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초저온 냉각방식을 적용한 기계 가공 공정의 최근 개발동향

전문가 제언: ○ 본 연구는 초저온 냉각제(cryogenic coolant)로서 액체질소의 적용방법과 효과에 대하여 설명한다. 초저온 냉각(cryogenic cooling)은 금속 절삭 공정에서 가장 선호하는 방법으로서 절삭부위의 온도를 낮추어 공구 마모를 줄이고 공구수명을 연장할 수 있다. 절삭공구 및 가공물 재료, 절삭온도, 공구마모 및 공구수명, 표면조도 및 치수변형, 마찰 및 절삭력 등 중요인자들의 상호 관련성에 대해 실험적 방법으로 분석하였다.

○ 연성재료로부터 부서지기 쉬운 경질재료에 이르기까지 거의 모든 재료를 대상으로 여러 가지 절삭공구를 사용하여 초저온 냉각방식으로 기계 가공 실험을 수행하였으며 현재까지는 대부분 철강 재료의 선삭가공에 관한 연구에 집중되어 왔다. 향후에는 비철금속, 비금속 및 복합재료를 대상으로 밀링공정 및 드릴 가공 공정 등 다양한 기계 가공 공정에 초저온 냉각방식을 적용하는 실험을 추가로 수행할 필요가 있다.

○ 기계 가공 공정에서 초저온 냉각방식을 적용할 경우 건식가공 및 기존의 냉각방식과 비교하여 공구수명, 표면 조도 및 치수정밀도가 향상되고, 절삭온도와 에너지 소비량이 감소하여 생산성이 증대한다. 이는 절삭부위에 적합한 기계가공 온도를 유지하여 공구 마모를 감소함으로써 얻어낼 수 있는 특징 중 하나이다.

○ 지난 60년 동안 금속절삭 가공 분야에 초저온 냉각방식을 적용하기 위한 연구가 수행되어 왔지만, 적용방법에 관한 활발한 연구와 뚜렷한 성과는 최근 10년 동안에 달성되었다. 국내에는 이 분야의 연구가 미흡한 수준이지만 환경적으로 안전하고, 작업자 건강을 보다 안전하게 유지하기 위하여 액체질소(liquid nitrogen)와 초저온 가공기술의 개발에 기업과 연구소가 적극적으로 참여하기 기대한다.

저자: Yakup Yildiz, Muammer Nalbant
자료유형: 학술정보