공정 변수에 따른 저탄소 합금강의 플라즈마 침탄 특성 평가

초록

자동차 및 중장비와 같이 주행용 기계부품의 중요한 구성 부품인 구동 부품은 운전 조건의 가혹화에 따라 제품의 설계 단계에서부터 적용되는 재료의 선정, 가공, 열처리, 및 제조 공정에 대한 광범위한 검토를 요구하고 있으며 특히 제품의 기능과 가장 밀접하게 연관되어 있다. 이러한 구동 부품 중 가장 많이 사용되고 있는 기어는 가혹한 작업 조건을 요구하고 있어 뛰어난 품질 안정성과 강도를 요구 받고 있으며 신제품 개발을 위하여 소형화, 제조 공정의 단순화, 신뢰성의 향상 등이 요구된다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 기존 광범위하게 적용되고 있는 가스 침탄 공정의 대체 기술로서 우수한 신뢰성 및 빠른 작업 시간 등 많은 장점을 가지고 있어 선진 자동차 업체에서 개발이 본격화 되어 실제 적용 하고자 하는 첨단 열처리 기술인 플라즈마 침탄의 공정 변수에 따른 제품의 품질 및 열처리 특성 변화 양상에 대하여 고찰하였다. 또한 실제 제품의 적용을 통한 최적의 양산 공정 조건을 도출하기 위하여 공정 가스의 조성 및 작업 온도, 처리 시간 그리고 작업 위치에 따른 열처리 특성을 평가하였다. 그리고 표면에 형성된 경화층의 균일성, 기어 제품의 변형정도 및 특히 기어에서 요구되는 굽힘 피로 특성을 평가하여 최적화된 양산 공정을 도출하였으며 플라즈마 침탄 공정이 기존 가스 침탄 공정 대비 우수한 특성을 가짐을 확인할 수 있었다.