피스톤 경량화를 위한 금속복합소재 개발과 기초 특성 평가
저자
백승주(Seungju Beak) ; 이정구(Jungkoo Lee) ; 김지윤(Jiyun Kim) ; 이원혁(Won Rhee) ; 임규철(Gyu Chul Im) ; 이기형(Kihyung Lee)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
556
자료형태
학술저널
수록면
685-685(1쪽)
제공처
점차 강화되는 자동차 배기규제를 대응하기 위해 엔진의 연비향상 및 배출물 저감 기술이 매우 중요한 시점이다. 다양한 배기 저감 기술 중 소재 및 부품의 경량화는 엔진의 효율을 향상시켜 자동차의 연비 및 배기 성능향상을 기대할 수 있다. 일반적으로 자동차의 중량 10%경량화는 약 3.8%연비 향상 효과를 보이는 것으로 알려져 있다. 이러한 자동차 경량화 연구는 다방면에서 수행되고 있으며, 기존 자동차 부품 경량화의 방안으로 신소재 개발을 통해 동등한 수준의 기계적 강도를 갖는 대체 부품 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
엔진의 피스톤은 폭발행정에서 발생되는 고온·고압의 힘을 받아 고속으로 실린더 내부를 왕복운동 하기 때문에 높은 강도와 더불어 경량화가 반드시 필요한 부품이라고 할 수 있다. 기존의 피스톤은 알루미늄(AI) 합금을 사용하여 경량화를 도모하지만, 내마모성이 낮은 문제점 때문에 철강 소재를 사용하여 인서트링의 내마모성을 높이고 있다. 이에 따라, 철강 소재와 알루미늄 합금의 이종소재 접합의 한계로 인하여 계면에서의 기공 혹은 접합 불량 등의 문제가 지속적으로 발생하고 있다.
본 연구에서는 기존 철강 소재의 인서트 링이 적용된 피스톤의 기초 특성을 평가하고, 이와 동등한 수준의 대체품 개발을 위해 AI복합재료의 소재를 선정하고 그에 대한 특성 평가를 수행하였다. 또한, 기계적 특성을 평가하기 위해 인장강도와 내마모성 및 경도 측정을 진행하였다.
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