신소재프로세스공학 설계 보고서 A+

목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 크랭크샤프트

Ⅲ. 재료
1. 크랭크샤프트 재료 조건
2. 재료 선정

Ⅲ. 제조 공정
1. 공정 방법
2. Mechanical Alloying
3. Continuous compaction - Double action press
4. 단조(Forging) 공정
5. 열처리

Ⅳ. 참고

본문내용

Ⅰ. 개요
크랭크샤프트에 대해 알아보고 설계할 크랭크샤프트의 종류와 크기를 선정한다. 크랭크샤프트의 재료에 맞는 금속들을 찾아보고 특성을 조사 후 그 중 가장 알맞은 금속을 선택한다. 선택된 재료의 특성에 맞는 가공 전반의 공정을 설계한다. 각 가공공정마다 그에 알맞은 변수를 생각하고 그에 따른 타당한 이유를 설명한다.

Ⅱ. 크랭크샤프트
크랭크샤프트(crankshaft), 즉 크랭크축은 크랭크와 연결되어 각 실린더의 동력행정에서 발 생한 피스톤의 직선 운동을 커넥팅 로드를 통해 회전 운동으로 변환시키는 기계이다. 회전토크의 대부분을 플라이휠(flywheel)을 통하여 클러치에 전달한다. 동력행정 이 외의 행정에서는 역으로 피스톤에 운동을 전달하기도 한다. 이 설계 보고서에서는 고가용의 경주용차나 슈퍼카가 아닌 일반 자동차 크랭크샤프트를 설계한다.
또한 길이 3655mm, 넓이 1560mm, 높이 2304mm 크기와 아래 그림과 같은 4실린더 형의 일체식으로 된 크랭크샤프트를 제조할 것이다.

Ⅲ. 재료
1. 크랭크샤프트 재료 조건
커넥팅로드와 피스톤은 크랭크축에 의해 매 행정마다 가속/감속을 교대로 반복한다. 따라서 크랭크축에는 큰 가속력이 작용하며, 이 외에도 원심력이 작용한다. 또한 기관 실린더의 폭발력을 받아 고속 회전을 하기에 휨과 비틀림에 강도가 좋아야 한다. 또한 회전진동으로 발생하는 반복하중에 대비한 내피로성 또한 좋아야한다. 충격 등에 대비한 인성, 높은 온도의 엔진 속에서 작동하므로 고온에서 안전할 수 있도록 내열성이 필요하다. 그리고 마찰부분, 즉 저널(journal)들은 추가적으로 마멸되므로 마모에 대비한 내마모성, 경도 또한 높아야하므로 경도를 높일수 있는 열처리인 표면강화가 쉬워야 한다.

2. 재료 선정
여러 가지 조건을 충족시켜야 하는 재료인만큼 단일 금속보단 합금을 위주로 선택지를 조사해봤다. 합금강 , 알루미늄 합금, 티타늄 합금으로 범주를 정하고 이 중에서 위 Ⅱ.1에서의 조건을 충족하는 금속을 찾아보도록 한다.

참고 자료

A. Popovich(2013), Development of Fe-Cr-Ni-Mn-N High-Alloyed Powder, Mechanical, Alloying Anatoly
Allen Gibbs Gray(1973), Metal Progress Databook, American Society for Metals
German, Randall M(1984), Powder metallurgy science Princeton,N.J.:Metal Powder Industries Federation
Kalpakjian Serope, Manufacturing processes for engineering materials, London : Pearson-Prentice
신정호,류영주,김병욱,고인용,이오연(2012), 직접Quenching 열간 단조용 비조질강의 기 계적 성질에 미치는 Quenching온도 및 냉각속도의 영향, 한국재료학회지
추현식, 박종건, 권해웅(1993), 분말야금학, 원창출판사