기술 보고서 2022 No.9
당사 제품의 바카라 하는 법 신뢰성을 지원하는 기술 소개
~피착재 표면 처리·바카라 하는 법 내열 평가·바카라 하는 법 해석 기술~

2023년 2월 6일

배경 및 과제

우리의 주요 제품인 모터 자석 고정 및 엔코더 디스크 고정、바카라 하는 법 접합이 사용 중。바카라 하는 법 접합은 볼트 체결과 같은 기계적 결합에 비해、경량화、강성 향상、가공 작업의 단순화 등 많은 특징을 가진 접합 방법입니다。모터의 소형화 및 고출력화가 진행되는 중、안정된 바카라 하는 법 성능과 높은 신뢰성을 얻으려면、바카라 하는 법의 과제인 강도의 변동이나 고온 사용 시의 강도 저하에 대한 대응이 지금까지 이상으로 요구됩니다。또 최근에는、바카라 하는 법 메커니즘 해명 및 고신뢰성 설계를 위해、CAE(Computer Aided Engineering)에 의한 바카라 하는 법 강도 및 파괴 거동 예측 수요가 증가하고 있습니다。 이런 배경을 받음、우리는 대학과 협력하면서、안정된 바카라 하는 법 성능과 높은 신뢰성을 지원하는 최첨단 기술 개발에 최선을 다하고 있습니다。이전 중、이하 3가지 기술을 소개합니다。
① 강도 편차 저감을 위한 피착재의 표면 처리 기술
② 고온 사용시의 바카라 하는 법 특성을 평가하는 내열 평가 기술
③ 바카라 하는 법부의 파괴 거동을 예측하는 바카라 하는 법 해석 기술

바카라 하는 법 메커니즘 및 파괴 형태

接着メカニズム
그림 1 바카라 하는 법 메커니즘

接着剤の破壊形態
그림 2 바카라 하는 법제의 파괴 형태

그림 1은 바카라 하는 법 메커니즘을 보여줍니다。바카라 하는 법이란 '바카라 하는 법제를 중재'、기계적、물리적 또는 화학적 힘으로 두 면이 결합된 상태'로 정의됨、바카라 하는 법력을 강화하려면 바카라 하는 법제와 피착재 사이의 거리가 가까울수록 좋기 때문에、젖음성^※1이 중요합니다。바카라 하는 법제의 파괴 형태로서 응집 파괴와 계면 파괴가 있다、또한 혼합 파괴로 분류됩니다(그림 2)。바카라 하는 법 신뢰성을 확보하기 위해 바카라 하는 법제의 내열성에 영향을 주는 점탄성 및 유리 전이 온도^※2, 크리프 특성^※3을 고려한 평가가 필요합니다.

※1 젖음성이란
피착재 표면에 바카라 하는 법제를 쉽게 부착할 수 있음
※2 유리전이온도란
바카라 하는 법제가 부드러운 고무 상태에서 단단한 유리 상태로 변하는 온도
※3 크리프 특성이란
바카라 하는 법제가 지속적인 하중으로 점차 변형될 것

바카라 하는 법 신뢰성을 지원하는 기술 ~ 이니셔티브 예제 소개

① 강도 편차 저감을 위한 피착재의 표면 처리 기술

신뢰성 있는 바카라 하는 법을 실현하려면、바카라 하는 법 강도가 높을 뿐만 아니라 강도의 편차가 작아야 합니다。편차가 크면 바카라 하는 법 강도의 안전율을 크게 설정해야 하기 때문에、지금까지 설계 시 허용 강도를 크게 추정했습니다。
금속 표면은 유지 및 산화물과 같은 오염물로 덮여 있습니다、바카라 하는 법제와의 습윤성을 향상시키려면、이 오염물을 제거하고 표면 장력을 증가시켜야 합니다。강도 변화를 줄이기 위해、이 피착재 표면에 초점을 맞춘、일반적인 탈지 처리뿐만 아니라 표면 처리에 의한 바카라 하는 법제와의 젖음성을 개선함으로써、이 효과를 확인했습니다。
예:、용제 탈지된 알루미늄 판 표면에의 바카라 하는 법에 비해 UV 조사나 블라스트 처리^※4하면 안정적인 바카라 하는 법 강도를 얻을 수 있습니다。이와 같이 금속에 대해 안정한 바카라 하는 법 강도를 얻으려면、물리적 또는 기계적으로 표면의 산화막을 제거해야 합니다。또한 바카라 하는 법제나 금속에 비해 표면 장력이 낮은 수지에 대해서는、젖음성을 향상시키기 위해 극성 관능기^※5을 도입하기 위한 표면 개질 처리가 유효합니다。예:、난접한 수지 표면에 산소 플라즈마를 조사하여、강도의 변동 감소뿐만 아니라 바카라 하는 법 강도의 향상도 도모할 수 있습니다(그림 3)。

이 방법으로 당사에서는、신규 재료나 이종 재료 등을 바카라 하는 법하는 용도에 있어서、바카라 하는 법 강도 편차를 줄이는 방법으로、각 피착재에 최적의 표면 처리를 적용하고 있습니다。

알루미늄 표면 처리 및 바카라 하는 법 강도
수지에 대한 표면 처리 및 바카라 하는 법 강도

그림 3 소재별 표면 처리와 바카라 하는 법 강도

② 고온 사용 시 바카라 하는 법 특성을 평가하는 내열 평가 기술

接着強度と弾性率の温度特性
그림 4 바카라 하는 법 강도와 탄성률의 온도 특성

바카라 하는 법부의 내열 온도는 바카라 하는 법제의 유리 전이 온도와 피착체 계면의 밀착성 모두에 영향을 받기 때문에、바카라 하는 법제와 피착체가 다르면 내열성도 바뀝니다。
당사에서는 바카라 하는 법부의 내열성을 바카라 하는 법 강도와 동적 점탄성에 의해 평가하고 있습니다。

바카라 하는 법 강도 평가

바카라 하는 법 강도에 탄성률의 온도 변화를 겹친 곳、강도 감소는 바카라 하는 법제의 내열성을 나타내는 유리 전이 온도보다 저온 영역에서 부드럽게 발생하는 것으로 나타났습니다。또한 탄성률의 온도 상승에 대한 저감율이 변화하기 시작하는 변곡점 근처에서 파괴 형태가 응집 파괴에서 계면 파괴로 변화해 나가는 것도 알 수 있다、강도 저하는 바카라 하는 법 계면의 밀착성 저하가 요인이 되는 것으로 생각됩니다(그림 4)。

동적 점탄성 평가

많은 바카라 하는 법제는 탄성 요소와 점성 요소를 결합한 점탄성체로、외부의 힘에 대해 스프링과 도어 클로저(대시 포트)를 결합한 것과 같은 기계적 특성을 나타냅니다。순발적인 힘이라면 탄성 요소에만 작용하여 변형、힘을 제외하면 되돌아갑니다만、계속적인 힘이 가해질 때、점성 요소를 점점 변형시켜 가는 원래 형태로 돌아오지 않습니다。크리프^※3은 하중이 크다、그리고 온도가 높을수록 발생합니다(그림 5)。
이렇게、크리프 변형으로 인한 강도 저하로 인해 파괴가 발생할 수 있기 때문에、동적 점탄성이 내열성을 고려할 때 중요한 요소로 평가하고 있습니다。그 평가 방법으로서 당사에서는、대학과 협력하여、마스터 커브로부터 크리프에 의한 응력 완화를 추정하고 있습니다(그림 6)。

接着剤の弾性要素と粘性要素のメカニズム
그림 5 바카라 하는 법제의 탄성 요소와 점성 요소의 메커니즘

외력에 의해 일정한 변형을 주었을 때、시간이 지남에 따라 변형이 가해진 상태에서도 응력이 완화되어 탄성률이 변화합니다。데이터는 일정 온도에서 완화 곡선으로 측정되지만、다른 온도의 응력 완화 곡선의 시간축을 어긋나게 겹쳐지는 것이 경험적으로 알려져 있습니다、이것을 온도-시간 환산법이라고 합니다。지금、110℃의 응력 완화 곡선을 기준으로 하여 오른쪽으로 뻗어나가도록 120~160℃의 곡선을 겹치면 하나의 마스터 커브에 합성할 수 있습니다。이 마스터 곡선으로부터 110℃에서 수년이 경과할 때까지의 응력 완화를 추정할 수 있습니다。

マスターカーブからクリープによる応力緩和の推定結果
그림 6 마스터 커브로부터 크리프에 의한 응력 완화의 추정 결과

③ 바카라 하는 법부의 파괴 거동을 예측하는 바카라 하는 법 해석 기술

CZMの概念
그림 7 CZM의 개념^※6

DCB試験概要と試験結果
그림 8 DCB 시험 개요 및 시험 결과

제품 개발 과정에서、시제품 실험 전 단계에서 제품의 강도와 강성、파괴 모드를 예측하는 수단으로 CAE 분석이 널리 사용됩니다。근래 CAE의 발달에 따라 바카라 하는 법 접합부의 해석 모델화가 가능해진다、그 중에서도 파괴역학에 기초한 해석 기법 중 하나인 CZM(Cohesive Zone Model)이 대표적인 기법이 되고 있습니다。CZM은 균열 팁 근처의 영역을、균열이 닫히는 방향으로 결합력이 작용하는 영역으로 표현함으로써、바카라 하는 법제의 손상 개시로부터 재료의 분리에 이르기까지의 파괴 과정을 모의할 수 있습니다(그림 7)。결합력은、DCB(Double Cantilever Beam) 시험에 의해 요구됨、균열 진전 시 손실되는 에너지인 “에너지 해방율 G_IC”를 사용하여 평가합니다(그림 8).

당사에서는、대학과의 기술 협력을 통해、CZM을 이용한 바카라 하는 법 접합 분석 기술을 구축했습니다。금속 끼리 결합된 바카라 하는 법 시편에서、바카라 하는 법부에 CZM 모델을 적용하여 실측 결과에 대해 정확하게 분석할 수 있습니다(그림 9)。

CZMを用いた接着接合解析結果
그림 9 CZM을 이용한 바카라 하는 법 접합 해석 결과

※4 블라스트 처리란
입자나 분체를 분사하여 피착재 표면의 조화나 연삭하는 가공 처리
※5 극성 관능기란
분극하고 바카라 하는 법제와의 화학 반응을 갖는 결합 구조
※6 CZM의 개념 참고 자료
Y.Sekiguchi, J. Adhesion Soc. JPN., 56,447(2020).

향후 전망

바카라 하는 법 신뢰성을 확보하기 위해 당사에서 작업하는 표면 처리 기술 및 내열 평가 기술、바카라 하는 법 분석 기술에 대해 소개했습니다。향후、이 기술은 당사 서보 모터의 자석 바카라 하는 법 신뢰성 설계에 적용될 예정입니다。
이번에 소개한 기술은 문제 해결을 위한 예입니다、바카라 하는 법 신뢰성을 더욱 향상시키기 위해、바카라 하는 법 설계 및 바카라 하는 법 작업、신뢰성 평가 및 CAE 분석 등 각 요소 기술의 연계를 보다 진행해 나가겠습니다。

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