담금질을 포함한 열처리 공정의 유한요소 해석과 시뮬레이션(Finite element analysis and simulation of quenching and other heat treatment processes)

전문가 제언

□ 열처리 작업 공정과 관련된 변태기구와 열전도 및 탄소성 응력, 열분석과 미세조직 분석, 변형, 그리고 잔류응력 등의 거동을 예측하고 분석하는데 유한요소법 등을 이용하는 수치계산법 등을 포함하는 전산 시뮬레이션 프로그램 기술이 폭넓게 이용되고 있다.

□ 현재 전산 시뮬레이션 프로그램 기술은 컴퓨터의 성능이 획기적으로 개선되면서 원자단위 거동을 이해하기 위한 연구에 광범위하게 사용되고 있으며, 소재/소자의 규모가 nano-scale로 작아지면서 그 연구수요가 폭발적으로 증가하고 있다.

□ 전산 시뮬레이션 프로그램은 다루는 대상의 크기에 따라 Quantum modelling, Atomic modelling, Continuum modelling으로 구분 되는데 이 중에서 Continuum modelling(CM) 시뮬레이션은 상태도(phase diagram), 유한요소 계산, continuum mechanics, Maxwell 방정식 계산 등에 많이 사용되고 있다.

□ 나노/IT/BT/ET 분야의 차세대 소재 특성의 개발과 연구에 전산 시뮬레이션 기술이 필수적으로 이용됨에 따라 TMS 2003 International Conference에서 phase field method를 이용하여 합금 소재에 대한 열처리 공정을 전산 시뮬레이션 프로그램으로 연구한 결과가 발표되는 등 미국과 일본, 유럽에서는 체계적으로 연구개발이 진행 중이며 국제학술대회 등을 통해 연구결과들이 많이 발표되고 있다.

□ 이와 같은 해외의 활발한 연구 활동을 볼 때, 국내의 첨단소재의 품질을 확보하고 대외경쟁력을 높일 수 있도록 열처리 공정을 포함한 생산기반 기술 분야에 대한 전산 시뮬레이션 프로그램 연구수준을 향상시키도록 적극적으로 연구개발에 참여하고 이에 대한 국가적인 적극적인 지원과 육성이 필요하다.

□ 표면경화 분야의 경우는 철강 재료의 A1 변태온도인 723℃보다 낮은 온도에서 처리하여 소재의 상변태가 일어나지 않고 팽창이나 수축이 발생하지 않아 치수의 변화가 없는 장점을 지닌 가스 질화법, 플라스마 질화법 등에 대해서도 전산 시뮬레이션 프로그램을 활용하는 것이 필요하다.

□ 스웨덴의 Linkoping Institute of Technology에서 1976년부터 2001까지 발표된 담금질, 경화, 풀림, 뜨임, 침탄/질화처리에 대한 유한요소 분석과 시뮬레이션 관련 논문을 수집하여 부록에 정리한 350여 편의 기술논문은 열처리 공정의 전산 시뮬레이션 프로그램을 연구 및 개발하는데 매우 유익한 자료이다.

저자

Mackerle, Jaroslav

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2003

권(호)

27(3)

잡지명

Computational Materials Science

과학기술
표준분류

재료

페이지

313~332

분석자

김*태

분석물

• 담금질을 포함한 열처리 공정의 유한요소 해석과 시뮬레이션.pdf [212,416 byte]

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