ ฅ์ด ์ฝ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๋ฐ๋ฉด, ์์ด์ ํจ๊ป ํ์ฌ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๋
๊ฐ๊ฒฝํ๋ฅผ ์ต์ ํ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ญ๋ ฅ์ 65%๊น์ง ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์๋ค. ๊ณต
๊ตฌ์๋ช ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฑด์๊ฐ๊ณต ๋๋น, ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ๋ง ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋
50%, ๊ฐ๊ณต๋ฌผ ์์ด์ ํจ๊ป ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ 90%์ ํฅ์์ด ๊ฐ๋ฅํ์
๋ค.
๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ์ ์ธ๋ถ ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ด ์ก์ฒด์ง์
์ ํจ๊ป ๋ ธ์ถ๋๋ฉด์ ๋๊ฐ๊ฒฝํ์ ์ํด ์ ์จ์์ ๊ฐ๋, ๊ฒฝ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐ
ํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ญ์ฑ์ด ๊ฐ์ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์์ถ์ ์ํ ํ์ ๋ณํ์ด
๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ๊ทน๋ณตํ๊ธฐ ์ํด ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๊ทน์ ์จ ๊ณต
๊ตฌ ๊ฐ์ ๋๊ฐ(Indirect Cryogenic Cooling)์ด๋ค. ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๊ฐ์ ์ ์ผ
๋ก ๋๊ฐํ๊ธฐ ์ํด, ๊ณต๊ตฌ์ ๋ถ์ฐฉ๋ ์ฑ๋ฒ๋ ๋ด๋ถ์ ์ฝ์ ๋ ์ ๋ก์
์ก์ฒด์ง์ ๋๋ ๋๊ฐ์ฌ๋ฅผ ๊ณต๊ธํ์ฌ ์ ๋๋๊ฐ(Thermal Conduction
Cooling)ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก์จ, ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ด ๋๊ฐ์ฌ์ ๋ ธ์ถ๋์ง ์๋ ์ฅ
์ ์ด ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ์ง์ ๋ถ์ฌํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋นํด์๋ ๋
๊ฐ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋จ์ด์ง๋ฉฐ, ๊ณต๊ตฌ์ ์ด์ ๋๋์ ์ํฅ์ ๋ง์ด ๋ฐ๊ณ , ๋ณต์ก
ํ ํ์์ ๊ณต๊ตฌ ๋ฐ ํ๋ ์ค๊ณ๊ฐ ํ์ํ ๋จ์ ์ด ์๋ค. Wang and
Rajurkar33๋ Ti-6Al-4V์ Inconel 718์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์, ์ก์ฒด์ง์
๋ถ์ฌ์ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ๋ถ์ ์ ํจ๊ณผ ์์ด ์์ ์ ์ผ๋ก
๋๊ฐ์ ํ ์ ์๋๋ก ์ธ์ํธ ์๋จ์ ์ฑ๋ฒ๋ฅผ ๋ถ์ฐฉํ์ฌ ์ก์ฒด์ง์
์ํ ์์คํ ์ ๋ง๋ฆ์ผ๋ก์จ ๊ฐ์ ๋๊ฐ์ ์ํํ์๋ค. Cemented
Carbide Tool (H13A)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋๊ฐ ์ฌ๋ถ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ญ์คํ์
์ํํ ๊ฒฐ๊ณผ, ๊ณต๊ตฌ๊ฐ์ ๋๊ฐ์ ํ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ๊ฐ์ ํจ๊ณผ๊ฐ ํฌ๊ฒ
๋ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ๊ณต๊ตฌ ์์ฌ์ ๊ฐ๋, ๊ฒฝ๋๊ฐ ๋๊ฐํจ๊ณผ์ ์ํด ์
์ญ๊ฐ๊ณต ์ค์๋ ์ ์ง๋๊ณ , ๊ฐ๊ณต๋ฌผ๊ณผ ํํ์ ๋ฐ์์ฑ์ด ๊ฐ์๋์๊ธฐ
Fig. 3 Cryogenic machining using external LN2 nozzle for titaniumalloy turning30 (Adapted from Ref. 30 on the basis of openaccess)
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 257
๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ํ ๋๊ฐ์ ํจ์ผ๋ก์จ ๊ฑด์ ๊ฐ๊ณต ๋๋น ๋ฎ์ ํ๋ฉด ๊ฑฐ์น
๊ธฐ๋ฅผ ์ป์ ์ ์์๋ค. Dhananchezian and Kumar34๋ Ti-6Al-4V
์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ์ธ์ํธ์ ๊ดํตํ์ ์ ์ํจ์ผ๋ก์จ ๊ฐ์ ๋ ํํ์
๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ๊ณต๊ตฌ์ ๊ฒฝ์ฌ๋ฉด์ ์ง๊ฒฝ 2 mm์
๊ดํตํ์ ๊ฐ๊ณตํ์ฌ ๊ณต๊ตฌ์ ์นฉ์ ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์ ์ก์ฒด์ง์๊ฐ ๋ฟ๋ ค์ง๋๋ก
ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ์ ๋ฉด์ ์ ์๋ ์ง๊ฒฝ 1 mm์ ๊ตฌ๋ฉ์ ํตํ ๋ฏธ์ ๋ถ์ฌ
๋ ์ ์ญ๋ ์ ๋๋ฌ ํ ์ ์๋๋ก ์ค๊ณ๋์๋ค. ์ธ์ํธ์ ๊ตฌ๋ฉ์ ํต
ํด ๋ถ์ฌ๋๋ ์ก์ฒด์ง์๋ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๋ฟ์ง ์๊ฒ ์ค๊ณ ๋์์ผ๋ฉฐ ์ด๋ก
์ธํด ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๊ณผ๋๊ฐ ํ์์ ๋ฐ์ํ์ง ์๋๋ค. ๊ธฐ์กด์ ์ต์๋๊ฐ
๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ์ ํจ์ผ๋ก์จ
์ ์ญ์จ๋๋ 61-66%์ ๊ฐ์๊ฐ ์ด๋ค์ก์ผ๋ฉฐ, ์ ์ญ๋ ฅ์ 35-42% ๊ฐ
์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค. ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ์ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ๋ ์ต์๋๊ฐ ๋๋น ๊ฐ๊ฐ
35%์ 39%์ ๊ฐ์ ํจ๊ณผ๊ฐ ์์๋ค. ์ด๋ค์ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉํ ๊ณต๊ตฌ
๋ ์ธ๋ถ ๋ ธ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ ์ ํธ๋ถ์ฌ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ์ฑ๋ฒ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฐ์ ๋๊ฐ
๋ฐฉ์์ ์ค๊ฐ ํํ๋ก์จ ์ก์ฒด์ง์๊ฐ ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ธ๋ถ๋ก ๋ถ์ฌ๋
์ง๋ง, ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๋ฟ์ง ์๊ณ ๋๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๊ธฐํ๋๋ ํํ์ฌ์ ๊ณต๊ตฌ๋ง
์ ๋๊ฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฏ๋ก ๊ฐ์ ๋๊ฐ๋ฐฉ์๊ณผ ๊ทธ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋น์ทํ๋ค๊ณ ๋ณผ
์ ์๋ค.
2.3.3 ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต
๊ทน์ ์จ ๊ฐ์ ๋๊ฐ๋ฐฉ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ ๋๊ฐ์ด ์์ผ๋ฏ๋ก, ์ด ๋ณด
์กฐ ๊ฐ๊ณต(Heat Assisted Machining)๊ณผ ํจ๊ป ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต
(Hybrid Machining)์ ํํ๋ก ์ฌ์ฉ๋๊ธฐ๋ ํ๋ค. ๊ธ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณ
์จ์์ Thermal Softening์ ์ํด ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๊ฒฝ๋๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ฉฐ,
Ti-6Al-4V๊ณผ Inconel 718์ ๊ฒฝ์ฐ 700oC ์ด์์์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ ๊ฐ
์ํ๋ค.6
๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ด ๊ณ ์จ์ ์ํ๊ฐ ๋๋๋ก ๋ ์ด์ ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต(Laser
Assisted Machining), ํ๋ผ์ฆ๋ง ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต(Plasma-Enhanced
Machining) ๋ฑ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ฐ๊ณต์ฑ์ ํฅ์์ํจ๋ค. ์ด ๋ ํ์ด๋ธ๋ฆฌ
๋ ๊ฐ๊ณต์ ํํ๋ก ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ ํจ์ผ๋ก์จ ๊ณต๊ตฌ์ ์๋ช ์
๋์ฑ ํฅ์ ์ํจ๋ค. Dandekar et al.35์ ๋ ์ด์ ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต๊ณผ ๊ทน์
์จ ๊ณต๊ตฌ ๊ฐ์ ๋๊ฐ์ ํจ๊ป ์ฌ์ฉํ์ฌ Ti-6Al-4V๋ฅผ ์ ์ญ์ผ๋ก ํ์ด๋ธ
๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ํ์๋ค. ๋ ์ด์ ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ธฐ์กด์ ๊ฑด์๊ฐ
๊ณต ์์ ๋ฎ์ ์ ์ญ์๋(60 m/min)๋ฅผ ์ค๊ณ ์ ์์ญ(107 m/min)์ผ
๋ก ํฅ์์ํฌ ์ ์๋ ๋ฐ๋ฉด, ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ญ
์ฑ์ ํฅ์์์ผ ๊ณ ์ ์์ญ(150-200 m/min)๊น์ง ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ ์
์ฐ์ฑ ํฅ์์ด ๊ฐ๋ฅํ์๋ค. ๊ฒฝ์ ์ฑ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ํจ
์ผ๋ก์จ ๊ณต๊ตฌ๋น์ฉ์ ์ฝ 30%, ์ธ๊ฑด๋น๋ ์ฝ 40%๊น์ง ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ
๋ก ์์ํ์๋ค. Feyzi and Safavi36๋ Inconel 718์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์
์ ์ญ์ฑ ํฅ์์ ์ํด ํ๋ผ์ฆ๋ง ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต๊ณผ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต, ์ด์ํ
๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต(Ultrasonic Vibration Assisted Machining)์ ๋์์ ์ฌ
์ฉํ์ฌ ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ํ์๋ค. ํ๋ผ์ฆ๋ง๋ฅผ ์ด์ฉํด ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์
์ด ์ฐํ๋ฅผ ์ ๋ํ๊ณ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ์ ๋๊ฐ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๋๊ฐํ
์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ญ ์์ ์ฑ ํฅ์๊ณผ ์ ์ญ๋ ฅ ๊ฐ์๋ฅผ ์ํด ์ด์ํ ๋ณด์กฐ ๊ฐ
๊ณต์ ์ ์ฉํ์๋ค. ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ์ ์ฉํจ์ผ๋ก์จ ๊ธฐ์กด์ ๊ฐ๊ณต
๋ฐฉ๋ฒ ๋๋น 7-14%์ ์ ์ญ๋ ฅ์ผ๋ก๋ ๊ฐ๊ณต์ด ๊ฐ๋ฅํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณต๊ตฌ ๋ง
๋ชจ ์ญ์ ๊ธฐ์กด ๋๋น 9-14% ๋ฐ์ ๋์ง ์๋๋ค. ๋ํ ํ๋ฉด ๊ฑฐ์น ๊ธฐ
(Ra) ์ญ์ ๊ธฐ์กด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ฌ์ฉ ํ์์ ๋ Ra 2.5 ฮผm์ธ ๋ฐ๋ฉด ํ์ด๋ธ
๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ์ฌ์ฉ ํจ์ผ๋ก์จ Ra 0.2 ฮผm๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค.
ํํธ ๊ฐ์ ๋๊ฐ ๋ฐฉ์์์๋ ๊ณต๊ตฌ ํ๋ฉด์ ๋ฐ๋ผ ์ ๋ํ๋ ์ก์ฒด์ง
์ ์ ํธ๊ฐ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ธ๋ถ์์ ๋ ธ์ฆ์ ํตํด ๋ถ์ฌํ๋ MQL ์ค
์ผ ๋ฏธ์คํธ๊ฐ ์ ์ญ๋ถ๊น์ง ์นจํฌ๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ฏ๋ก, ์คํ์ฑ ํฅ์์ ์ํด
๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ๊ณผ MQL ์ค์ผ ๋ถ์ฌ๋ฅผ ํจ๊ป ํ๋ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ํ๋๊ณ ์
๋ค. Park et al.์ Ti-6Al-4V์ ๊ทน์ ์จ ๋ฐ๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์ธ๋ถ ๋ ธ์ฆ์
์ฌ์ฉํ ๊ทน์ ์จ ์ ํธ๋ถ์ฌ์ ์ํ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ์ด ๊ณผ๋๊ฐ ๋๋ ํ์์ ๊ทน
๋ณตํ๊ธฐ ์ํด, ๋ฐ๋ง๊ณต๊ตฌ ๋ด๋ถ๋ฅผ ๊ดํตํ์ฌ ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๋๊ฐํ๋ ๋ด๋ถ๋
๊ฐ๋ฐฉ์(Internal Cryogenic Cooling)์ ์ ์ฉํ์๋ค. ๋ํ ์คํ์ฑ
ํฅ์์ ์ํด hBN (Hexagonal Boron Nitride) ๋๋ ธ ํํฐํด์ด ํฌ
ํจ๋ MQL ๋ถ์ฌ๋ฅผ ๋์์ ์ํํ์๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ธฐ์กด์ ์ต์๋๊ฐ
๋ฐฉ๋ฒ ๋๋น ๊ณต๊ตฌ ์๋ช ์ด 32% ์ฆ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ญ์ถ๋ ฅ(Thrust Force)
์ญ์ ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค.37
ํฐํ๋ ํฉ๊ธ, ์ธ์ฝ๋ฌ๊ณผ ๊ฐ์ ๋์ญ์์ฌ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ์์ฌ์
๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ๊ณผ ๋ฎ์ ์ด์ ๋๋์ ์ํ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด ๋ฐ์์ ๊ณต๊ตฌ
์๋ช ์ ๋จ์ถํ๊ณ , ํ๋ฉดํ์๋ฅผ ์ ํ ์ํค๋ฏ๋ก, ๋ค์ํ ๋๊ฐ๋ฐฉ๋ฒ์
์ ์ฉํ์ฌ ๊ฐ๊ณต์ฑ ์ฆ๋, ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ๊ฐ์, ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ ๊ฐ์๋ฅผ ๋ฌ์ฑํ
๋ ค๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ฃผ๋ก ์ด๋ค์ก๋ค.
ํํธ ๋์ญ์์ฌ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๋๊ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ณ๊ฒฝ์ด ์๋, ์ด์ํ
์ง๋์ ๋ถ๊ฐ์์ผ ์ ์ญ์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ ํฅ์์ํค๋ ์ฐ
๊ตฌ ์ญ์ ๋ค์ํ๊ฒ ์งํ๋๊ณ ์๋ค. ์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต
(Ultrasonic Vibration-Assisted Machining)์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๊ณ ์ฃผํ
(20-40 kHz) ๋ฐ ๋ฎ์ ์งํญ(2-30 ฮผm)์ ๊ฐ๋ ์ด์ํ ์ง๋์ ์ ์ญ
๊ณต๊ตฌ ๋ฐ ๊ณต์๋ฌผ์ ๋ถ๊ฐ ํ๋ฉด์ ๊ฐ๊ณตํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก, ๊ณต๊ตฌ์ ํ์
๊ณผ ์ง๋์๋์ง๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ฌ๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ๋ฏ๋ก ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ์ ์ญ๊ฐ
๊ณต ๋ฐฉ์์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค. Azarhoushang and Akbari38์ Inconel
738-LC์ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์, ์ด์ํ ์ง๋์ ๋ถ๊ฐ ์ฌ๋ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฐ๊ณต
ํ์ ์ ๊ตฌ ์ง์๋, ์ํต๋, ํ์ ํฌ๊ธฐ ๋ฐ ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด ๊ฑฐ์น ๊ธฐ๋ฅผ ๋ถ์
ํ์๋ค. ์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ ์ ๊ฐ๊ณต ํ์ ํ๊ท ํ๋ฉด ๊ฑฐ์น ๊ธฐ์ ์ํต
๋๋ฅผ ์ต๋ 60% ํฅ์ ์ํฌ ์ ์์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ๊ณต ์ ์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐ์ํ๊ณ ,
๋ฐ์ ์นฉ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์ง๊ณ , ๋ฒ(Burr)์ ๋ฐ์ ์ต์ ์๋ ํจ๊ณผ์ ์
์ ํ์ธํ์๋ค.
์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต์ ๋์ญ์์ฌ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๊ณต๊ตฌ์
๋ช ํฅ์์๋ ํจ๊ณผ๊ฐ ์๋ค. Liao et al.39์ Inconel ํฉ๊ธ์ ๋๋ฆด๋ง
๊ฐ๊ณต ์, ์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ฉด ์ ์ญ์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐ์ํ๊ณ ํ ํฌ
(Torque)์ ๋ณ๋ ํญ์ด ๊ฐ์ํจ์ผ๋ก์จ ๋๋ฆด์ ์ฌ์ฉ ์๋ช ์ด ์ฐ์ฅ๋จ
์ ์คํ์ ์ผ๋ก ํ์ธํ์๋ค. ๊ฐ์ง ์ฃผํ์์ ์งํญ์ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ
๊ฒฐ๊ณผ, ์งํญ์ ๋ณํ๊ฐ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ๋ณํ์ ์ฃผ๋ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์
ํ์ธํ์๋ค. ์งํญ์ด 12 ฮผm ๋ฏธ๋ง์ผ๋ก ์ ์ด๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋๋ฆด๋ง ์ฑ๋ฅ ํฅ
์์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ, 31.8 kHz์ ์ฃผํ์์ 4 ฮผm์ ์งํญ์์ ๊ฐ๊ณต ํ์
ํ์ง๊ณผ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ํฅ์์ด ๊ฐ์ฅ ์ข๋ค๋ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค.
๋๋ถ๋ถ์ ์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต์ ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ํฅ
์ ๋ฐ ๊ฐ๊ณตํ์ง ํฅ์์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ ์ญ์๋์ ์์ญ์์ ๊ฐ๋ฅํ์
๋ค. ๋ฐ๋ฉด ๊ณ ์๊ฐ๊ณต์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ๋
๊ทธ ํจ๊ณผ๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ค.40 ๊ทธ๋์ Sui et al.41์ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ์ ์ ์ญ
๊ฐ๊ณต ์ ๊ณ ์ ์ ์ญ์ ์ํด ๊ณ ์ ์ด์ํ ์ง๋ ์ ์ญ(High-Speed
258 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
Ultrasonic Vibration Cutting, HUVC)์ ์ ์ํ์ฌ, ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ด์
ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ๋ณด๋ค ๋น ๋ฅธ ์ ์ญ์๋์์๋ ๊ทธ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ ์งํ ์ ์
๋๋ก ํ์๋ค. ๊ณ ์ ์ด์ํ ์ง๋์ ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ ๊ธฐ์กด์ ์ด์ํ ๋ถ
๊ฐ ๊ฐ๊ณต์ ์๋ ์ ํ์ ๊ทน๋ณตํ ์ ์์๊ณ , ๊ธฐ์กด ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ๋๋น
20-25%์ ์ ์ญ๋ ฅ ๊ฐ์์, 1.5-3๋ฐฐ์ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ํฅ์, Ra 0.2 ฮผm์ด
ํ์ ๋งค๋๋ฌ์ด ํ๋ฉด์ ๊ฐ๊ณต์ด ๊ฐ๋ฅํ์๋ค.
๋์ญ์์ฌ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๊ฐ๊ณต์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ , ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์์
ํค๊ธฐ ์ํด ๊ทน์ ์จ ๋๊ฐ์ ํฌํจํ๋ ๋ค์ํ ๋๊ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ฉ์ด ์ด
๋ค์ก๊ณ , ์ด์ํ ๋ถ๊ฐ์ ๊ฐ์ ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต ๊ธฐ์ ์ญ์ ์ ์ฉ๋์
์ผ๋ฉฐ, ๋ค์ํ ์ฐ๊ตฌ์์ ์คํ์ ์ผ๋ก ๊ทธ ํจ๊ณผ๊ฐ ์ ์ฆ๋์๋ค. ํ์ง๋ง
์ฐ์ ์ ์ฉ ๋ฐ ๊ณต์ ๊ฐ์ ์ ์ํด์๋ ๋๊ฐ๋ฐฉ๋ฒ, ์ด์ํ ๋ถ๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์
๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ, ์ ์ฉ ๊ณต๊ตฌ์ ๊ฐ๋ฐ๊ณผ ํจ๊ป ๋ถ๊ฐ ๊ธฐ์ ์ ์
ํ ์ ์ฉ ๊ณต์๊ธฐ๊ณ ๋ฐ ์ฅ๋น์ ๊ฐ๋ฐ ์ญ์ ํจ๊ป ์ด๋ค์ ธ์ผ ํ ๊ฒ์ด๋ค.
3. ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ ๊ฐ๊ณต
3.1 ์์ฌ ํน์ฑ
ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ๋ ์ด๊ฐ์์ฑ ๋๋ ์ด๊ฒฝํ์ฑ ์์ง์ ํ์์ฌ์ ๊ฐ
๊ฐํ์ ๋ก ์ฒจ๊ฐ๋์ด ์๋ ๋ณตํฉ์ฌ๋ก, ์ค๋ ๋๋น ๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ, ๋์
๋ด๊ตฌ์ฑ, ์ฐ์ํ ๋ด๋ถ์์ฑ ๋๋ฌธ์ ํญ๊ณต ์ฐ์ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์๋์ฐจ ์ฐ
์ ์ ๊ทธ ์์๊ฐ ์ ์ฐจ ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์๋ค.42
CFRP์ ๋ค์ด์๋ ํ์์ฌ์ ๋ ๋ฐฉํฅ์ฑ์ ๊ฐ์ง๊ณ ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ๋ฆญ
์ค์ ํจ๊ป ์ฌ๋ฌ ์ธต(Layer)์ ๊ฐ๋๋ก ์ ์ธต๋์ด ์๋๋ฐ, ๋ชจ๋ ๊ฐ์
๊ฐ๋๋ก ์ ์ธต๋ ๊ฒฝ์ฐ๋ฅผ UD CFRP (Uni-Directional CFRP), ์ธต๋ณ
๋ก ๋ค๋ฅธ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ด๋ฃจ๋ ๊ฒฝ์ฐ MD CFRP (Multi-Directional CFRP)
๋ผ๊ณ ํ๋ฉฐ, ๊ฐ ์ธต์ ํ์์ฌ์ ๊ฐ ์ฌ์ ์ฒ๋ผ ์ง์กฐ๋์ด ์๋ ๊ฒฝ์ฐ๋ฅผ
Woven CFRP๋ผ ํ๋ค.43
CFRP๋ ๊ฐ ์ธต์ ํ์์ฌ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋ผ ๊ทธ ๋ฌผ์ฑ์ด ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ
์ ์ธต์ ๊ฐ์, ์ ์ธต ๊ฐ๋๋ ์ ํ์ ์๊ตฌ๋๋ ๋ฌผ์ฑ์ ์ถฉ์กฑ์ํฌ ์
์๋๋ก ์ค๊ณ๋๋ค. ๋ํ ์ฌ์ฉ๋๋ ํ์์ฌ์ ์ ์ข ๋ฅ, ํ์์ฌ์ ์ ์ฒด
์ ๋น์ ๋ฐ๋ผ์ CFRP์ ๋ฌผ์ฑ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฉ๋์ ๋ง๊ฒ ๋ค
์ํ ๋ฌผ์ฑ์ ๊ฐ๋ CFRP๊ฐ ์ ์๋ ์ ์๋ค.44
3.2 ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ ๊ฒฐํจ
CFRP๋ Autoclave Molding, Resin Transfer Molding (RTM)
๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ต์ข ์ ํ ํ์๊ณผ ๊ฐ๊น๊ฒ ์ ์์ด ๋์ง๋ง ๋ค๋ฅธ
๋ถํ๊ณผ์ ์ฒด๊ฒฐ์ ์ํ ํ ๋๋ฆด๋ง, ์ ํํ ํ์์ ์ํ ๋ผ์ฐํ ๊ณผ
๊ฐ์ ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๊ณต์ด ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ํ์ํ๋ค. ํ์์ฌ์ ๋ ์ทจ์ฑ์ด ๋
์ ์ฌ๋ฃ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ผ๋ฐ ๊ธ์์ ์ ์ญ ๋ฉ์ปค๋์ฆ๊ณผ ๋ค๋ฅธ ์๋ฆฌ๋ก
์ ์ญ๋๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ธ์ ๊ฐ๊ณต์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ๊ฐ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฐํ๋ ํ์
์ํ ์์ฑ๋ณํ์ผ๋ก ์ ์ญ๋์ง๋ง CFRP์ ๊ฒฝ์ฐ ์ทจ์ฑ ํ๊ดด์ ํํ
๋ก ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ ์ญ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ์ ์ญ์๋ฆฌ์ CFRP์ ์ด๋ฐฉ์ฑ์ ์ํด
๊ธ์ ๊ฐ๊ณต๊ฒฐํจ๊ณผ ๋ค๋ฅธ ํํ์ ๊ฒฐํจ์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ์ฐ์ ์์๋ ์ด์
๋ฐ๋ฅธ ์ ํ์ ๋ฌผ์ฑ ๊ฐ์ ๋ฐฉ์ง๋ฅผ ์ํ ๊ฐ๊ณต ํ์ง ๊ด๋ฆฌ๊ฐ ์๊ฒฉํ๊ฒ
์ ์ฉ๋๊ณ ์๋ค.
CFRP๋ ๊ณต๊ตฌ์ ์ํ ์์ถ๋ ฅ์ ๊ธฐ์ธํ ํ๊ดด๋ก ์ ์ญ๋๋๋ฐ ํ์
์ฌ์ ์ ์ ์ญ ๊ณต๊ตฌ๊ฐ ์ด๋ฃจ๋ ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ผ ๊ทธ ์ ์ญ ํํ๊ฐ ๋ค๋ฅด๋ค.45
์ฌ์ ์ ์ญ ๊ฐ๋(ฮ)๋ฅผ ๊ณต๊ตฌ์ ์งํ๋ฐฉํฅ๊ณผ ํ์์ฌ์ ๊ธธ์ด ๋ฐฉํฅ ์ฌ
์ด์ ๊ฐ๋๋ฅผ ์๊ณ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์ธก์ ํ ๊ฐ์ผ๋ก ์ ์ํ ๋, Fig. 4(a)์
๊ฐ์ด ๊ณต๊ตฌ ์ด์ก๋ฐฉํฅ๊ณผ ์ฌ์ ๋ฐฉํฅ์ด ์ผ์นํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๋ฅผ ฮ = 0ยฐ๋ผ ํ
๋ CFRP์ ์ ์ญ์ Mode I ๋ฐ๋ฆฌ(Delamination) ํํ๋ก ๋ฐ์ํ๋ค.
๊ณต๊ตฌ์ ์ํด ๋ค์ด์ฌ๋ ค์ง๋ ํ์ผ๋ก ํ์์ฌ์ ์ ๊ตฝํ ํ์์ด ๋ฐ์
ํ๊ณ , ์ด๋ก ์ธํ ํฌ๋(Crack)์ด ํ์์ฌ์ ๊ธธ์ด ๋ฐฉํฅ์ ์์ง์ผ๋ก
๋ฐ์ํ๋ฉฐ ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ ๊ฑฐ๋๋ค. Figs. 4(b), 4(c)์ ๊ฐ์ด 0o < ฮ โค 90o
์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฌ์ ์ ์ธก๋ฉด์ผ๋ก ํ์ด ๊ฐํด ์ง๋ฉด์ ์ ๋จ์๋ ฅ์ ์ํด ์
์ญ์ด ์ด๋ค์ง๋ค. ํํธ Fig. 4(d)์ ๊ฐ์ด ฮ > 90o์ธ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ์ ์ ๊ด
๋ฒ์ํ ๊ตฝํ์ด ๋ฐ์ํ๋ฉด์ ๊ณต๊ตฌ์ ์ ์ดํ ๋ถ๋ถ๋ณด๋ค ๋ ์๋์ชฝ์
์ ์ ๋จ์ ์ํด ์ฌ์ ์ ๋ฏ๊น์ด ๋ฐ์ํ๋ค.
ํ์์ฌ์ ์ ๋ฐฉํฅ์ฑ๊ณผ ์ ์ธต ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ธํ์ฌ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒฐํจ์ ์
ํ์ ํ์ง์ ์ ์ํฅ์ ๋ผ์น๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด๋ฅผ ์ค์ด๊ธฐ ์ํ ๋ค์ํ
์ฐ๊ตฌ์ ๋ถ์์ด ์ด๋ค์ง๊ณ ์๋ค.
๋ฐ๋ฆฌ๋ CFRP์ ์ธต๊ณผ ์ธต ์ฌ์ด๊ฐ ๋ฒ์ด์ง๋ฉฐ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒฐํจ์ผ๋ก,
์ธํ์ ์ผ๋ก Fig. 5์ ๊ฐ์ด ๋ค ๊ฐ์ง ์ข ๋ฅ๋ก ๋ฐ์ํ๋ค.47 Type 1 ๋ฐ
๋ฆฌ๋ ํ๋ฉด์ ์ฌ์ ๊ฐ ํ์๋์ด ๊ฐ๊ณต ๋ฉด ์์ชฝ๊น์ง ์ ๊ฑฐ๋ ์์ญ์
์ผ์ปซ๋๋ค. Type 2 ๋ฐ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต๋ฉด ๋ฐ์ผ๋ก ๋์ถ๋ ๋ฏธ์ ์ญ ์ฌ์ ๋ฅผ
๊ฐ๋ฆฌํค๋ฉฐ, Type 1๊ณผ 2๊ฐ ๋์์ ๋ฐ์ํ๋ ํํ์ ๋ฐ๋ฆฌ๋ ๋ฐ์ํ
๋ค. Type 3์ ๊ฐ์ด ๊ฐ๊ณต ํ ๋จ์ด์ง์ง ์์ ์ฌ์ ๋ค์ด ๋ถ๋ถ์ ์ผ๋ก
๊ฐ๊ณต๋ฉด์ ์์กดํ๊ณ , ํฌ๋์ด ๊ฐ๊ณต๋ฉด๊ณผ ํํ ํ๊ฒ ๋ฐ์ํ ๊ฒฝ์ฐ๋ฅผ ์ผ
์ปซ๋๋ค. ๋๋ฆด๋ง๊ณผ ๋ฐ๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ๋ฆฌํ์์ ๋ชจ๋ CFRP ๊ฐ๊ณต ์
์์ฉํ๋ ํ, ํ ํฌ์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ค. ๋๋ฆด๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ Fig. 6(a)์
๊ฐ์ด ์ ๊ตฌ์์ ๊ณต๊ตฌ ์ง์ ์ ํ ํฌ์ ์ํด ์ธต์ด ๋ค๋ฆฌ๋ฉด์ Mode I,
III ํ๊ดด ํํ๋ก ๋ฐ์ํ๋ Peel-Up ๋ฐ๋ฆฌ์ Fig. 6(b)์ ๊ฐ์ด ์ถ๊ตฌ
์์ ๊ณต๊ตฌ์ ์ํ ์ถ๋ ฅ์ผ๋ก Mode I, II ํ๊ดด ํํ๋ก ์ธต ์ฌ์ด๊ฐ ๋ถ
๋ฆฌ๋๋ Push-Out ๋ฐ๋ฆฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค.48,49 ์ด๋ฌํ ๋ฐ๋ฆฌํ์ ์ค ์ถ๊ตฌ
์์์ ๋ฐ๋ฆฌ ๋ฐ์ ๋ชจ๋ธ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ ์ํ๋๋ค. Ho-
Cheng et al.50์ ์ต์ด๋ก LEFM Model (Linear Elastic Fracture
Mechanics Model)์ ํตํด CFRP ๋๋ฆด๋ง ์ ๋ฐ์ํ๋ ์ถ๊ตฌ ๋ฐ๋ฆฌ
๋ฐ์์ ์๊ณ ์ถ๋ ฅ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋ฌผ์ฑ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ์์์ผ๋ก ๋์ถํ๋ค.
Fig. 4 Cutting mechanism in the orthogonal machining of CFRP46
(Adapted from Ref. 46 on the basis of open access)
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 259
์ด ๋ชจ๋ธ์ ๋น(Beam)ํํ์ CFRP ์ธต์ ๋๋ฆด ์ ๋จ(Chisel Edge)
์์ Point Load๊ฐ ๊ฐํด์ง๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ๋ค. ๋ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์ ํ๋๋ฉด
์ ๋๋ฆด์ด ๋ฏธ์ ๊ธธ์ด๋งํผ ๋ด๋ ค๊ฐ ๋ ์ถ๋ ฅ์ ์ํด ๋ฐ์ํ ์๋์ง
๋ CFRP ์ธต์ด ๋ณํ๋๋ ์๋์ง์ ์ธต๊ฐ ํ๊ดด์ ํ์ํ ์๋์ง์
ํฉ์ผ๋ก ํํ๋๋ค. ์ต์ข ์ ์ผ๋ก ๋ฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ ๋ฐํ๋ ์๊ณ ์ถ๋ ฅ์ ์(1)
๊ณผ ๊ฐ์ด ๋์ถ๋๋ค.50
(1)
์(1)์์ h๋ ๊ณต๊ตฌ ์๋ ๋จ์ CFRP์ ๋๊ป, GIc๋ Mode I ์ธต
๊ฐ ํ๊ดด ์ธ์ฑ(Inter Laminar Fracture Toughness)์ ๋ปํ๋ค. E๋
CFRP์ Youngโs Modulus, ฮฝ๋ PoissonโS Ratio๋ฅผ ๋ปํ๋ค. ๋์ผ
ํ ๋ฌผ์ฑ์ ์์ฌ๊ฐ ์ฌ์ฉ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ง์ง๋ง ์ธต์ ๋๊ป(h)๊ฐ ์์์ง๋ฉด
์๊ณ์ถ๋ ฅ(F*A)์ด ์์์ง๋ฏ๋ก, ๋ฐ๋ฆฌ๊ฐ ๋ ์ฝ๊ฒ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค. ๊ทธ
๋ฌ๋ ์ด ๋ชจ๋ธ์ CFRP๋ฅผ ๋ฑ๋ฐฉ์ฑ์ ๋ฌผ์ง๋ก ๊ฐ์ ํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์
ํ๋์ ํ๊ณ๊ฐ ์์ด์ ์ดํ ์ฌ๋ฃ์ ์ด๋ฐฉ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ ๋ค์ํ ์๊ณ
์ถ๋ ฅ ๋ชจ๋ธ๋ค์ด ๊ฐ๋ฐ๋์๋ค.51-53
๋ฐ๋ง์์์ ๋ฐ๋ฆฌ๋ ๋์ ํํ์ ๊ณต๊ตฌ ๋ ์์ ๋น๋กฏํ ์์ง ๋ฐฉํฅ
์ผ๋ก์ ํ ์ฑ๋ถ์ด ํ์ชฝ ๋ฉด์ผ๋ก๋ง ์ ์ฐฉ๋์ด์๋ ๋งจ ์ ๋๋ ์๋
์ธต์ ๊ฐํด์ ธ ๋ฐ๋ฆฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค.54 UD CFRP ์ ๋ฐ๋ง ๊ฐ๊ณต ์
๋ฐ๋ฆฌ๋ฐ์์ ์ฌ์ ์ ์ญ ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋๋ฐ, ์ ์ญ ๊ฐ๋๊ฐ 90o์ด
์ 180ยฐ ์ดํ์ธ ์์ญ์์ Type 1๊ณผ Type 2 ๋ฐ๋ฆฌ๊ฐ ๋์์ ๋ฐ์
ํ๋ค.55
์ ์ธต์์ฌ์ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ ๋ฐ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ณต์ ํ์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ์
์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๊ทธ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ฐ๋ฆฌ ํฌ๊ธฐ์
์ ๋์ ํ๊ฐ๊ฐ ํ์ํ์๊ณ , ๋ค์ํ ์ฐ๊ตฌ์์ ํ๊ฐ ์งํ๋ฅผ ์ ์ํ
์๋ค.56 ๊ทธ ์ค W.-C. Chen์ด ์ ์ํ ๋ฐ๋ฆฌ์ง์(Delamination
Factor)๊ฐ ๊ฐ์ฅ ๋ณดํธ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ, ํ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์ผ์ด๋
์์ญ์ ์ต๋ ์ง๋ฆ๊ณผ ๊ฐ๊ณต๋ ํ ์ง๋ฆ๊ณผ์ ๋น(Ratio)๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค.57
Lambiase et al.58์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์์, ์ ๋ฆฌ์ฌ์ ๊ฐํ ํ๋ผ์คํฑ์ ํ
๊ฐ๊ณต ์, ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๊ฐ 1.08์์ 1.17๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ์ธ์ฅ๊ฐ๋(Tensile
Strength)๋ ์ฝ 7% ๊ฐ์ํ๊ณ , ์ง์๊ฐ๋(Bearing Strength)๋ ์ฝ
17% ๊ฐ์ํ๋ค. Heberger et al59์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ญ์ CFRP์ ๋ฆฌ
๋ฒณ ํ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๊ฐ 1.1์์ 1.3์ผ๋ก ์ฆ๊ฐ ์ ์ง์ ๊ฐ๋๊ฐ
33% ๊ฐ์ํ์๋ค. ๊ทธ ๋ฐ์๋ ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ํผ๋ก ์๋ช
(Fatigue Life) ์ญ์ ๊ฐ์ํ๋ค.60
CFRP ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ ๋ค๋ฅธ ํํ์ ๊ฒฐํจ์ผ๋ก Fiber Pull-
Out์ด ์๋ค. ์ด๋ Fig. 4(d)์์์ฒ๋ผ ์ฌ์ ์ ์ญ ๊ฐ๋๊ฐ 135o์ธ ๋ถ
๋ถ์์ ๊ณต๊ตฌ์ ์ํด ๊ณผ๋ํ ํ์์ฌ์ ์ ๊ตฝํ์ ์ํ ์ ๋จํ์์ผ
๋ก ์ธํด ๊ณต๊ตฌ ์ ์ด๋ฉด ๋ณด๋ค ์ฌ๋ฃ์ ์์ชฝ์์ ํ์์ฌ์ ๋ค๋ฐ์ด ์
๋จ๋๋ ํ์์ด๋ค. ๋๋ฆด๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ณต ํ์ ๋ฒฝ๋ฉด, ๋ฐ๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์ธก
๋ฉด ๊ฐ๊ณต๋ฉด์์ ๋ฐ์ํ๋ค. Fiber Pull-Out์ CFRP์ ๋งคํธ๋ฆญ์ค
(Matrix)์ ์จ๋๊ฐ ๊ณ ์จ ์ผ์๋ก ๋ฐ์ ๊น์ด๊ฐ ๊น์ด ์ง๋๋ฐ, ์ ์ญ์ด
์ ์ํด ๊ณ ์จ์ด ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์์ง๊ฐ ์ฐํ๋์ด ํ์์ฌ์ ๋ฅผ
์ง์งํ๋ ํ์ด ๊ฐ์ํ๋ฉด์, ์ฌ์ ์ ๊ตฝํ์ด ์ปค์ง๊ณ ๊ทธ๋งํผ ํ์์ฌ
์ ๋ค๋ฐ์ ์ ๋จ์ด ์ ๋จ๋ฉด ๋ณด๋ค ๋ ๊น์ ์ง์ ์์ ๋ฐ์ ํ๋ค.61
Fig. 7์ UD CFRP ์ธต๋ค์ด ์๋ก 45๋๋ฅผ ์ด๋ฃจ๋ฉฐ ์ ์ธต๋ CFRP
๋ฅผ ๋๋ฆด๋ง ํ์์ ๋ ๋ฒฝ๋ฉด์์ ๋ฐ์ํ ๊ฒฐํจ์ 3D ๊ณต์ด์ ํ๋ฏธ๊ฒฝ
์ผ๋ก ์ธก์ ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ค. ํน์ ์ฌ์ ๊ฐ๋์์ ๋ฐ์ํ Fiber Pull-Out
๋ฟ๋ง์๋๋ผ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ๋ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ ์ํด ๋งคํธ๋ฆญ
์ค๊ฐ ์ฐํ๋์ด ํ์์ฌ์ ๊ฐ ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด์ ๋ ธ์ถ๋๋ ํ์๋ ๊ด์ฐฐ๋๋ค.
์ด๋ ๊ฒ ๋ ธ์ถ๋ ํ์์ฌ์ ๋ ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด์ ์กฐ๋๋ฅผ ์ ํ์ํจ๋ค.62
3.3 ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์ ์ํ ๊ฐ๊ณต ๋ฐฉ๋ฒ
๋ค์ํ CFRP ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ฐ๊ตฌ์์, ๊ฐ๊ณต๋ณ์(Machining
FA
* 8GIcEh
3
3 1 ฮฝ2
โ( )--------------------
1 2โ
=
Fig. 5 Various types of delamination in CFRP machining47
(Adapted from Ref. 47 on the basis of open access)
Fig. 6 Mechanism of drilling-induced delamination in CFRP (a)peel-up and (b) push-out delamination49 (Adapted from Ref.49 on the basis of open access)
Fig. 7 Fiber pull-out on side wall of drilled hole: (a) optical viewand (b) 3D scanned view
260 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
Parameters)์ ๊ฒฐํจ๊ณผ์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๊ท๋ช ํ๊ณ , ๊ฒฐํจ ์ ๊ฐ์ ์ํ ๊ณต์
์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋์๋ค. ๊ฐ๊ณต๋ณ์์ธ ์ ์ญ์๋(Cutting Speed), ํผ๋
(Feed), ๊ณต๊ตฌํ์์ด ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ๋ฐ ๋ฐ๋ฆฌ์ง์ ๋ฑ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ ๋ถ์
์ด ์คํ์ ์ผ๋ก ์ด๋ค์ก๋ค. ๊ทธ ์ค ๊ฐ๊ณต ํ์ง์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ํฅ์ ์ฃผ๋
์ธ์๋ ํผ๋๋ก ๊ทธ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์ปค์ง์๋ก ์ ์ญ์๋์ ๊ด๊ณ์์ด ์ ์ญ๋ ฅ
๋ฐ ์ถ๋ ฅ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ค.63,64 ๋๋ฆด๋ง, ๋ฐ๋ง ๊ณต์ ์ ์ ์ญ๋ ฅ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉด
Fiber Pull-Out์ ๊น์ด๋ ์ฆ๊ฐํ๊ณ , ์ถ๋ ฅ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ๋๋ฆด๋ง ์ ๊ฐ
๊ณต ํ์ ์ถ๊ตฌ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋น ๋ฅธ ๊ฐ๊ณต์๋๋ ์ ์ง
ํ๋ฉด์ ๊ฐ๊ณตํ์ง ์ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์ํด CFRP ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ๋น ๋ฅธ
ํผ๋๋ก ํ ๊ฐ๊ณต์ ์ํํ๋ค ์ถ๊ตฌ ์ง์ ์์ ํผ๋๋ฅผ ๊ฐ์์์ผ ์ถ๊ตฌ
๋ฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ต์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ ์๋์๋ค.65 ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์ ์ญ์๋
๊ฐ ์ ์ญ ์ถ๋ ฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ํผ๋ ๋ณด๋ค ์ ์ง๋ง, ์ ์ญ์๋๊ฐ
80 m/min ์ด์์ ๊ณ ์ ๋๋ฆด๋ง์์๋ ์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ์๊ฐ ๋ฐ์ํ๋๋ฐ
์ด๋ ๋น ๋ฅธ ์ ์ญ์๋๋ก ์ธํด ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์ฐํ๋ก CFRP์ ์ฐ์ฑ
(Ductility)๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.66
๊ณต๊ตฌ์ ํ์ ์ญ์ CFRP ๊ฐ๊ณต ์ ๊ฒฐํจ ๋ฐ์์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น
๋ค. ๋๋ฆด๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ์ ์ ๋จ(Chisel Edge)์์ ์ ์ญ๋ณด๋ค ์์
(Indentation)์ด ๋ฐ์ํ๋ฉด์ ์ ์ฒด ์ถ๋ ฅ์ 50% ์ด์์ ์ถ๋ ฅ์ด ์ ๋จ
์์ ๋ฐ์ํ๋๋ฐ, ์ด๋ ๋ฐ๋ฆฌ ํ์์ ๋ฐ์ ์ํฌ ์ ์๋ค.67 ๋ฐ๋ผ์
์ ๋จ๊ฐ์ด ์์ ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ฉด ๊ณต๊ตฌ ์ ๋จ์์ ๋ฐ์ํ๋ ์ถ๋ ฅ์
๊ฐ์์ํค๋ฉด์ ๊ฐ๊ณต ํ์ ๋ฐ๋ฆฌ ํ์์ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์๋ค.68,69 ๋๋ฆด
๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์ ๋จ๊ฐ ์ธ์๋ ๊ณต๊ตฌ์ ์ข ๋ฅ๋ ๊ฒฐํจ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋
๋ฐ, ์ผ๋ฐ์ ์ธ ํธ์์คํธ ๋๋ฆด๋ณด๋ค ๋ธ๋๋ ํฌ์ธํธ ๋๋ฆด, ์คํ ๋๋ฆด,
์คํ ์ฝ์ด ๋๋ฆด์ ์ฌ์ฉ ์ ๋ฎ์ ์ถ๋ ฅ์ ๋ฐ์์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.70
์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ์์ํค๊ธฐ ์ํ ํน์ ํ์์ ๋๋ฆด๋ง ๊ณต๊ตฌ๋ Fig. 8๊ณผ
๊ฐ์ด CFRP ๋๋ฆด๋ง ์ ์ ๊ตฌ์ ์ถ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๋ฅผ ๊ฐ์์ํค๋ ํจ
๊ณผ๊ฐ ์๋ค.71 ๋ฐ๋ง ๋๋ ๋ผ์ฐํ ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ ๋ ์ ํฌ๋ฆญ์ค๊ฐ๋
(Helix Angle) ๋๋ฌธ์ ์์ง ๋ฐฉํฅ์ ํ์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ๋ฐ๋ฆฌ ํ์์ ์ผ
์ผํค๋๋ฐ, ์ด๋ฅผ ์ต์ ํ๊ธฐ ์ํด ํ๋์ ๊ณต๊ตฌ์ ์ ๋ฐฉํฅ๊ณผ ์ญ๋ฐฉํฅ ๋
์ ์ด ๋์์ ์กด์ฌํ๋ ํํ์ ๊ณต๊ตฌ๊ฐ ์์ฉํ ๋์ด ์๋ค.
๊ณ ๊ฒฝ๋์ ํ์์ฌ์ ์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ๊ณต๊ตฌ์ ์ฌ์ ๋ฉด ๋ง๋ชจ
(Flank Wear) ์ญ์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๊ฒฐํจ ๋ฐ์์ ์์ธ์ด ๋๋ค.72 ๋ง๋ชจ
๋ ๊ณต๊ตฌ ์ฌ์ฉ์ ์ํ ์ ์ญ๋ ฅ์ ์ฆ๊ฐ๋ ์ ์ญ๋ถ์ ์จ๋๋ฅผ ์์น์์ผ
๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๋ณ์ฑ์ ํตํ ๊ฒฐํจ์ ์ฆ๊ฐ์ํจ๋ค. ๋ํ ์ถ๋ ฅ ์ญ์ ์ฆ๊ฐ
์์ผ ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํจ๋ค. ๊ณต๊ตฌ ๋ง๋ชจ๋ฅผ ๊ฐ์์ํค๊ธฐ ์ํด ๋๋ฆด,
๋ฐ๋ง ๊ณต๊ตฌ์ ๊ณ ๊ฒฝ๋์ PCD (Polycrystalline Diamond) ์ฝํ ์ ํ
๋ฉด CFRP ๊ฐ๊ณต ์ ๊ธฐ์กด์ ์ด๊ฒฝ๊ณต๊ตฌ์ ๋นํด ๋ง๋ชจ๊ฐ ํ์ฐํ ๊ฐ์ํ
์ฌ ๋ฎ์ ์ ์ญ๋ ฅ๊ณผ ์ถ๋ ฅ์ ์ ์ง๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์ฌ ๊ณ ํ์ง์ ๊ฐ๊ณต ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ
์ป์ ์ ์๋ค.73
๊ทธ ๋ฐ์๋ ์์ฌ ์์ฒด์ ๊ฒฐํจ ์ ํญ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ฐ๊ตฌ
๋์๋ค. CFRP ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ๊ฐ๊ณต๋ฌผ ์๋์ ์ง์งํ์ ์ค์นํ์ฌ
์์ฌ์ ์๊ณ์ถ๋ ฅ์ ์ฆ๊ฐ์์ผ ๋ฐ๋ฆฌ๋ฅผ ๊ฐ์์ํค๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋ ๋ฐ
์๋ค.74 CFRP์ ๊ฐ๊ณต ์ ์์ฌ์ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ๋ถ์ฌํ์ฌ ๋ฌผ์ฑ์ ๋ค๋ฅด
๊ฒ ํจ์ผ๋ก์จ ์ ์ญ์ฑ์ ํฅ์์ํจ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ํ๋ ๋ฐ ์๋ค. ๋ฐ๋ง๊ฐ๊ณต
์ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ CFRP์ ๋ถ์ฌํ์ฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค๋ฅผ ์ ์จ๊ฒฝํ ์ํด์ผ๋ก
์จ ํน์ ์ฌ์ ๊ฐ๋์์์ ํ์์ฌ์ ์ ๊ตฝํ์ ๊ฐ์์์ผ ๋ฒฝ๋ฉด์์
๊ฒฐํจ์ ๋ฐ์ ๊น์ด๋ฅผ ๊ฐ์์ํค๊ณ ํ๋ฉด์กฐ๋์ ํฅ์์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.61
๊ฐ๊ณต ๊ฒฝ๋ก๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ์ ์ญ๋ ฅ๊ณผ ์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ์์ํค๋ ๋ฐฉ๋ฒ๋ ์
์๋์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋๋ฆด๋ง๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ ๊ณต๊ตฌ๊ฐ ๋์ ํํ์ ๊ฒฝ๋ก๋ฅผ ๋ฐ
๋ผ ๊ฐ๊ณตํ๋ ์ค๋นํ๋๋ฆด๋ง(Orbital Drilling)์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์
์ญ๋ ฅ๊ณผ ์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐ์ํ์ฌ ์ถ๊ตฌ๋ฉด์์์ ๋ฐ๋ฆฌ์ ๋ฒฝ๋ฉด์ Fiber Pull-
Out์ด ๊ฐ์ํ๊ณ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ์ญ์ ๊ฐ์๋๋ ํจ๊ณผ๊ฐ ์๋ค.75 ํ์ง๋ง
๊ณต๊ตฌ ๊ฒฝ๋ก๊ฐ ์ผ๋ฐ ๋๋ฆด๋ง์ ๋นํด ๊ธธ์ด์ง๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฐ๊ณต ์๊ฐ์ด
์ฆ๊ฐํ๋ ๋จ์ ์ด ์๋ค.
๊ทธ ๋ฐ์๋ CFRP ๊ฐ๊ณต ๊ฒฐํจ์ ์ค์ด๊ธฐ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๋๊ฐ ๋ฐ
์คํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์๋ค.76,77 Xia et al.78์ CFRP์ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์ก
์ฒด์ง์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต์ ์ ์ฉํ์๋ค. ๊ทน์ ์จ ์ ์ฉ ์ฌ๋ถ์
๋ฐ๋ผ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ, ์ถ๋ ฅ, ํ ํฌ, ๋ฐ๋ฆฌ์ง์, ํ ์ง๊ฒฝ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค.
๊ทน์ ์จ ๋๋ฆด๋ง์ ๊ฑด์๊ฐ๊ณต ๋๋น ๋์ ์ถ๋ ฅ๊ณผ ํ ํฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ฉฐ, ์ด
๋ก ์ธํด ๋ฐ๋ฆฌ์ง์๊ฐ ์ปค์ง๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ผ๊ธฐํ๋ค. ํ์ง๋ง ๊ฐ๊ณต ํ์๊ฐ
๋ง์ ์ง์๋ก ๊ทน์ ์จ ๋๋ฆด๋ง์ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ๊ฐ์ ํจ๊ณผ๋ก ์ธํด ๊ฑด์๊ฐ
๊ณต์ ๋นํด ๊ฐ๊ณต ํ์ ํ์ง ์ธก๋ฉด์์ ์ ๋ฆฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค. ๋ํ
๊ทน์ ์จ ๋๋ฆด๋ง ์ ์ง๊ฒฝ ์ค์ฐจ์ ๊ฐ์ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋๋ฐ, ์ด๋ ๋ฎ
์ ๊ณต๊ตฌ ์จ๋๋ก ์ธํด ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์ดํฝ์ฐฝ์ ๋ฐฉ์งํ๋ ์ฅ์ ์ด ์๊ธฐ
๋๋ฌธ์ด๋ค.
ํฐํ๋, ๋์ผ ํฉ๊ธ์ ๊ฐ๊ณต๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก CFRP ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์์
๋ ์ด์ํ ์ง๋์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ์ญ์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์์
ํค๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋์๋ค. Gupta et al.79์ CFRP์ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต
์ค ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒฐํจ์ ๊ณต๊ตฌ์ ์ ๋จ(Chisel Edge)์ด ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์
๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด์ํ ์ง๋์ ๋ถ๊ฐํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ
๊ณต๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ๊ณต๊ตฌ ์ ๋จ์์์ ์ถ๋ ฅ์ด 36% ๊ฐ์ํ๊ณ , ์ถ๊ตฌ ๋ฐ๋ฆฌ
๊ฐ ๊ฐ์ํจ์ ์คํ์ ์ผ๋ก ๋ณด์๋ค. ์ต๊ทผ์๋ CFRP์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์
ํ์ ์ ์ด์ํ ๊ฐ๊ณต(Rotary Ultrasonic Machining, RUM) ๋ฐ ํ
์ ์ ํ์ํ ์ด์ํ ๊ฐ๊ณต(Rotary Ultrasonic Elliptical Machining,
RUEM)์ด ๋ง์ด ์ฐ๊ตฌ๋๊ณ ์๋ค. Liu et al.์ CFRP ๊ฐ๊ณต ์ ๋ค์ด
์๋ชฌ๋ ์ฝ์ด ๋๋ฆด๋ก RUEM์ ์ฒ์์ผ๋ก ์ํํ์๋ค. ๊ธฐ์กด์ ๋ฐฉ๋ฒ
๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ์ ์ถ๋ ฅ์ด ํฌ๊ฒ ๊ฐ์ํ์ฌ ๊ฐ๊ณต ํ์ ์ ๋ฐ๋
์ ์ถ๊ตฌ๋ฐ๋ฆฌ๋ฅผ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์๋ค.80 RUEM์ด CFRP์ ํ ๊ฐ๊ณต
์ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ํฅ์ ๋ฐ ํ๋ฉดํ์ง ๊ฐ์ ๋ฉด์์ ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋,
Fig. 8 Special drill geometry to reduce delamination factors71
(Adapted from Ref. 71 on the basis of open access)
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 261
๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ทธ ๊ฐ๊ณต์ด ํ ํํ ๊ฐ๊ณต์๋ง ๊ตญํ๋๋ ํ๊ณ๋ฅผ
๊ฐ์ก์๋ค. CFRP์ ํ๋ฉด ๊ฐ๊ณต์ ์ฐ์ญ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ตฌ
๋งํ(Tool Clogging)์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ์ด๋ก ์ธํด ํ๋ฉดํ์๊ฐ ์ ํ๋๋
๋ฌธ์ ๊ฐ ์์ด ๊ทธ ์ฌ์ฉ์ด ์ ํ๋์์๋ค. ์ด๋ฌํ ํ๊ณ๋ฅผ ๊ทน๋ณตํ๊ธฐ ์
ํด Geng et al.81์ RUEM์ CFRP์ ์ฌ์ด๋ ๋ฐ๋ง์ ์ฒ์์ผ๋ก
์ ์ฉํ์ฌ ํ์ ์ง๋ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ ์งํ๋ ์๋ก์ด ์ ๊ทผ๋ฒ์ ์ ์ํ์
๋ค. ์ข ๋์ ์ฐ์ญ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์ ์ญ๋ ฅ์ 2-43% ๊ฐ์ํ์๊ณ ๊ณต
๊ตฌ ์๋ช ์ 1.98๋ฐฐ ํฅ์ ์ํฌ ์ ์์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐํ์ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฑฐ ๋ฉ์ปค
๋์ฆ์ ์ํด ์นฉ ๋ฐฐ์ถ์ฑ์ด ํฅ์๋์ด ๋ ์ฐ์ํ ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด์ ์ป์
์ ์์๋ค.
์์ ์ธ๊ธํ๋๋ก CFRP๋ ํ์์ฌ์ ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ ์ญํน์ฑ
๊ณผ ์นฉ ํ์ฑ, ๊ฐ๊ณตํ๋ฉด์ ๊ฒฐํจ ๋ฐ์ ํน์ฑ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ค. ์ด๋ฌํ ์ฌ์
๋ฐฉํฅ์ฑ์ ์ํ ์ํฅ์ ํ์ํ ์ง๋ ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต(Elliptic Vibration-
Assisted Cutting, EVA Cutting)์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์์ํค๋
์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋์๋ค. Xu and Zhang์ ์ฌ์ ๊ฐํํ๋ผ์คํฑ(Fiber
Reinforced Polymer Composites)์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ EVA ๊ธฐ๋ฒ์ ์
์ฉ์ ์์ FRP์ ์ฌ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ญ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๋ชจ๋ธ๋งํ๊ณ
์ ๋ขฐํ ์ ์๋ ์์ธก ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ๋จ์ผ ๋ฐฉํฅ์ UD-FRP์
๊ฐ๊ณต ์ ๊ธฐ์กด์ ์ ์ญ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ EVA ๊ธฐ๋ฒ์ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ์ํ๋
๋ชจ๋ธ์ด ์ฌ์ ์ ๋ณํ, ์ฌ์ -๋งคํธ๋ฆญ์ค ์ฌ์ด์ ํ๋ฝ(Debonding), ๊ฐ
๊ณต๋ฉด ์๋์ ๊ฒฐํจ ๋ฐ ์ ์ญ๋ ฅ์ ์์ธกํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ ๋ ์ ์์์ ๋ณด
์๋ค. ๋ํ ์ด์ํ ์ง๋์ ๋ถ๊ฐํ์ฌ ๊ฐ๊ณต ์ FRP์ ํ๋จ์ ์ด์ง
ํ๊ณ , ํ๋ฉด ์์์ ์ค์ผ ์ ์์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ์ ๋ฐฉํฅ์ ์ํ ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ
์์ํฌ ์ ์์์ ํ์ธํ์๋ค.82
CFRP๋ ๊ณ ๊ฒฝ๋์ ํ์์ฌ์ ๊ฐ ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค ๋ด์์ ๋ฐฉํฅ์ฑ
์ ๊ฐ์ง๊ณ ์ ๋ ฌ๋ ํ ์ ์ธต์ด ๋์ด์๋ ๊ตฌ์กฐ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๊ฐ๋ฒผ์ฐ๋ฉด
์๋ ์ฐ์ํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ์ ์ง๋ ์ ์์๊ณ , ๊ธ์ ์์ฌ๋ฅผ ๋์ฒดํ
๊ธฐ ์ํ ์ฒจ๋จ์์ฌ๋ก ์ฌ์ฉ๋ ์ ์์๋ค. ํ์ง๋ง ์์ฌ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๋
์ฑ๋ถ๊ณผ ๊ทธ ๊ตฌ์กฐ์ ํน์ฑ ๋๋ฌธ์ ๋ฐ์ํ๋, ํ์์ฌ์ ์ ์ทจ์ฑํ๊ดด,
ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์ด๋ณํ, ์ ์ธต๊ตฌ์กฐ ์ฌ์ด์ ์ธต๊ฐ ๋ฐ๋ฆฌ ๋ฑ์ ์ ์ญ
๊ฐ๊ณต ์ ํด๊ฒฐ ํด์ผ๋ง ํ๋ ๋ฌธ์ ์๊ณ , ์ ํ ์ฐ๊ตฌ๋ค ์์ ๊ฒฐํจ ๊ฐ์
๋ฅผ ์ํด ๋ค์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ์๋ค. ํ์ฌ๋ ์ฐ์ ์ ์ฉ์ ์ํด ๊ณต๊ตฌ
์ ์์ฌ๋ฅผ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ ์ฉ ๊ณต๊ตฌ์ ๊ฐ๋ฐ, ์ฝํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฐ๋ฐ ๋ฑ์ด ์ฃผ
๋ก ์ํ๋์๋๋ฐ, ์์ผ๋ก๋ ์ ์ฉ๊ณต๊ตฌ์ ๊ฐ๋ฐ, ์ ์ญ๊ณต์ ์ ๊ฐ์ ๋ฟ
๋ง ์๋๋ผ, ๊ฒฐํจ๋ฐ์ ํน์ฑ์ ๊ฒฐ์ ํ ์ ์๋ ์์ฌ์ ๊ตฌ์กฐ์ ํน์ฑ
๊น์ง ๊ณ ๋ คํ, ์์ฌ์ ์ ์ ๋จ๊ณ๊น์ง ์์ฐ๋ฅผ ์ ์๋ ๊ณต์ ๊ฐ์ ์ด
ํ์ํ๋ค.
4. CFRP-Metal Stack
4.1 ์์ฌ ํน์ฑ
CFRP-Metal Stack์ CFRP์ ๊ธ์์์ฌ์ ํ์ฌ๊ฐ ํจ๊ป ๊ฒน์ณ์ ธ
์๋ ํํ(Stack-Up)๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ์ด์ข ์ ํฉ ๊ตฌ์กฐ์ฌ ์ด๋ค. CFRP๋
๊ธ์๋ง ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ๋ฎ์ ํผ๋ก๊ฐ๋์ ๋ด๋ถ์์ฑ์
๋ณด์ํด ์ฃผ๊ณ , ๋ฐ๋๋ก ๊ธ์์์ฌ๋ CFRP๊ฐ ๊ฐ๋ ๋ฎ์ ์ถฉ๊ฒฉ ๊ฐ๋๋ฅผ
๋ณด์ํด ์ค ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋ ์์ฌ๋ฅผ ํจ๊ป ๋ถ์ฌ์ ์ฌ์ฉํ๋ค.83
ํนํ ์ฐ์ ์์ CFRP ๋ถํ ๋๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ธ์ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฒฐํฉํด์ผ
ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฃผ๋ก ๋ฆฌ๋ฒณํ (Riveting)์ด ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ, ํญ๊ณต๊ธฐ์ ๊ฒฝ์ฐ ์
๋ง๊ฐ ์ด์์ ๋ฆฌ๋ฒณ ํ์ด ๊ฐ๊ณต๋๋ค. ๋ฆฌ๋ฒณํ ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ ๋ถํ์ ํ ์ฌ
์ด ์์น ์ ๋ฐ๋๊ฐ ๋งค์ฐ ์ค์ํ๋ฏ๋ก, ์กฐ๋ฆฝ ์ ๋ฐ๋๋ฅผ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์
ํด์๋ ๋ ๋ถํ์ ๊ฒน์ณ์ CFRP-Metal Stack ์ํ์์ ํ๋ฒ์ ๋
๋ฆด๋ง์ผ๋ก ๋ฆฌ๋ฒณ ํ์ ๊ฐ๊ณตํ๋ ๊ฒ์ด ํจ๊ณผ์ ์ด๋ค.84 CFRP ๊ตฌ์กฐ์ฒด
๋ ์ฃผ๋ก ํญ๊ณต์ฐ์ ์์ ์ฌ์ฉ๋๋ค ๋ณด๋ ๊ธ์ ์์ฌ๋ ์ฃผ๋ก ์๋ฃจ๋ฏธ๋
ํฉ๊ธ๊ณผ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ๋ ์์ฌ ์ฌ์ด๋ ์ํญ์๋ก ์ ํฉ๋
์ด ์๋ค. ์์ ์ธ๊ธํ์๋ฏ์ด ํฐํ๋ ํฉ๊ธ๊ณผ CFRP ๋ชจ๋ ๋์ญ์์ฌ
๋ก ๋ถ๋ฅ๋๊ณ , ๋ ์์ฌ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ์ด ์์ ํ ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์,
CFRP-Metal Stack์ ๋๋ฆด๋ง ๊ณผ์ ์์ ๊ธฐ์กด์ CFRP๋ง์ ๊ฐ๊ณตํ
๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ค๋ฅธ ๊ฒฐํจ์ด ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค.
4.2 ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ ๊ฒฐํจ
CFRP์ ๊ธ์์ ์๋ก ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ์ด ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์ญํน์ฑ
์ด ๋ค๋ฅด๊ณ , ๋ฐ๋ผ์ ๊ฐ ์์ฌ์ ์ ํฉํ ๊ณต๊ตฌํ์ ๋ฐ ์ฝํ ์กฐ๊ฑด, ์ ์ญ
์กฐ๊ฑด ์ญ์ ๊ทธ ๋ฒ์๊ฐ ์๋ก ๋ค๋ฅผ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ CFRP-Metal Stack
๋๋ฆด๋ง ์ ๋ถ์ ์ ํ ๊ณต๊ตฌ ํ์์ด๋ ๊ฐ๊ณต์กฐ๊ฑด์ด ์ฌ์ฉ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ณต
ํ์ ์ง๊ฒฝ์ค์ฐจ, ๊ฐ๊ณต ํ ๋ฒฝ๋ฉด์ ํ์ง ์ ํ, ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์ดํ, ๊ฒฝ๊ณ
๋ฉด์์์ ๋ฐ๋ฆฌ, ๋ฒ(Burr)์ ๋ฐ์๊ณผ ๊ฐ์ ๋ค์ํ ํํ์ ๊ฒฐํจ์ด ๋ฐ
์ํ ์ ์๋ค.85-88
์๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ฌผ์ฑ์ ๊ฐ๋ ๋ ๊ฐ์ ์์ฌ๋ฅผ ๊ฒน์ณ์ ํ๋ฒ์ ๋๋ฆด๋ง
์ผ๋ก ํ ๊ฐ๊ณต์ ์ํํ ๊ฒฝ์ฐ, ์ ์ญํน์ฑ์ ์ฐจ์ด์ ์ํด ๊ฐ๊ณต ํ์
์ง๋ฆ ์ค์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค. Brinksmeier and Janssen89์ ์ฐ๊ตฌ
์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด CFRP-Al Stack์ ๋๋ฆด๋ง์์ CFRP์ ๊ฐ๊ณต ํ ์ง๋ฆ์ด
์๋ฃจ๋ฏธ๋ ์ธต์ ํ ์ง๋ฆ๋ณด๋ค ์๊ฒ ๊ฐ๊ณต๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด Montoya et al.
๊ณผ Yang et al.์ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ์์๋ CFRP์ ๊ฐ๊ณต ํ ์ง๋ฆ์ด ์๋ฃจ
๋ฏธ๋ ์ธต์ ํ ์ง๋ฆ๋ณด๋ค ํฌ๊ฒ ๊ฐ๊ณต๋์๋ค.90,91 CFRP์ ์๋ฃจ๋ฏธ๋์
์ข ๋ฅ์ ์ฌ์ ๋ฐฐ์ด ๊ตฌ์ฑ, ์ฌ์ฉํ๋ ๊ณต๊ตฌ ๋ฐ ์ ์ญ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ผ ์ง๋ฆ
์ค์ฐจ์ ๋ฐ์ ํน์ฑ์ ๋ฌ๋ผ์ง ์ ์์ผ๋, ๋๋ฆด๋ง ํผ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์
๋ก ๋ ์์ฌ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ณต ํ ์ง๋ฆ ์ฐจ์ด๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๋ฐ๋ฉด, ์ ์ญ์๋
๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๊ทธ ์ฐจ์ด๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ธ๋ค.91 ์ด๋ฌํ ์ง
๊ฒฝ์ ์ฐจ์ด๋ CFRP์ ๊ธ์ ์ฌ์ด์ ํ์ฑ๊ณ์์ ์ฐจ์ด์ ์ํด ๊ฐ๊ณต
๋ณํ๋์ด ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ฐ์ํ๋ค.
๋ํ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฎ์ ์ด์ ๋๋๋ฅผ ๊ฐ๋ ๋์ญ์์ฌ์ ์
์ญ ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ๋ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ CFRP์ ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค
์ ์ ๋ฆฌ์ ์ด์จ๋ ๋ณด๋ค ๋๊ฒ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๊ธ์ ์์ฌ์
์ ์ญ์ด์ ์ํด CFRP ๊ฐ๊ณต ํ์ ํ์ง ์ ํ๋ฅผ ์ผ๊ธฐํ ์ ์๋ค. ๋
ํ ํฐํ๋ ํฉ๊ธ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ธ์ ํ์ฌ๊ฐ CFRP ํ๋จ์ ์กด์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ,
๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ๋ ๊ณ ์จ์ ๋ ์นด๋ก์ด ์นฉ์ด ๋๋ฆด์ ๋์ ์
๋ฐ๋ผ ์๋จ์ผ๋ก ๋ฐฐ์ถ ๋๋ฉด์ Fig. 9์ ๊ฐ์ด CFRP ์ธต์ ๊ฐ๊ณต ํ ๋ฒฝ
๋ฉด์ ์ด์ , ๊ธฐ๊ณ์ ์นจ์์ ๋ฐ์์์ผ ํ๋ฉด ์กฐ๋๋ฅผ ์ ํ์ํจ๋ค. ์ด
๋ฌํ ๊ธ์ ์นฉ ๋๋ฌธ์ CFRP์ ํ๋ฉด ์กฐ๋๋ ํญ์ ๊ธ์์ ํ๋ฉด ๊ฑฐ
์น ๊ธฐ ๋ณด๋ค ํจ์ฌ ํฌ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ๋์ผ ์ ์ญ ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก CFRP-Metal
Stack์ ๋๋ฆด๋ง์ด ํ๋ฒ์ ์ด๋ค์ง ๋ ๊ธ์๋ถ์ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ(Ra)๊ฐ
0.3-2 ฮผm์ธ ์กฐ๊ฑด์์ CFRP ๋ถ๋ถ์ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ(Ra)๋ 2-9 ฮผm๋ก
์ธก์ ๋๋ค๋ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์๋ค.92,93 ๋ํ Zitoune et al.94์ ์ฐ๊ตฌ์
262 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
์๋, CFRP-Al2024 Stack์ ๋น์ฝํ ์ด๊ฒฝ ๊ณต๊ตฌ๋ก ๋๋ฆด๋ง์ ํ ๊ฒฝ
์ฐ, CFRP ๋ถ๋ถ์ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ(Ra)๊ฐ 4-8 ฮผm์ผ ๋, ์๋ฃจ๋ฏธ๋ ์ธต์
์ต๋ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ(Ra)๋ 3 ฮผm๋ก ์ธก์ ๋์๋๋ฐ, ์ด ์ญ์ ๊ธ์ ๋ถ๋ถ
์ด ๋ ๋งค๋๋ฝ๊ฒ ๊ฐ๊ณต ๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค. ํํธ CFRP-Metal Stack
๊ฐ๊ณต์ ๋ฐ์ํ๋ ๊ธ์ ์นฉ์ CFRP ๋ถ๋ถ์ ํ๋ฉด๊ฑฐ์น ๊ธฐ๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์
ํฌ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ํ ์ธ๋ถ๋ก ๋ฐฐ์ถ๋๋ ๊ณผ์ ์์ CFRP์ ์ถ๊ตฌ ๋ถ๋ถ
์์ ๋ชจ์๋ฆฌ ์์(Edge Failure)์ ๋ฐ์์ํค๊ธฐ๋ ํ๋ค.
CFRP-Metal Stack์ ๋๋ฆด๋ง ์ค ๊ฐ๊ณต์จ๋๋ ํ์ ํ๋ฉด ํ์ง,
ํนํ CFRP ๋ถ๋ถ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ค. CFRP ๊ฐ๊ณต ์ค ๊ณ ๊ฒฝ
๋์ ํ์์ฌ์ ์ ์ํด ๊ฐ์๋๋ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ๋ ๊ธ์๋ถ๋ถ์ ๊ฐ๊ณต ์
์ ์ญ์ฑ์ ๊ฐ์์์ผ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ ๋ฐ์์ํค๋๋ฐ, ์ด ๊ณ ์จ์ ์ด
๋๋ฌธ์ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ํํ(Carbonization), ์ตํฉ(Fusion), ์ดํ(Heat
Deterioration)๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค.91 ์ด๋ฌํ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ด ๋งคํธ
๋ฆญ์ค์ ๊ณผ๋ํ ์ดํ ํ์์ ๋ฐ์์ํค๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ถ๊ตฌ๋ฉด์์ ๋ณ์๋ง
(Discoloaration Ring)์ด ๊ด์ฐฐ๋๊ธฐ๋ ํ๋ค.95
์ด๋ฌํ ์จ๋์ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์จ๋๋ฅผ
์ธก์ ํ ์คํ์ด ์์ผ๋ฉฐ, Davies et al.96๊ณผ Brinksmeier et al.97์
Al / CFRP / Ti Stack์ ๊ณ ์์ผ๋ก ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ๋ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ
์ด๊ณผ ๊ณ ์จ์ ํฐํ๋ ์นฉ์ ์ํด CFRP ์ฌ๋ฃ์ ํ ํ๋ฉด์ ์์์ด
๋ฐ์ํจ์ ๋ณด์๋ค.
๋ํ ๋๋ฆด๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ์นฉ ๋ฐฐ์ถ์ฑ์ด ํฅ์์ด ๋์ด์ผ ์ข์ ํ๋ฉด ํ
์๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋๋ฐ, ์์ ์ธ๊ธํ ๊ณ ์จ์ ์นฉ ๋ฐ์๋ฟ๋ง ์๋๋ผ, ์นฉ
์ด ๋๋ฆด์ ํ๋ฃจํธ(Flute)์ ๋งํ๋ ํ์์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ๊ทธ๋ก ์ธํ ์ด
์ ์ถ์ ์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ๊ฐ๊ณต๋ฉด ํ์ง ์ ํ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค.
4.3 ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์ ์ํ ๊ฐ๊ณต ๋ฐฉ๋ฒ
CFRP-Metal Stack์ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ญ๊ณผ์ ์ค ๊ณต๊ตฌ๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ด์์
์์ฌ์ ์ ์ดํ๊ณ , ์ด์ข ์์ฌ์ ๋ฌผ์ฑ ์ฐจ์ด ๋๋ฌธ์ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ค
๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ค. CFRP์ธต์์๋ ์์ฌ์ ๊ณ ๊ฒฝ๋ ํน
์ฑ ๋๋ฌธ์ ์ฐ๋ง๋ง๋ชจ(Abrasive Wear)๊ฐ ์ปค์ง๋ฉฐ, ๊ธ์ ์์ฌ ์ธต์ ๊ฐ
๊ณต ์ ์์ฌ์ ์์ฐฉ(Adhesion)์ ์ํ ๊ตฌ์ฑ ์ธ์ (Built Up Edge)
์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ๊นจ๋ํ ์ ์ญ์ด ์ด๋ค์ง๊ธฐ ํ๋ค๋ค. ๊ฐ์๋ ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ๋
๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์ ์ญ๋ ฅ๊ณผ ์ถ๋ ฅ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ , ์ด๋ก ์ธํด CFRP์ ๊ฐ
๊ณต ๊ฒฐํจ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๊ณต๊ตฌ์ ๋ด๋ง๋ชจ์ฑ์ ๋์ด๊ณ ํ์์ ๊ฐ
์ ํจ์ผ๋ก์จ ์ ์ญ์ฑ์ ์ ์งํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ ์๋์๊ณ , PCD ์ฝํ ๊ณผ
์บ๋ค์คํฑ(Candle Stick)ํ์์ ๊ณต๊ตฌ, ๋ค๋ฉด(Multifaceted)ํ์์ ๊ณต
๊ตฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ญ๋ ฅ ๊ฐ์์ ํจ๊ณผ๊ฐ ์๋ค๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์
๋ค.52
CFRP-Metal Stack์์๋ ๊ณต์ ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ์ ํ์ฌ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต์ ํ
๋ ค๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋๊ณ ์๋ค. CFRP์ ํฐํ๋, ์๋ฃจ๋ฏธ๋์ ์ํ ์ต
์ ์ ์ ์ญ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ๊ธฐ ๋ค๋ฅด๊ณ , ํฐํ๋์ ๊ฒฝ์ฐ CFRP ๊ฐ๊ณต์ ๋ณด๋ค
๋น ๋ฅธ ํผ๋์ ๋๋ฆฐ ์ ์ญ์๋๊ฐ ์ ํฉํ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค.98 ๋ฐ๋ผ
์ CFRP-Metal Stack์์ ๋ ์์ฌ๊ฐ ์ํญ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํด ์ ํฉ๋์ด
์๋ ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์์ ์ ์ญ์กฐ๊ฑด์ ๋ณ๊ฒฝํด ์ฃผ๋ฉด, ๊ธฐ์กด์ ๋จ์ผ ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก
๊ฐ๊ณตํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๋ณด๋ค ๋ ์ข์ ๊ฐ๊ณต ํ์ง์ ์ป์ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ ๊ฐ
๊ฐ์ ์์ฌ์ ์ ํํ ๋๊ป๋ฅผ ๋ชจ๋ฅด๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ ์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋
์คํ ์ค ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์ ๋์ถํ ์ ์์ด์ผ ํ๋ค. ๋ค์ํ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ์ญ
๊ฐ๊ณต ์ค ๋ฐ์ํ๋ ์ ํธ๋ฅผ ๋ถ์ํ์ฌ CFRP-Metal ์ฌ์ด์ ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์
๊ฒ์ถํ์๋ค. Fang et al.99์ CFRP/Ti Stack์ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ๋
์์ฌ ์ฌ์ด์์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ํฌ๊ธฐ์ ์ ์ญ๋ ฅ์ ๊ฐ์งํด ๊ฒฝ๊ณ
๋ฉด์ ๊ฒ์ถํ์๋ค. Neugebauer et al.100์ CFRP/Al Stack์ ๋๋ฆด
๋ง ์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ์ํฅ๋ฐฉ์ถ์ ํธ(Acoustic Emission Signal,
AE Signal)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ ์์ฌ ์ฌ์ด์ ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์ ๊ฒ์ถํ์๋ค.
ํฐํ๋, ์ธ์ฝ๋ฌ ํฉ๊ธ, CFRP์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก
CFRP-Metal Stack์์๋ ์ด์ํ ์ง๋์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฐ๊ณต๋ฒ์ด ์ ์
๋์๋ค. ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ์ด์ํ ์ง๋์ ๊ฐ์งํ๋ ๊ฒฝ์ฐ CFRP์
๊ธ์ ์ธต ๋ชจ๋์์ ์ ์ญ๋ ฅ์ด ๊ฐ์ํ๋ ํจ๊ณผ๊ฐ ์๋ค.101
์ด์ ๋ฐ๋ผ CFRP ์ถ๊ตฌ ๋ฉด์์์ ๋ฐ๋ฆฌํ์์ด ๊ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ํ
๋ฉด์กฐ๋ ์ญ์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ๋ณด๋ค ๊ฐ์ ๋๋ ํจ๊ณผ๊ฐ ์
๋๋ฐ, ์ด๋ ์ด์ํ ๊ฐ์ง์ ํตํด ๊ธ์ ์นฉ์ ๋ถ์๊ฐ ์ํํด์ ธ ์นฉ ๋ฐฐ
์ถ์ฑ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์นฉ์ ์ํ ๊ฒฐํจ์ด ๊ฐ์๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
๋ํ ์ด์ํ ์ง๋ ๋ณด์กฐ ๊ฐ๊ณต ์ ๊ณต๊ตฌ์๋ช ํฅ์์ ํจ๊ณผ์ ์ด๋ค.
Fig. 10์ CFRP/Ti Stack์ ์ด์ํ ์ง๋ ๋ณด์กฐ ๋๋ฆด๋ง ๊ฐ๊ณต ์ ๊ธฐ
์กด ๋๋ฆด๋ง ๋๋น ๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ด ํฅ์๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค.102
CFRP-Metal Stack์ ์ ์ญ ๊ฐ๊ณต์ ์ฃผ์ ์ด์๋ ์ ์ญ์ด ๋ฐ์,
์นฉ ์ฒ๋ฆฌ์ฑ ์ด๋ค. ํนํ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ด ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ฌ์ด ํฐํ๋ ํฉ
๊ธ์ด ํฌํจ๋ Stack์ ๋๋ฆด๋ง ์ ๊ณ ์จ์ ์นฉ์ ์ํด CFRP ์์ญ์
๊ฐ๊ณต ํ์ง์ด ์ ํ๋ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ CFRP-Metal Stack์ ๊ฐ๊ณต
Fig. 9 Damaged surface by aluminum chip flow during drilling ofCFRP/Al stack Fig. 10 Trend of tool wear in the cases of conventional drilling
(CD) and ultrasonic assisted drilling (UAD) in variouscutting speed102 (Adapted from Ref. 102 on the basis ofopen access)
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 263
์์๋ ๊ฐ๊ณต ํ์ ํ์ง์ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์ํด์๋ ์ ์ ํ ๋๊ฐ ๊ธฐ์
์ด ์ ์ฉ๋์ด์ผ ํ ๊ฒ์ด๋ค. ์์ ์ธ๊ธํ์๋ ๊ทน์ ์จ ๊ธฐ์ ์ ์ ์ฉํจ
์ผ๋ก์จ CFRP ๊ฐ๊ณต ์ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๋๊ฐ๊ฒฝํ์ ์ํ ์ดํฝ์ฐฝ ๋ฐฉ์ง
๋ฐ ์ ์ญ์ฑ ํฅ์์ด ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ด๋ฉฐ, ํฐํ๋ ํฉ๊ธ ๋ถ๋ถ์ ์
์ญ์์๋ ๊ณ ์จ์ ์นฉ ๋ฐ์์ ์ต์ ํจ์ผ๋ก์จ ๊ฐ๊ณต ํ์ ํ๋ฉด ํ์ง์
ํฅ์์ํฌ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋ํ๋ค.
5. ๊ฒฐ๋ก
์ฐ์ฃผ/ํญ๊ณต ์ฐ์ ์์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ํ์ ์ธ ์ฒจ๋จ ์์ฌ์ธ ํฐํ
๋ ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ, ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ, CFRP-Metal Stack์ ๋ํ
์ฌ ์์ฌ์ ํน์ฑ๊ณผ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ๊ฒฐํจ์ ์ข ๋ฅ์ ๋ฐ
์ ๋ฉ์ปค๋์ฆ, ๊ฒฐํจ ๊ฐ์๋ฅผ ์ํ ๊ฐ๊ณต ๊ธฐ์ ์ ์ดํด๋ณด์๋ค. ์์ฌ๋ค
๋ชจ๋ ์ค๋๋๋น ๊ณ ๊ฐ๋, ์ฐ์ํ ๋ด๋ถ์์ฑ ๋ฑ์ ์ฅ์ ์ ์ง๋์ง๋ง,
ํฐํ๋ ํฉ๊ธ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณ ์จ์์๋ ์ ์ง๋๋ ๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ๊ณผ ๋ฎ์ ์ด
์ ๋๋, ๊ณ ์จ์์์ ๋์ ํํ์ ํ์ฑ์ ์ํด ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ๊ฐ ๊ฐ์ํ
๋๊ณ ๋์ ์ ์ญ์๋ ฅ์ด ๋ฐ์ํ๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์๋ค. ๋์ผ ํฉ๊ธ์ ๊ฒฝ์ฐ
๊ณ ์จ์์์ ๊ณ ๊ฐ๋ ํน์ฑ๊ณผ ํจ๊ป ๊ฐ๊ณต๊ฒฝํ ํ์์ ์ํ ๊ณ ๊ฐ๋ ๊ฐ
์ฌ๋ฌผ์ด ๊ณต๊ตฌ๋ง๋ชจ์ ๋์ญ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํจ๋ค. ํํธ ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ์
๊ฒฝ์ฐ ๋ฐฉํฅ์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ ๊ณ ๊ฒฝ๋ ํ์์ฌ์ ์ ์ ์ธต ๊ตฌ์กฐ, ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ
๋ฆญ์ค์ ์ํด ๋ฐ๋ฆฌ, Fiber Pull-Out, ์ด๋ณํ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ค์ํ ๊ฒฐํจ์ด
๋ฐ์ํ๋ค. CFRP-Metal Stack์ CFRP์ ํฐํ๋๊ณผ ๊ฐ์ ๋์ญ์์ฌ
๊ฐ ๊ฒฐํฉ๋์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด๊ณผ ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์
ํด ๊ฒฐํจ์ด ์ฃผ๋ก ๋ฐ์ํ๋ค. ์์ ๋ค์ํ ์์ฌ๋ค์ ์ ์ญ๊ฐ๊ณต ์ ๋ฐ
์ํ๋ ๋๋ถ๋ถ์ ๊ฒฐํจ์ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ ๊ธฐ์ธํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋ง๊ณ ,
์ด๋ ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ฉํจ์ผ๋ก์จ ํด๊ฒฐํ ์ ์๋ค. ํฐํ๋
ํฉ๊ธ, ๋์ผ ํฉ๊ธ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ก์ฒด์ง์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ทน์ ์จ ๊ฐ๊ณต์ ํตํด
๊ณต๊ตฌ์๋ช ์ ํฅ์์ํด์ผ๋ก์จ ๊ฐ๊ณต ํ๋ฉด์ ํ์๋ฅผ ํฅ์ ์ํฌ ์ ์
๋ค. ํ์์ฌ์ ๋ณตํฉ์ฌ์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ํด๋ฆฌ๋จธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๋๊ฐ๊ฒฝํ ํจ
๊ณผ๋ฅผ ํตํด ์ ์ญ์ฑ์ ํฅ์์ํค๋ฉด์ ๊ณ ์จ์ ์ ์ญ์ด์ ์ํ ์ด๋ณํ
์ ์ต์ ํ ์ ์๋ค. ๋ํ ์ด์ํ ์ง๋ ๋ถ๊ฐ๋ฅผ ํจ๊ป ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ
๊ฐ๊ณต๋ฌผ ํ์์ ํฅ์ ์ญ์ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค.
๋์ญ์์ฌ๋ฅผ ์ํ ๊ธฐ์กด ์ฐ์ ์์์ ์๋ฃจ์ ์ ์ฃผ๋ก ๊ณต๊ตฌ์ ์์ฌ
๋ฅผ ์ค์ฌ์ผ๋ก ๊ณต๊ตฌ๋ฅผ ๊ฐ์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด์์ผ๋ฉฐ, ๊ณต๊ตฌ์ PCD ์ฝํ
์ ์ํํ๊ฑฐ๋, ์ ์ฉ๊ณต๊ตฌ์ ๊ฐ๋ฐ์ ํตํด ์ ์ญ์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ ๊ฒฐ
ํจ ์์ฑ์ ์ต์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด์๋ค. ํ์ง๋ง ๋ค์ํ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ์์ ๋ณผ
์ ์๋ฏ์ด, ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋๊ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ฉ, ์ ์ญ์กฐ๊ฑด์ ์ต์ ํ, ํ์ด
๋ธ๋ฆฌ๋ ๊ณต์ ์ ์ฉ์ ํตํด์๋ ์ ์ญ์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ , ์์ฐ์ฑ ํฅ์
๊ณผ, ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํฅํ ์นํ๊ฒฝ์ฑ์ด ๋ถ๊ฐ๋ ์
๋ก ํ๋๋ ์ฒจ๋จ๋์ญ์์ฌ์ ์์์์ฅ์ ๋๋นํ์ฌ ์ ์ฉ๊ณต๊ตฌ ๊ฐ๋ฐ๊ณผ
๋๋ถ์ด ์ ์ฉ ๊ฐ๊ณต์ฅ๋น์ ๊ฐ๋ฐ, ๊ณต์ ๋ถ์ ๋ฐ ์ต์ ํ๊ฐ ํ์ํ๋ค.
ACKNOWLEDGEMENT
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ฐ์ ํต์์์๋ถ์ ๊ธฐ๊ณ์ฐ์ ํต์ฌ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ ์ฌ์ ์
์ผํ์ผ๋ก ์ํํ์์ต๋๋ค[๊ณผ์ ๋ฒํธ: 10053248, ๊ณผ์ ๋ช : ํ์์ฌ์
๋ณตํฉ์ฌ(CFRP) ๊ฐ๊ณต์์คํ ๊ฐ๋ฐ].
REFERENCES
1. M'Saoubi, R., Axinte, D., Soo, S. L., Nobel, C., Attia, H., et al.,โHigh Performance Cutting of Advanced Aerospace Alloys andComposite Materials,โ CIRP Annals, Vol. 64, No. 2, pp. 557-580, 2015.
2. Ezugwu, E. and Wang, Z., โTitanium Alloys and theirMachinabilityโA Review,โ Journal of Materials ProcessingTechnology, Vol. 68, No. 3, pp. 262-274, 1997.
3. Ezugwu, E., โKey Improvements in the Machining of Difficult-to-Cut Aerospace Superalloys,โ International Journal of MachineTools and Manufacture, Vol. 45, Nos. 12-13, pp. 1353-1367,2005.
4. Boyer, R., โAn Overview on the Use of Titanium in theAerospace Industry,โ Materials Science and Engineering: A, Vol.213, Nos. 1-2, pp. 103-114, 1996.
5. Bermingham, M., Palanisamy, S., Kent, D., and Dargusch, M.,โA Comparison of Cryogenic and High Pressure EmulsionCooling Technologies on Tool Life and Chip Morphology in Ti-6Al-4V Cutting,โ Journal of Materials Processing Technology,Vol. 212, No. 4, pp. 752-765, 2012.
6. Ezugwu, E. O., Bonney, J., and Yamane, Y., โAn Overview ofthe Machinability of Aeroengine Alloys,โ Journal of MaterialsProcessing Technology, Vol. 134, No. 2, pp. 233-253, 2003.
7. Hafiz, M. S. A., Kawaz, M. H. A., Mohamad, W. N. F., Kasim,M. S., Izamshah, R., et al., โA Review on Feasibility Study ofUltrasonic Assisted Machining on Aircraft ComponentManufacturing,โ Proc. of IOP Conference Series: MaterialsScience and Engineering, Paper No. 012034, 2017.
8. Devillez, A., Le Coz, G., Dominiak, S., and Dudzinski, D., โDryMachining of Inconel 718, Workpiece Surface Integrity,โ Journalof Materials Processing Technology, Vol. 211, No. 10, pp. 1590-1598, 2011.
9. Imran, M., Mativenga, P. T., Gholinia, A., and Withers, P. J.,โComparison of Tool Wear Mechanisms and Surface Integrityfor Dry and Wet Micro-Drilling of Nickel-Base Superalloys,โInternational Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 76,pp. 49-60, 2014.
10. Wang, Z. Y., Rajurkar, K. P., Fan, J., Lei, S., Shin, Y. C., andPetrescu, G., โHybrid Machining of Inconel 718,โ InternationalJournal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 43, No. 13, pp.1391-1396, 2003.
11. Che-Haron, C. and Jawaid, A., โThe Effect of Machining onSurface Integrity of Titanium Alloy Ti-6% Al-4% V,โ Journal ofMaterials Processing Technology, Vol. 166, No. 2, pp. 188-192,2005.
264 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
12. Zou, B., Chen, M., Huang, C., and An, Q., โStudy on SurfaceDamages Caused by Turning NiCr20TiAl Nickel-Based Alloy,โJournal of Materials Processing Technology, Vol. 209, No. 17,pp. 5802-5809, 2009.
13. Sharman, A. R. C., Hughes, J. I., and Ridgway, K., โWorkpieceSurface Integrity and Tool Life Issues when Turning Inconel718TM Nickel Based Superalloy,โ Machining Science andTechnology, Vol. 8, No. 3, pp. 399-414, 2004.
14. Ginting, A. and Nouari, M., โSurface Integrity of Dry MachinedTitanium Alloys,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 49, Nos. 3-4, pp. 325-332, 2009.
15. Pawade, R., Joshi, S. S., Brahmankar, P., and Rahman, M., โAnInvestigation of Cutting Forces and Surface Damage in High-Speed Turning of Inconel 718,โ Journal of Materials ProcessingTechnology, Vols. 192-193, pp. 139-146, 2007.
16. Pawade, R., Joshi, S. S., and Brahmankar, P., โEffect ofMachining Parameters and Cutting Edge Geometry on SurfaceIntegrity of High-Speed Turned Inconel 718,โ InternationalJournal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 48, No. 1, pp.15-28, 2008.
17. Ranganath, S., Guo, C., and Holt, S., โExperimental Investigationsinto the Carbide Cracking Phenomenon on Inconel 718Superalloy Material,โ Proc. of ASME 2009 InternationalManufacturing Science and Engineering Conference, pp. 33-39,2009.
18. Axinte, D. A., Andrews, P., Li, W., Gindy, N., Withers, P. J., andChilds, T. H. C., โTurning of Advanced Ni Based AlloysObtained via Powder Metallurgy Route,โ CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 55, No. 1, pp. 117-120, 2006.
19. Sharman, A. R. C., Hughes, J. I., and Ridgway, K., โAn Analysisof the Residual Stresses Generated in Inconel 718TM whenTurning,โ Journal of Materials Processing Technology, Vol. 173,No. 3, pp. 359-367, 2006.
20. Moussaoui, K., Mousseigne, M., Senatore, J., and Chieragatti, R.,โThe Effect of Roughness and Residual Stresses on Fatigue LifeTime of an Alloy of Titanium,โ The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology, Vol. 78, Nos. 1-4, pp.557-563, 2015.
21. Brinksmeier, E., Meyer, D., Huesmann-Cordes, A., and Herrmann,C., โMetalworking FluidsโMechanisms and Performance,โCIRP Annals, Vol. 64, No. 2, pp. 605-628, 2015.
22. Yuan, S., Yan, L., Liu, W., and Liu, Q., โEffects of Cooling AirTemperature on Cryogenic Machining of Ti-6Al-4V Alloy,โJournal of Materials Processing Technology, Vol. 211, No. 3, pp.356-362, 2011.
23. da Silva, R. B., Machado, ร. R., Ezugwu, E. O., Bonney, J., andSales, W. F., โTool Life and Wear Mechanisms in High SpeedMachining of Ti-6Al-4V Alloy with PCD Tools Under VariousCoolant Pressures,โ Journal of Materials Processing Technology,Vol. 213, No. 8, pp. 1459-1464, 2013.
24. Nandy, A., Gowrishankar, M., and Paul, S., โSome Studies on
High-Pressure Cooling in Turning of Ti-6Al-4V,โ InternationalJournal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 49, No. 2, pp.182-198, 2009.
25. Bordin, A., Sartori, S., Bruschi, S., and Ghiotti, A.,โExperimental Investigation on the Feasibility of Dry andCryogenic Machining as Sustainable Strategies when TurningTi6Al4V Produced by Additive Manufacturing,โ Journal ofCleaner Production, Vol. 142, pp. 4142-4151, 2017.
26. Pereira, O., Urbikain, G., Rodrรญguez, A., Fernรกndez-Valdivielso,A., Calleja, A., et al., โInternal Cryolubrication Approach forInconel 718 Milling,โ Procedia Manufacturing, Vol. 13, pp. 89-93, 2017.
27. Sun, S., Brandt, M., Palanisamy, S., and Dargusch, M. S., โEffectof Cryogenic Compressed Air on the Evolution of Cutting Forceand Tool Wear during Machining of Ti-6Al-4V Alloy,โ Journalof Materials Processing Technology, Vol. 221, pp. 243-254, 2015.
28. Machai, C. and Biermann, D., โMachining of ฮฒ-Titanium-AlloyTi-10V-2Fe-3Al under Cryogenic Conditions: Cooling withCarbon Dioxide Snow,โ Journal of Materials ProcessingTechnology, Vol. 211, No. 6, pp. 1175-1183, 2011.
29. Hong, S. Y., โEconomical and Ecological Cryogenic Machining,โJournal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 123, No.2, pp. 331-338, 2001.
30. Sun, Y., Huang, B., Puleo, D., and Jawahir, I., โEnhancedMachinability of Ti-5553 Alloy from Cryogenic Machining:Comparison with MQL and Flood-Cooled Machining andModeling,โ Procedia CIRP, Vol. 31, pp. 477-482, 2015.
31. Kaynak, Y., โEvaluation of Machining Performance in CryogenicMachining of Inconel 718 and Comparison with Dry and MQLMachining,โ The International Journal of Advanced ManufacturingTechnology, Vol. 72, NoS. 5-8, pp. 919-933, 2014.
32. Lee, I., Bajpai, V., Moon, S., Byun, J., Lee, Y., and Park, H. W.,โTool Life Improvement in Cryogenic Cooled Milling of thePreheated Ti-6Al-4V,โ The International Journal of AdvancedManufacturing Technology, Vol. 79, Nos. 1-4, pp. 665-673, 2015.
33. Wang, Z. and Rajurkar, K., โCryogenic Machining of Hard-to-Cut Materials,โ Wear, Vol. 239, No. 2, pp. 168-175, 2000.
34. Dhananchezian, M. and Kumar, M. P., โCryogenic Turning ofthe Ti-6Al-4V Alloy with Modified Cutting Tool Inserts,โCryogenics, Vol. 51, No. 1, pp. 34-40, 2011.
35. Dandekar, C. R., Shin, Y. C., and Barnes, J., โMachinabilityImprovement of Titanium Alloy (Ti-6Al-4V) via LAM andHybrid Machining,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 50, No. 2, pp. 174-182, 2010.
36. Feyzi, T. and Safavi, S. M., โImproving Machinability of Inconel718 with a New Hybrid Machining Technique,โ TheInternational Journal of Advanced Manufacturing Technology,Vol. 66, Nos. 5-8, pp. 1025-1030, 2013.
37. Park, K.-H., Yang, G.-D., Suhaimi, M., Lee, D. Y., Kim, T.-G., etal., โThe Effect of Cryogenic Cooling and Minimum Quantity
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 265
Lubrication on End Milling of Titanium Alloy Ti-6Al-4V,โJournal of Mechanical Science and Technology, Vol. 29, No. 12,pp. 5121-5126, 2015.
38. Azarhoushang, B. and Akbari, J., โUltrasonic-Assisted Drillingof Inconel 738-LC,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 47, Nos. 7-8, pp. 1027-1033, 2007.
39. Liao, Y. S., Chen, Y. C., and Lin, H. M., โFeasibility Study ofthe Ultrasonic Vibration Assisted Drilling of Inconel Superalloy,โInternational Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 47,Nos. 12-13, pp. 1988-1996, 2007.
40. Brehl, D. and Dow, T., โReview of Vibration-AssistedMachining,โ Precision Engineering, Vol. 32, No. 3, pp. 153-172,2008.
41. Sui, H., Zhang, X., Zhang, D., Jiang, X., and Wu, R.,โFeasibility Study of High-Speed Ultrasonic Vibration CuttingTitanium Alloy,โ Journal of Materials Processing Technology,Vol. 247, pp. 111-120, 2017.
42. Soutis, C., โFibre Reinforced Composites in Aircraft Construction,โProgress in Aerospace Sciences, Vol. 41, No. 2, pp. 143-151,2005.
43. Daniel, I. M. and Ishai, O., โEngineering Mechanics ofComposite Materials,โ Oxford University Press, 1994.
44. Chae, H. G., Newcomb, B. A., Gulgunje, P. V., Liu, Y., Gupta,K. K., et al., โHigh Strength and High Modulus Carbon Fibers,โCarbon, Vol. 93, pp. 81-87, 2015.
45. Wang, D. H., Ramulu, M., and Arola, D., โOrthogonal CuttingMechanisms of Graphite/Epoxy Composite. Part I: UnidirectionalLaminate,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 35, No. 12, pp. 1623-1638, 1995.
46. Alizadeh Ashrafi, S., Miller, P. W., Wandro, K. M., and Kim, D.,โCharacterization and Effects of Fiber Pull-Outs in Hole Qualityof Carbon Fiber Reinforced Plastics Composite,โ Materials, Vol.9, No. 10, p. 828, 2016.
47. Sheikh-Ahmad, J., Urban, N., and Cheraghi, H., โMachiningDamage in Edge Trimming of CFRP,โ Materials andManufacturing Processes, Vol. 27, No. 7, pp. 802-808, 2012.
48. Hocheng, H. and Tsao, C., โThe Path Towards Delamination-Free Drilling of Composite Materials,โ Journal of MaterialsProcessing Technology, Vol. 167, Nos. 2-3, pp. 251-264, 2005.
49. Morrell, C. M. and Hampson, P. R., โPneumatically PoweredDrilling of Carbon Fibre Composites Using SyntheticBiodegradable Lubricating Oil: An Experimental Study,โAerospace, Vol. 5, No. 1, p. 9, 2018.
50. Ho-Cheng, H. and Dharan, C. K. H., โDelamination duringDrilling in Composite Laminates,โ Journal of Engineering forIndustry, Vol. 112, No. 3, pp. 236-239, 1990.
51. Jain, S. and Yang, D. C., โEffects of Feedrate and Chisel Edgeon Delamination in Composites Drilling,โ Journal of Engineeringfor Industry, Vol. 115, No. 4, pp. 398-405, 1993.
52. Piquet, R., Ferret, B., Lachaud, F., and Swider, P., โExperimentalAnalysis of Drilling Damage in Thin Carbon/Epoxy Plate UsingSpecial Drills,โ Composites Part A: Applied Science andManufacturing, Vol. 31, No. 10, pp. 1107-1115, 2000.
53. Rahmรฉ, P., Landon, Y., Lachaud, F., Piquet, R., and Lagarrigue,P., โAnalytical Models of Composite Material Drilling,โ TheInternational Journal of Advanced Manufacturing Technology,Vol. 52, Nos. 5-8, pp. 609-617, 2011.
54. Sheikh-Ahmad, J. Y., โMachining of Polymer Composites,โSpringer, 2009.
55. Hintze, W., Hartmann, D., and Schรผtte, C., โOccurrence andPropagation of Delamination during the Machining of CarbonFibre Reinforced Plastics (CFRPs)โAn Experimental Study,โComposites Science and Technology, Vol. 71, No. 15, pp. 1719-1726, 2011.
56. Babu, J., Sunny, T., Paul, N. A., Mohan, K. P., Philip, J., andDavim, J. P., โAssessment of Delamination in CompositeMaterials: A Review,โ Proceedings of the Institution ofMechanical Engineers, Part B: Journal of EngineeringManufacture, Vol. 230, No. 11, pp. 1990-2003, 2016.
57. Chen, W.-C., โSome Experimental Investigations in the Drillingof Carbon Fiber-Reinforced Plastic (CFRP) CompositeLaminates,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 37, No. 8, pp. 1097-1108, 1997.
58. Lambiase, F. and Durante, M., โMechanical Behavior ofPunched Holes Produced on Thin Glass Fiber Reinforced PlasticLaminates,โ Composite Structures, Vol. 173, pp. 25-34, 2017.
59. Heberger, L., Kirsch, B., Donhauser, T., Nissle, S., Gurka, M., etal., โInfluence of the Quality of Rivet Holes in Carbon-Fiber-Reinforced-Polymer (CFRP) on the Connection Stability,โProcedia Manufacturing, Vol. 6, pp. 140-147, 2016.
60. Persson, E., Eriksson, I., and Zackrisson, L., โEffects of HoleMachining Defects on Strength and Fatigue Life of CompositeLaminates,โ Composites Part A: Applied Science andManufacturing, Vol. 28, No. 2, pp. 141-151, 1997.
61. Jia, Z., Fu, R., Wang, F., Qian, B., and He, C., โTemperatureEffects in End Milling Carbon Fiber Reinforced PolymerComposites,โ Polymer Composites, Vol. 39, No. 2, pp. 437-447,2016.
62. Merino-Pรฉrez, J. L., Royer, R., Merson, E., Lockwood, A.,Ayvar-Soberanis, S., et al., โInfluence of Workpiece Constituentsand Cutting Speed on the Cutting Forces Developed in theConventional Drilling of CFRP Composites,โ CompositeStructures, Vol. 140, pp. 621-629, 2016.
63. Davim, J. P., Reis, P., and Antonio, C. C., โExperimental Studyof Drilling Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP)Manufactured by Hand Lay-Up,โ Composites Science andTechnology, Vol. 64, No. 2, pp. 289-297, 2004.
64. Sardinas, R. Q., Reis, P., and Davim, J. P., โMulti-ObjectiveOptimization of Cutting Parameters for Drilling Laminate
266 / March 2018 ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ
Composite Materials by Using Genetic Algorithms,โ CompositesScience and Technology, Vol. 66, No. 15, pp. 3083-3088, 2006.
65. Sorrentino, L., Turchetta, S., and Bellini, C., โA New Method toReduce Delaminations during Drilling of FRP Laminates byFeed Rate Control,โ Composite Structures, Vol. 186, pp. 154-164, 2018.
66. Rawat, S. and Attia, H., โCharacterization of the Dry High SpeedDrilling Process of Woven Composites Using MachinabilityMaps Approach,โ CIRP Annals, Vol. 58, No. 1, pp. 105-108,2009.
67. Armarego, E. and Zhao, H., โPredictive Force Models for Point-Thinned and Circular Centre Edge Twist Drill Designs,โ CIRPAnnals-Manufacturing Technology, Vol. 45, No. 1, pp. 65-70,1996.
68. Singh, I., Bhatnagar, N., and Viswanath, P., โDrilling of Uni-Directional Glass Fiber Reinforced Plastics: Experimental andFinite Element Study,โ Materials & Design, Vol. 29, No. 2, pp.546-553, 2008.
69. Durรฃo, L. M. P., Gonรงalves, D. J., Tavares, J. M. R., deAlbuquerque, V. H. C., Vieira, A. A., et al., โDrilling ToolGeometry Evaluation for Reinforced Composite Laminates,โComposite Structures, Vol. 92, No. 7, pp. 1545-1550, 2010.
70. Tsao, C. C., โPrediction of Thrust Force of Step Drill in DrillingComposite Material by Taguchi Method and Radial BasisFunction Network,โ The International Journal of AdvancedManufacturing Technology, Vol. 36, Nos. 1-2, pp. 11-18, 2008.
71. Feito, N., รlvarez, J. D., Cantero, J., and Miguรฉlez, M.,โInfluence of Special Tool Geometry in Drilling Woven CFRPsMaterials,โ Procedia Engineering, Vol. 132, pp. 632-638, 2015.
72. Murphy, C., Byrne, G., and Gilchrist, M., โThe Performance ofCoated Tungsten Carbide Drills when Machining Carbon Fibre-Reinforced Epoxy Composite Materials,โ Proceedings of theInstitution of Mechanical Engineers, Part B: Journal ofEngineering Manufacture, Vol. 216, No. 2, pp. 143-152, 2002.
73. Iliescu, D., Gehin, D., Gutierrez, M., and Girot, F., โModelingand Tool Wear in Drilling of CFRP,โ International Journal ofMachine Tools and Manufacture, Vol. 50, No. 2, pp. 204-213,2010.
74. Tsao, C. C. and Hocheng, H., โEffects of Exit Back-Up onDelamination in Drilling Composite Materials Using a Saw Drilland a Core Drill,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 45, No. 11, pp. 1261-1270, 2005.
75. Voss, R., Henerichs, M., and Kuster, F., โComparison ofConventional Drilling and Orbital Drilling in Machining CarbonFibre Reinforced Plastics (CFRP),โ CIRP Annals-ManufacturingTechnology, Vol. 65, No. 1, pp. 137-140, 2016.
76. Park, K.-H., Beal, A., Kwon, P., and Lantrip, J., โTool Wear inDrilling of Composite/Titanium Stacks Using Carbide andPolycrystalline Diamond Tools,โ Wear, Vol. 271, Nos. 11-12, pp.2826-2835, 2011.
77. Park, K.-H. and Kwon, P., โWear Characteristic on BAM CoatedCarbide Tool in Drilling of Composite/Titanium Stack,โ Int. J.Precis. Eng. Manuf., Vol. 13, No. 7, pp. 1073-1076, 2012.
78. Xia, T., Kaynak, Y., Arvin, C., and Jawahir, I., โCryogenicCooling-Induced Process Performance and Surface Integrity inDrilling CFRP Composite Material,โ The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology, Vol. 82, Nos. 1-4, pp.605-616, 2016.
79. Gupta, A., Ascroft, H., and Barnes, S., โEffect of Chisel Edge inUltrasonic Assisted Drilling of Carbon Fibre Reinforced Plastics(CFRP),โ Procedia CIRP, Vol. 46, pp. 619-622, 2016.
80. Liu, J., Zhang, D., Qin, L., and Yan, L., โFeasibility Study of theRotary Ultrasonic Elliptical Machining of Carbon FiberReinforced Plastics (CFRP),โ International Journal of MachineTools and Manufacture, Vol. 53, No. 1, pp. 141-150, 2012.
81. Geng, D., Zhang, D., Xu, Y., He, F., Liu, D., et al., โRotaryUltrasonic Elliptical Machining for Side Milling of CFRP: ToolPerformance and Surface Integrity,โ Ultrasonics, Vol. 59, pp.128-137, 2015.
82. Xu, W. and Zhang, L., โMechanics of Fibre Deformation andFracture in Vibration-Assisted Cutting of Unidirectional Fibre-Reinforced Polymer Composites,โ International Journal ofMachine Tools and Manufacture, Vol. 103, pp. 40-52, 2016.
83. Xu, J. and El Mansori, M., โExperimental Study on DrillingMechanisms and Strategies of Hybrid CFRP/Ti Stacks,โComposite Structures, Vol. 157, pp. 461-482, 2016.
84. Shyha, I. S., Soo, S. L., Aspinwall, D. K., Bradley, S., Perry, R.,et al., โHole Quality Assessment Following Drilling of Metallic-Composite Stacks,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 51, Nos. 7-8, pp. 569-578, 2011.
85. Isbilir, O. and Ghassemieh, E., โDelamination and Wear inDrilling of Carbon-Fiber Reinforced Plastic Composites UsingMultilayer TiAln/TiN PVD-Coated Tungsten Carbide Tools,โJournal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 31, No. 10,pp. 717-727, 2012.
86. Davim, J. P., Reis, P., and Antonio, C. C., โExperimental Studyof Drilling Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP)Manufactured by Hand Lay-Up,โ Composites Science andTechnology, Vol. 64, No. 2, pp. 289-297, 2004.
87. Xu, J., An, Q., Cai, X., and Chen, M., โDrilling MachinabilityEvaluation on New Developed High-Strength T800s/250f CFRPLaminates,โ Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 14, No. 10, pp.1687-1696, 2013.
88. Liu, D., Tang, Y., and Cong, W., โA Review of MechanicalDrilling for Composite Laminates,โ Composite Structures, Vol.94, No. 4, pp. 1265-1279, 2012.
89. Brinksmeier, E. and Janssen, R., โDrilling of Multi-LayerComposite Materials Consisting of Carbon Fiber ReinforcedPlastics (CFRP), Titanium and Aluminum Alloys,โ CIRPAnnals-Manufacturing Technology, Vol. 51, No. 1, pp. 87-90,2002.
ํ๊ตญ์ ๋ฐ๊ณตํํ์ง ์ 35๊ถ ์ 3ํธ March 2018 / 267
90. Montoya, M., Calamaz, M., Gehin, D., and Girot, F.,โEvaluation of the Performance of Coated and UncoatedCarbide Tools in Drilling Thick CFRP/Aluminium AlloyStacks,โ The International Journal of Advanced ManufacturingTechnology, Vol. 68, Nos. 9-12, pp. 2111-2120, 2013.
91. Wang, C.-Y., Chen, Y.-H., An, Q.-L., Cai, X.-J., Ming, W.-W.,et al., โDrilling Temperature and Hole Quality in Drilling ofCFRP/Aluminum Stacks Using Diamond Coated Drill,โ Int. J.Precis. Eng. Manuf., Vol. 16, No. 8, pp. 1689-1697, 2015.
92. Shyha, I., Soo, S. L., Aspinwall, D., Bradley, S., Perry, R., etal., โHole Quality Assessment Following Drilling of Metallic-Composite Stacks,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 51, Nos. 7-8, pp. 569-578, 2011.
93. Zitoune, R., Krishnaraj, V., Almabouacif, B. S., Collombet, F.,Sima, M., et al., โInfluence of Machining Parameters and NewNano-Coated Tool on Drilling Performance of CFRP/Aluminium Sandwich,โ Composites Part B: Engineering, Vol.43, No. 3, pp. 1480-1488, 2012.
94. Zitoune, R., Krishnaraj, V., and Collombet, F., โStudy ofDrilling of Composite Material and Aluminium Stack,โComposite Structures, Vol. 92, No. 5, pp. 1246-1255, 2010.
95. Ramulu, M., Branson, T., and Kim, D., โA Study on theDrilling of Composite and Titanium Stacks,โ CompositeStructures, Vol. 54, No. 1, pp. 67-77, 2001.
96. Davies, M. A., Ueda, T., Mโsaoubi, R., Mullany, B., andCooke, A. L., โOn the Measurement of Temperature inMaterial Removal Processes,โ CIRP Annals, Vol. 56, No. 2, pp.581-604, 2007.
97. Brinksmeier, E., Fangmann, S., and Rentsch, R., โDrilling ofComposites and Resulting Surface Integrity,โ CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 60, No. 1, pp. 57-60, 2011.
98. Shyha, I., Aspinwall, D. K., Soo, S. L., and Bradley, S., โDrillGeometry and Operating Effects when Cutting Small DiameterHoles in CFRP,โ International Journal of Machine Tools andManufacture, Vol. 49, Nos. 12-13, pp. 1008-1014, 2009.
99. Fang, Q., Pan, Z.-M., Han, B., Fei, S.-H., Xu, G.-H., et al., โAForce Sensorless Method for CFRP/Ti Stack InterfaceDetection during Robotic Orbital Drilling Operations,โMathematical Problems in Engineering, Vol. 2015, Article ID:952049, 2015.
100. Neugebauer, R., Ben-Hanan, U., Ihlenfeldt, S., Wabner, M., andStoll, A., โAcoustic Emission as a Tool for Identifying DrillPosition in Fiber-Reinforced Plastic and Aluminum Stacks,โInternational Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.57, pp. 20-26, 2012.
101. Sanda, A., Arriola, I., Navas, V. G., Bengoetxea, I., andGonzalo, O., โUltrasonically Assisted Drilling of Carbon FibreReinforced Plastics and Ti6Al4V,โ Journal of ManufacturingProcesses, Vol. 22, pp. 169-176, 2016.
102. Dahnel, A. N., Ascroft, H., and Barnes, S., โThe Effect ofVarying Cutting Speeds on Tool Wear during Conventional andUltrasonic Assisted Drilling (UAD) of Carbon Fibre Composite(CFC) and Titanium Alloy Stacks,โ Procedia Cirp, Vol. 46, pp.420-423, 2016.