Shear Blade 개발

funder : 산업자원부 ○ 현재 사용제품의 요구특성파악 - 실제 Blade의 사용온도 측정 - 고온마모현상분석 - 작업조건분석 ○ 외산품의 특성 분석 - 재질 및 미세조직 분석 - 상온 및 고온 기계적 성질분석(경도, 강도, 인성등) - 고온 내마모 특성 시험 - 가공정도분석 ○ 재질선택 및 제조공정수립 ○ 가공공정연구(KIMM 관련 연구부서와 외주가공 협력업체) ○ 열처리 및 재질에 따른 미세조직 제어법 연구 - SKH 9을 중심으로 탄화물크기, 형태, 양 및 Matrix의 martensite 형상을 중심으로 연구 - 염욕, 분위기 개스 및 진공열처리 비교 ○ 시제품의 상온 및 고온기계적 성질 - 미세조직과 기계적 특성 (경도, 강도, 인성등)과의 상호 관계 연구 - 고온내마모 특성 연구 ○ Shear Blade 냉각 System 연구 - Shear Blade 설계 변경 ○ SKH 9 대체 소재 연구 - Stellite - Ni-aluminide계 금속간 화합물 - Superalloy (Ni기 합금) - 기타 고온 내마모용 소재 ○ 고온 내마모용 소재 육성 용접용 연구 ○ SKH 9 소재를 중심으로 특성 향상 방안 연구 - 외산품 비교 연구 - 최적 미세조직 제어 - 고온 내마모시험평가 기술 확립 ○ SKH 9 대체 소재 ○ Shear Blade 설계변경 ○ Shear Blade 육성 용접

HK40 내열강의 원심 주조품 개발

funder : 산업자원부(1) 제1차년도 ○ HK40 내열강의 원심 주조품 개발 - 실험용 및 생산용 원심주조기 보완 - 용해 및 성분제어 기술 - 주조기술 - 시제품 미세조직 제어(마크로 및 마이크로 조직) - 시제품 기계적 특성평가(고온, 상온 인장시험, 고온 Creep-rupture시험, 고온파괴 특성) - HK40 내열강의 내침탄성 및 열화도 측정 - 외산품의 분석 및 비교 시험(2) 제2차년도 ○ HK40 내열강의 원심 주조품 생산 기술 향상 및 실제 산업에 적용을 위한 제반 생산 기술 개발 - 원심 주조기술 향상 - 시제품 제조 및 특성평가(제품 크기 변화, 고온인장, Creep-rupture등) - 용접성 시험 및 용접부 특성 평가 - 내침탄성 및 열화도 측정 - 현장 적용 시

압축기용 블레이드 단조기술 개발

funder : 산업자원부1. 과제명 : 압축기용 블레이드 단조기술 개발 2. 개발목표 가. 최종 개발 목표 P&W 엔진용 컴프레서 블레이드 제조 나. 당해년도 개발목표 - 니켈기 내열합금 718의 단조공정/기계적 특성 상호관계 규명 - 현재 사용되고 있는 외산부품 특성 규명 - 단조 금형설계 및 제작 - 시험단조 및 문제점 보완 - ECM 공정설계 3. 개발목표 1. 관련 기술자료 검토 - KIMM에서는 지난 10년동안 주조용 및 단조용 Ni기지 내열합금의 특성향상 및 공정기술개선에 관해 중점 연구수행한 결과 상당 수준의 결정제어 및 열처리 기술을 보유하고 있다. - 718합금의 단조는 제품의 형태에 따라 국내 단조업체의 설비를 이용하여 어는 정도 부품 국산화는 가능하지만, 전반적으로 설비 및 인력이 미흡한 실정이다. 그러나 KIMM과 업체간의 협조로 제품 생산기술의 국산화는 가능한 것으로 판단되며, 현재 그 시장이 대부분 미국 회사의 품질 보증체제의 권한 아래에 있어 본 연구의 참여업체인 삼성항공과 같은 수요처의 협력이 절대로 필요하다. 2. 단조공정설계/평가 작업의 효율성 향상 및 금형마모를 고려하여 업세팅 후의 단조공정을 2단계로 설계하였다. 여기서 단조공정의 감소는 작업효율성을 향상시킬 수 있는 반면에 단위공정별 소형변형량은 상대적으로 증가하기 때문에 금형마모를 촉진시킬 수 있는 여지가 많다. 따라서 2차년도 연구에서 작업성 향상 측면과 금형마모를 고려함으로써 공정개선의 여지가 있다. 3. 단조금형설계/제작 개발하고자 하는 블레이드의 최종 형상을 구현하고 금형제작 및 공정 설계를 위하여 (주)삼성항공이 보유하고 있는 CATIA를 이용하여 모델을 제작하였다. 궁극적으로 이 모델은 1) 단조 도면 제작시 블레이드의 각 부위별 칫수를 그대로 이용가능하고, 2) 샘플제작시에 측정된 칫수의 Master로서 사용가능하며, 3) 금형제작시에 NC 프로그램의 치공구 방향을 지정하는 데에 이용할 수 있다. 4. 시제품 특성평가 공정별로 얻은 중간 제품에 대하여 조직 및 상온/고온에서의 인장시험을 수행한 결과 항복강도, 인장강도, 그리고 연신율 등에서 P & W사에서 요구하는 수준을 모두 능가하는 것으로 나타났다. 5. ECM 공절설계/평가 유사품목 (KEP Engine #8 C/Blade)에 대한 공정변수 변화에 따른 수차례의 시험작업으로 작업조건을 설정하였다. 또한 전극설계는 1차 완료하였고, 관련 치공구를 설계중에 있다. 6. 주요기술개발 내용 및 중간결과 별첨보고서 7. 기대되는 성과 가. P&W 항공기 엔진소재 국산화 나. 발전소 (원자력 및 화학)용 가스터빈 소재의 국산화 다. 선박 등의 디젤엔진 소재로서 응용 라. 전량 수입소재의 국산화 및 수출유도 마. 관련 기술은 기술집약도가 높은 기술로써 여타 부품 제조기술에 응용 바. 현재 매우 낙후된 국내 기술수준 향상에 따른 국제 경쟁력 향상 8. 연구기자재의 사용내용 가. 당 연구원의 INSTRON, 크리프 시험기, SEM, TEM 등의 분석장비를 이용한 소재 특성연구 나. Thermacmaster-Z를 이용한 718합금의 열간 성형성 연구 다. (주)삼성항공이 보유하고 있는 CATIA를 이용한 블레이드 단조용 금형 설계 라. 세명전기공업에서 보유하고 있는 1600톤 용량의 스크류 프레스를 이용한 압축기 블레이드 정밀단조 마. (주)삼성항공이 보유하고 있는 ECM 장비 2000A를 이용한 ECM 작업 9. 문제점 및 건의사항 10. 기타사

Integral Turbine Rotor 제조(APU용) 기술 개발에 관한 연구

funder : 산업자원부(1) 제1차 년도 * APU용 Integral Turbine Rotor의 시제품 개발 - CAD/CAM에 의한 APU용 Integral Rotor의 Blade, Hub금형설계, 제작 - Wax 조립용 Fixture 제작:Blade, Hub 조립을 위한 Fixutre로 Wax 상태에서 칫수 정확도를 향상시키기 위한 치구 - 주조방안 설정 : 압탕, 응고방향 등을 고려한 방안설계 - 진공정밀주조 조건연구 :주입온도, 주형온도 조건 설정 - 실험실용 장비를 이용한 시제품 제작 - 업체의 반연속 장비를 이용한 시제품 제작조건 연구 - 시제품제작, 문제점 검토:주조상태, 주조조건 등의 영향 검토 - 300 LBS급 Integral Rotor의 KIMM 개발품 치수 및 문제점 보완 * 소재특성연구 - 기존의 INCO713LC를 최근 개발된 CM247LC 등의 대체에 따른 특성연구, MAR-M247LC 특성 연구 (2) 제2차 년도 * APU용 Integral Turbine Rotor 1차년도 제품의 문제점 보완 및 제조 공정개선 - 3차원 측정에 따른 보완: 금형 수정, 일체형금형제작 - 업체에서의 시제품제작 * 대체소재연구 및 소재특성연구 * 공정조건 확립 * 유사관련품의 선정작업 및 제조공정계획수립 * 타기종의 APU용 Integral Rotor 시제품 개발 (3) 제3차 년도 * APU용 Integral Turbine Rotor 제조 공정 확립 및 양산 체제 구축 - 불량 감소 방안 모색 - 작업공정 확립 : 작업 표준 설정 - 품질 평가 기술 및 System 확립 - 시제품의 품질 인증 추

Integral Turbine Rotor 제조(APU용)

funder : 산업자원부1. 과제명 : Integral Turbine Rotor 제조(APU용)2. 개발목표 가. 최종개발목표 * 민항기의 APU용 Integral Turbine Rotor의 국산화, 품질인증 및 양산체계구축 * Integral Turbine Rotor의 대체소재 연구 나. 당해년도 개발목표 * APU용 Integral Turbine Rotor의 시제품 개발 * 소재 특성연구 :기존의 IN713합금을 대체할 수 있는 최근에 Integral Rotor용으로 개발된 합금의 특성 연구 3. 계획대비진도표 1. 국내외 관련자료 수집 * Integral Turbine Rotor는 현재 국내에서 소형 가스터빈을 생산하거나 조립하지 않고 전량 외국에서 수입하거나 항공기의 수입시 보기(APU : Auxilary Power Unit)가 항공기에 포함되어 있으므로 국내에서 조립하는 경우가 거의 없다. 따라서 국내의 수요처에서 관련 자료를 구하기는 거의 불가능하여 현재 외국에서 근무하고 있는 과학자를 통해 관련 도면과 시제품의 일부를 구할 수 있었다. * 현재 당연구원과 국제공동연구를 수행하고 있는 독일의 항공우주연구소(DLR), 일본의 금속재료기술연구소(NRIM) 등을 통해 관련자료를 연구원의 해외출장시 입수하였다. 또한, 프랑스 항공우주연구소의 재료연구부장과 독일 Julich의 실무자를 당 연구진이 수행하고 있는 유사 과제로 초청하여 관련자료와 정보를 입수하였다.2. 금형설계 및 제작 * 1차년도에는 외국에서 입수한 도면과 시제품을 근거로 Turbine Blade에 대한 데이터를 컴퓨터에 입력시켜 Blade에 대한 형상을 구하고 이를 이용하여 Blade와 반대되는 형상의 구리 전극을 CNC를 이용하여 가공한 다음 방전가공기에서 방전시켜 Blade 금형을 제작하였다. * 2차년도 연구에서는 선정한 모델의 Blade 금형을 CAD를 이용해 설계하고 1차년도와는 달리 CNC에서 직접 금형으로 가공하였다.3. 주조방안 연구 * 1차년도에는 왁스 모형을 금형에서 제조하여 왁스상태에서 결합시켜 왁스로 된 rotor를 성형한 후 Blade에서 얇은 Trailing Edge를 아래로 하고 윗쪽에 압탕효과를 주기위한 Pouring Basin을 부착하였다. * 2차년도 연구에서는 주조방안을 1차년도와 반대방향으로 모형을 부착하였다.4. 시제품 제조공정 연구 * IN 713 및 Mar-M 247 합금을 이용하여 진공유도용해하고 정밀주조 하여 제조 * 복잡한 형상을 고려하여 주조변수를 가능한한 주조성이 양호한 조건으로 조절하였다. * Blade와 Hub내의 주조결함 생성을 방지하기 위해 주조후 냉각조건과 냉각방법을 변경시켰다.5. 소재특성 연구 * Integral Turbine Rotor의 소재로 일반화되어 있는 IN 713합금을 대체할 수 있는 최근에 개발된 Mar-M 247(CM 247 LC) 합금의 조직과 특성에 대한 연구를 수행. * 또한 외국의 소형가스터빈 제조회사에서 사용하고 있는 IN 792 Hf 소재의 특성연구로 병행하였다.6. 주요기술개발 내용 및 중간결과 별첨 보고서 7. 기대되는 성과 가. 전량 수입에 의존하고 있는 항공기 핵심부품의 국산화 개발 나. 각종 항공기에 공통적으로 사용되는 부품으로 동일한 제조기술로 제조가 가능한 부품이므로 그 적용범위가 넓고 수입대체 효과가 크다. 다. CAD/CAM에 의한 금형설계 제작, 진공정밀주조 기술 등 핵심공정기술의 화보. 라. 현재 계약단계에 있는 차세대 전투기사업 등을 통한 OFF-SET 수출 기대.8. 연구기자재 사용내용 가. 당 연구원에서 보유하고 있는 진공유도 용해로를 이용한 시제품 및 시험편의 진공정밀주조 기술 연구 나. 당 연구원의 Creep tester 및 SEM, TEM 등의 전자현미경을 통한 소재 특성연구 다. 참여 업체 및 관련 정밀주조업체의 협조로 정밀주조 주형제작 라. 소재특성연구를 위한 당 연구원이 보유한 분위기 열처리로 이용 9. 문제점 및 건의사항 * 현재 1차년도 참여 업체가 정부에서 추진하고 있는 차세대 전투기사업의 정밀주조 전문업체 선정에서 제외되어 2차년도 연구사업에서는 참여업체가 변경 되었음 * 차세대 전투기사업의 정밀주조업체로 선정된 업체에서 본 연구사업에 참여를 희망하고 있으나 1차년도 연구수행분의 상환 등에 대한 문제로 어려움이 있음. * 정부의 정책적인 배려로 연구비상환 등에 대한 문제를 해결하여 계속적으로 연구를 수행할 수 있도록 조치 요

Segment Deflector Plate 제조기술 및 G/E엔진용 PAD 제조기술 개발

funder : 산업자원부1. 1차년도 가. 관련제품의 규격검토 적용모델 J85 Engine의 PAD소재 IN718에 대한 화학성분, 열처리 및 기계적 특성 검토와 Segment Deflector Plate의 소재 C130(MSRR2044)에 대한 규격검토를 미국 Cannon Muskegon사와 Technology Systems, Inc. 에 요청 나. 금형설계 및 제작 ○ 각 부품의 도면을 입수하여 소재도 작성 ○ 소재도를 근거로 칫수오차를 고려한 금형도 작성 ○ PAD와 Segment Deflector Plate의 금형제작 다. Wax Pattern제작, 조립 및 Coating 라. 진공 정밀 주조 및 시제품 제작 마. 시제품의 미세조직 및 기계적 특성 평가 바. 기계적특성 향상을 위한 열처리법 개선 방안 연구 2. 2차년도(최종년도) 가. 2차 시제품 제작 1차년도에 제작된 시제품의 칫수 및 특성을 보완하여 금형 및 몰드의 칫수 변환과 용해 주조의 공정을 수정함으로써 정확한 칫수와 규격에 적합한 시제품을 제작함. 나. 진공 용해 및 주조기술 확립 다. 시제품의 미세조직 및 기계적 특성평가 라. Scrap 재활용 및 불양 감소 방안 모색 마. 작업 표준 설정과 품질평가 기