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숏피닝으로 스프링강의 굽힘 피로한도 향상과 표면 결함 무해화

전문가 제언: ○ 재료의 파괴는 일시에 가해진 인장이나 충격으로 이루어지는 것이 아니고 미세균열이 반복되는 피로에서 균열이 성장하여 파괴되는 것으로 이 미세 균열에 대한 연구가 집중되고 있다.

○ 부품 설계 시 고려되는 금속의 고강도화는 부품의 경량화를 실현시킴으로서 재료와 연료 절감이라는 이점을 갖고 있다. 그러나 고강도화에는 금속표면과 내부 결함에 의하여 항복응력 이하의 응력에서 균열이 개시되고 서서히 균열이 성장하여 최종적으로 금속이 파괴되는 경향이 높다.

○ 항공기, 선박, 교량, 자동차 등 모든 보안품의 설계 시 미세 균열이 있다는 가정 하에 설계를 하게 되고 이에 대한 구조역학을 계산하게 된다. 금속에서는 비금속 개재물을 제외하고 모든 결함은 표면에 존재하게 되므로 표면 결함을 제거하고 표면부위의 피로강도를 높이기 위한 가공방법으로 숏피닝 가공방법을 선택하려는 연구가 많이 진행되고 있다.

○ 쇼트볼에 의해 타격된 금속표면은 요철면을 이루게 되고 그 깊이는 0.13~0.16㎜정도로 가공경화 층과 압축잔류 응력층을 이루게 된다. 경화층은 피로강도에 영향을 크게 주지 않지만 압축잔류응력은 피로강도에 큰 영향을 준다.

○ 숏피닝 가공에 대한 연구의 중요성이 인식되고 있어 숏피닝의 가공조건, 쇼트볼 선정, 압축잔류응력, 피로강도 등 다양한 연구가 진행되고 있다.

○ 국내에서는 숏피닝 가공에 의하여 형성되는 금속표면부의 압축잔류응력에 대한 체계적인 연구가 미흡한 실정이다. 재료가 고강도화됨에 따라 이 분야의 연구는 더욱 추진해야 할 분야라고 생각한다.

저자: TAKAHASHI Fumio, TANGE Akira, ANDO Kotoji
자료유형: 학술정보