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소개글

[기계공학] 복합재료에 대한 자료입니다.

목차

1. 복합재료의 종류
2. 복합재료의 재조 방법
3. 복합재료의 접합기술
4. 복합재료의 파괴형태
5. 결과및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

(1)복합재료 접합기술

현재 복합재료와 강철 및 알루미늄 재료를 접합하는 방법으로서 기계적인 접합방법과 접착제에 의한 접합방법의 두 가지 방법이 사용되고 있다.
기계적인 접합방법의 경우에는 복합재료의 섬유에 손상을 입힐 가능성이 많고 피로특성이 좋지 않은 것으로 알려져 있고, 접착제에 의한 접합방법은 복합재료와 금속재료에 구멍 가공을 할 필요가 없을 뿐 아니라 많은 장점을 지니고 있어서 사용이 증가하는 추세에 다. 접착제에 의한 접합방법의 여러 가지 장점에도 불구하고 부품의 제조 후에 접착제를 이용한 접합공정을 수행해야 하기 때문에 제작공정이 복잡해져서 생산비용이 많이 가한다는 단점을 가지고 있다. 즉, 복합재료를 이용한 구조물을 제작하기 위해서는 제작과정이 매우 복잡하고 수작업을 거쳐야 하는 경우가 많아서 제조경비가 제작비용의 많은 부분을 차지하게 된다. 그러므로, 제작공정을 자동화하고 단순화하는 것이 복합재료 제품의 생산단가를 낮추는 가장 큰 방법의 하나라고 할 수 있다.

동시경화 조인트에 의한 접합방법은 복합재료의 제조 시 흘러나오는 여분의 레진을 접착제로 사용하여 복합재료 부품의 제작공정(경화공정)과 다른 제품과의 접합공정을 동시에 수행할 수 있어서 제품생산의 공정을 줄일 수 있는 장점이 있다. 복합재료-복합재료간의 부품 결합뿐만 아니라 복합재료-기타 재료간의 결합에도 쉽게 응용될 수 있어서 복합재료를 사용한 제품의 생산방법으로써 특히 유용하다.

복잡한 형상의 부품일수록 한 번의 제조공정을 통해 완제품을 생산하는 것이 제품의 생산단가를 낮추는 좋은 방법으로 알려져 있는데 동시경화 조인트에 의한 부품간 결합 방법은 크게 기여할 것으로 생각된다. 현재 자동차의 부품으로써 복합재료를 사용한 부품의 숫자가 늘어나고 있는 추세이므로 동시경화 조인트를 이용한 생산 방법을 이용한다면 제조공정의 수를 크게 줄일 수 있어서 생산단가를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.


동시 경화 조인트는 제조상의 간편한 특성으로 인해 일반적인 접합제에 의한 접합방법에 비해 몇 가지 장점을 가진다. 첫째, 접착제에 의한 접합방법의 경우 피접합물인 금속재료 뿐 아니라 복합재료에도 표면처리를 해야 하지만 동시 경화 조인트의 경우에는 복합재료의 경화공정 중에 접합 작업이 이루어지므로 금속재료에만 표면처리를 하면 된다. 둘째, 접착제에 의한 접합방법이 접착제를 사용하여 접합해야 하므로 복합재료를 제조한 후에 접합과정이 이루어지는데 반해 동시 경화 조인트의 경우에는 복합재료를 경화하는 중에 빠져 나오는 수지를 이용하여 복합재료 제조 및 복합재료와 금속재료 간의 접합공정이 동시에 이루어지므로 제조공정이 간편하다고 할 수 있고 따로 접착제가 필요 없다는 장점이 있다. 셋째, 동시 경화 조인트는 복합재료를 경화하는 중에 빠져 나오는 수지를 접착제로서 사용하기 때문에 접착제의 특성이 수지의 특성과 같아 동시 경화 조인트의 설계 및 해석이 용이하다. 이와 같은 이유로 동시 경화 조인트는 복합재료를 이용한 구조물의 접합공정을 간편하게 해 줄 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 줄일 수 있어서 복합재료의 효과적인 접합공정이라 할 수 있다. 동시 경화 조인트는 새로운 제품의 제조공정 뿐만 아니라 운전 중 파괴된 구조물의 수리 및 보수(Repair)에도 응용할 수 있다.

(2)복합재료의 파괴형태






적층각 별로의 파괴 양상을 보면 시각적으로 좌굴이 모든 것들에서 동일한 형태로 나타났으며, 좌굴이후 모서리부분이 먼저 파괴되는 것이 관찰되었다. 특히 0도의 경우는 다른 것과 달리 위의 그림에 보이는 것과 같이 한 번에 파괴가 일어났다.

최대하중은 45도가 가장 크게 나오고 평균하중은 60도에서 가장 크게 나왔다. 최대하중과 평균하중이 다른 것에 비해 낮은 0도와 90도를 (0/90)4로 적층하여 실험하여 보았는데 최대하중은 45도 다음으로 크고 평균하중은 다른 것들에 비해 상당히 큰 값을 나타내어 45도 보다 좋은 결과를 나타내었다.

4. 고찰 및 요약된 결론

최근 들어 금속재료가 보다 더 적합한 재료를 복합의 형태로 재료를 제조하는 경우를 자주 보게 된다. 그것들의 대부분은 최첨단 기술의 중심이다. 복합재료라는 개념은 앞으로 차세대를 이끌어갈 공학도에게 중요한 개념이다. 복합재료를 연구하고 사용함으로써 기존의 것들을 개선한고 미래에 더 발전된 것들을 이룰 수 있다. 그러기에 기계공학도로서 상당히 필요한 실습 시간이었다.
복합재료의 결과물을 직접 보지는 못했지만 이전에 재작한 재료를 보았다. 실패한 재료와 완성된 재료를 비교해보았는데 실패원인 으로는 복합재료 성형시 재료와 재료를 롤러로 눌러 붙이는 작업시 탄소 섬유 사이에 공기가 완전히 빠져 나오지 못한 것이 주원인으로 판단된다. 또한 진공팩 성형시 녹은 에폭시가 충분히 녹아 나와야 하는데 그렇지 못 했기 때문일 수 도 있을 것이다.
또한, 복합재료는 파괴가 일어나기 전까지 항복이 일어나지 않는 특성이 있기 때문에 설계시 이를 충분히 고려해야한다.

5. 참고문헌

참고문헌

http://imsl.kaist.ac.kr/intro.htm(과학기술대 지능형 재료 및 시스템 연구실 홈페이지)
http://www.camp.re.kr/r_camp(한국기계연구원 재료기술연구소)
복합재료 사각튜브의 압축에너지 특성 논문(최윤호 외2명, 건국대학교 항공우주공학과)
탄소체 복합재료( 김융암 저)

태그 복합재료, 기계공학, 기지재

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