KR102515241B1 - 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 장착되고, 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부; 상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부; 및 상기 레이저 조사부, 시편 장착부 및 온도 측정부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.
포열의 수명 연장을 위해서 다양한 방법들이 제안되고 있으나, 일반적으로 고온 내마모성이 뛰어난 탄탈륨 합금(Ta-xM), 크롬(Cr), 다이아몬드 등과 같은 소재를 이용하여 전기도금법, 폭발압접법, 플라즈마 코팅법, 플라즈마 용사법 등의 방법으로 포열의 내경을 코팅하게 된다.
이때, 코팅층의 박리 및 균열전파에 관해 건전성을 평가 할 필요가 있는데, 포열 환경을 모사하여 평가하는 것이 중요하다.
일반적으로 포열의 마모는 세 가지 요인에 의해서 발생하게 되는데 첫 번째로 탄환과의 마찰에 의한 기계적 마모, 두번째로 반복적인 발사에 의한 열피로 마모, 세번째로 추진제 연소에 따른 화학적인 마모로 나눌 수 있다.
고온 및 고열 전달 조건의 빈번하면서도 짧은 노출 기간을 경험하는 코팅에 의해 제공된 열 보호를 특성화하기 위해 보호 열 차단 코팅의 열 로딩을 시뮬레이션하는 장치와 방법에 관한 발명이 미국특허 제6,568,846호에 개시되어 있다.
그러나, 미국특허 제6,568,846호는 레이저빔이 조사되는 코팅 시편의 위치를 조절할 수 없기 때문에 열피로에 의한 특성 평가를 하는데 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 여러 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 펄스레이저를 이용하여 포열소재 및 코팅층/포열소재에 짧은 순간에 연속적으로 에너지를 가하고 시편의 위치를 조절함으로써 열피로에 의한 포열소재 및 코팅층/포열소재의 마모에 관한 특성을 편리하게 평가할 수 있는 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 장착되고, 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부; 상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부; 및 상기 레이저 조사부, 시편 장착부 및 온도 측정부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 제공한다.
상기 시편은 금속, 세라믹, 카본 복합재 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 레이저 빔이 상기 시편의 표면에 입사되는 지점을 확인하기 위하여 적외선(IR) 카메라를 이용하여 시편의 표면을 관찰한다.
상기 레이저빔 열유입량은 1~2 J/㎟ 의 범위에서 시편에 입사된다.
상기 레이저 조사부는, 레이저빔을 집속시키는 광학렌즈; 상기 광학렌즈에서 집속된 레이저빔을 증폭시키는 빔확대기; 및 레이저빔의 조사각도와 조사거리를 조절하는 레이저빔 조절기;를 포함할 수 있다.
상기 온도 측정부는, 시편에 부착되는 열전대를 포함할 수 있다.
상기 온도 측정부는, 원격 적외선 열센서를 포함할 수 있다.
상기 시편 장착부는, 불활성 분위기를 구현할 수 있는 진공챔버; 상기 진공 챔버 내에 마련되는 3축 스테이지; 및 상기 3축 스테이지에 결합되는 시편홀더;를 포함할 수 있다.
상기 진공챔버는, 상기 레이저빔이 통과하도록 윈도우가 형성된다.
상기 진공챔버는, 진공펌프용 포트 및 통신 포트가 형성된다.
상기 진공챔버는, 가스 주입 포트 및 가스 배출 포트가 형성된다.
상기 시편홀더는, 상기 3축 스테이지에 자석을 이용하여 착탈가능하게 결합한다.
본 발명은 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 장착되고, 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부; 상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부; 상기 레이저 조사부, 시편 장착부 및 온도 측정부를 제어하는 제어부; 및 상기 레이저 조사부, 시편 장착부, 온도 측정부가 정렬되어 배치되고, 상기 제어부가 일측에 배치되는 광학 테이블;을 포함하는, 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 제공할 수도 있다.
본 발명은 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 장착되고, 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부; 상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부; 및 상기 레이저 조사부, 시편 장착부 및 온도 측정부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 레이저 조사부는, 레이저빔을 집속시키는 광학렌즈; 상기 광학렌즈에서 집속된 레이저빔을 증폭시키는 빔확대기; 및 레이저빔의 조사각도와 조사거리를 조절하는 레이저빔 조절기;를 포함하는 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 제공할 수도 있다.
본 발명은 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 장착되고, 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부; 상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부; 및 상기 레이저 조사부, 시편 장착부 및 온도 측정부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 시편 장착부는, 불활성 분위기를 구현할 수 있는 진공챔버; 상기 진공 챔버 내에 마련되는 3축 스테이지; 및 상기 3축 스테이지에 결합되는 시편홀더;를 포함하는, 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 제공할 수도 있다.
한편, 본 발명은 전술한 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 이용하여 포열 소재로 된 시편 및 코팅층에 연속적으로 열 에너지를 가함으로써 열피로에 의한 시편 및 코팅층의 마모도를 관찰하는 포열 소재의 열피로 특성 평가 방법을 제공한다.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
전술한 과제의 해결수단에 의하면 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 펄스레이저를 이용하여 포열소재 및 코팅층/포열소재에 짧은 순간에 연속적으로 에너지를 가하고 시편의 위치를 조절함으로써 열피로에 의한 포열소재 및 코팅층/포열소재의 마모에 관한 특성을 편리하게 평가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치에서 시편 장착부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 시편 장착부에 채용된 3축 스테이지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 시편 장착부에 채용된 시편 홀더와 시편을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치에서 시편 장착부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 시편 장착부에 채용된 3축 스테이지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 시편 장착부에 채용된 시편 홀더와 시편을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 배치 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치는 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부(10)와, 레이저 조사부(10)에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편(S)이 장착되고 시편(S)의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부(30)와, 레이저빔이 시편(S)에 입사함에 따른 시편(S)의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부(20)를 포함하다.
또한, 레이저 조사부(10), 시편 장착부(30) 및 온도 측정부(20)를 제어하는 제어부(40)를 포함하여 구성된다.
이러한 제어부(40)는 디스플레이부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 포 발사 시간과 유사하게 밀리초(ms) 동안 레이저 빔을 조사 할 수 있도록 펄스 레이저를 사용하였으며 광학 렌즈(11)를 이용하여 시편(S)에 도달 할 수 있도록 하였다.
레이저(LASER)는 복사 유도 방출에 의한 광증폭(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)의 줄임말로, 본래 빛의 증폭이라는 물리적 현상을 이르는 말이다.
일상적으로는 이를 이용해 만들어진, 강하고 퍼지지 않으며 멀리 전달되는 단색광 레이저 빔(beam) 또는 레이저광(光)을 간단히 '레이저'라고 부른다.
레이저 빔은 단색성, 직진성, 가간섭성, 고출력, 편광성이 특징이다.
펄스 레이저는 시간적으로 발진ㆍ정지가 있는 레이저를 말한다.
이와 같은 펄스 레이저는 에너지의 시간적 집속성을 매우 높일 수 있다.
즉, 펄스폭수 ns인 초단광(初短光) 펄스를 발진시키면 피크 파워는 매우 커지고, 거리측정에 있어서 유리해진다.
그 때문에 펄스 레이저는 거리의 측정에 사용되고, 그 밖에 물체의 속도 계측에도 사용된다.
광학 렌즈(11)는 광학유리로 만든 카메라, TV카메라, 현미경, 망원경 등에 사용된 렌즈의 통칭으로서, 굴절률 ·분산율이 다른 광학유리의 조합과 구면곡률이 다른 렌즈의 조합으로 구성된다.
사진렌즈의 구성에는 앞뒤에 같은 조합으로 된 렌즈군(群)을 배치한 대칭형과 별개의 조합으로 된 것을 배치한 비대칭형이 있다.
모두 색수차(色收差) 및 구면수차 ·코마수차 ·비점수차(非點收差) ·화면만곡(畵面彎曲) ·화면왜곡 등 렌즈 고유의 결점을 제거하여 화상의 선명도를 높이는 것이 목적이다.
종류에는 화각(畵角) 약 50°인 표준렌즈부터 180°인 초광각어안렌즈, 초점거리 2,000mm의 망원렌즈, F 1.2인 대구경(大口徑)렌즈 등이 있다.
한편, 시편(S)은 금속, 세라믹, 카본 복합재 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
레이저 빔이 시편(S)의 표면에 입사되는 지점을 확인하기 위하여 적외선(IR) 카메라를 이용하여 시편(S)의 표면을 관찰한다.
이때, 레이저빔 열유입량은 1~2 J/㎟ 의 범위에서 시편(S)에 입사된다.
레이저 조사부(10)는, 레이저빔을 집속시키는 광학렌즈(11)와, 광학렌즈(11)에서 집속된 레이저빔을 증폭시키는 빔확대기(13)와, 레이저빔의 조사각도와 조사거리를 조절하는 레이저빔 조절기(15)를 포함할 수 있다.
빔확대기(13)는 빔 크기를 조절하는 것으로서, 광원으로부터 출사된 빔(beam)의 크기를 일정 크기로 확대(또는 축소)시킨 후, 조리개를 사용하여 집광 렌즈로 입사되는 빔(beam)의 직경을 가변시켜 다양한 직경의 빔 스팟(beam spot)을 구현하는 것이다.
온도 측정부(20)는 시편(S)에 부착되는 열전대를 포함할 수 있고, 온도 측정부(20)는 원격 적외선 열센서를 포함할 수도 있다.
제어부(40)는 포열에 반복적으로 가해지는 열피로 환경을 모사할 수 있는 시뮬레이션 프로그램이 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치에서 시편 장착부를 나타낸 도면이다.
시편 장착부(30)는, 불활성 분위기를 구현할 수 있는 진공챔버(31)와, 진공 챔버(31) 내에 마련되는 3축 스테이지(33) 및 3축 스테이지(33)에 결합되는 시편홀더(35)를 포함할 수 있다.
3축 스테이지(33)는 주재질로 알루미늄 합금을 사용한 X-Y축 스테이지와, Z축 승강형 스테이지를 조합한 정밀 스테이지이다.
이러한 다축 스테이지는 정밀 위치결정용으로 주로 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 시편 장착부에 채용된 3축 스테이지를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치의 시편 장착부에 채용된 시편 홀더와 시편을 나타낸 도면이다,
진공챔버(31)는 대기 중에서와 불활성 기체(Ar, N2) 분위기 하에서 테스트를 할 수있도록 제작하였다.
이러한 진공챔버(31)는, 레이저 조사부(10)로부터 조사되는 레이저빔이 통과하도록 윈도우(W)가 형성된다.
또한, 진공챔버(31)는 진공펌프용 포트(P1) 및 통신 포트(P2)가 형성되고, 진공챔버(31)는 가스 주입 포트(P3) 및 가스 배출 포트(P4)가 형성된다.
한편, 시편홀더(35)는, 3축 스테이지(33)에 자석을 이용하여 착탈가능하게 결합한다.
이처럼 본 발명은 3축 스테이지(33)를 설치하여 레이저 빔이 맞는 위치를 조절 할 수 있도록 하였으며, 레이저 포인터를 이용하여 실제 레이저가 입사되는 위치를 미리 지정할 수 있게 하였다.
또한, 시편 홀더(35)는 자석에 붙도록 제작하여 3축 스테이지(33)의 일정한 위치에 동일하게 붙일 수 있도록 제작하였다.
구체적으로, 3축 스테이지(33)에 소정 형태의 고정 브래킷을 형성하고, 이러한 고정 브래킷에 시편 홀더(35)를 부착할 수 있도록 제작할 수 있다.
이때, 고정 브래킷은 판 형태의 시편 홀더 양단이 끼워져 거치될 수 있도록 양측부에 상방이 개구된 홈이 각각 형성된 형태로 이루어질 수 있다.
이러한 고정 브래킷은 시편 홀더(35)를 고정시킬 수 있으면 기타 다른 구성으로도 얼마든지 구현가능하다.
한편, 본 발명은 전술한 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 이용하여 포열 소재로 된 시편 및 코팅층에 연속적으로 열 에너지를 가함으로써 열피로에 의한 시편 및 코팅층의 마모도를 관찰하는 포열 소재의 열피로 특성 평가 방법을 제공한다.
이처럼 본 발명은 펄스레이저를 이용하여 포열소재 및 코팅층/포열소재에 짧은 순간에 연속적으로 에너지를 가하고 시편의 위치를 조절함으로써 열피로에 의한 포열소재 및 코팅층/포열소재의 마모에 관한 특성을 편리하게 평가할 수 있는 장점이 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
10 : 레이저 조사부
11 : 광학렌즈
13 : 빔확대기
15 : 레이저빔 조절기
20 : 온도 측정부
30 : 시편 장착부
31 : 진공 챔버
33 : 3축 스테이지
35 : 시편홀더
40 : 제어부
50 : 광학 테이블
S : 시편
11 : 광학렌즈
13 : 빔확대기
15 : 레이저빔 조절기
20 : 온도 측정부
30 : 시편 장착부
31 : 진공 챔버
33 : 3축 스테이지
35 : 시편홀더
40 : 제어부
50 : 광학 테이블
S : 시편
Claims (17)
- 펄스 레이저 광원과, 상기 펄스 레이저 광원에서 발생된 레이저빔을 집속시키는 광학렌즈와, 상기 광학렌즈에서 집속된 레이저빔을 증폭시키는 빔확대기와, 상기 레이저빔의 조사각도와 조사거리를 조절하는 레이저빔 조절기를 포함하여 구비되는 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부;
불활성 분위기를 구현할 수 있는 진공챔버와, 상기 진공 챔버 내에 마련되는 3축 스테이지와, 상기 3축 스테이지에 결합되는 시편홀더를 포함하여 구비되고, 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 상기 시편홀더에 장착되고, 상기 3축 스테이지를 통해 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부;
상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부;
상기 레이저 빔이 상기 시편의 표면에 입사되는 지점을 확인하기 위하여 상기 시편의 표면을 촬영하는 적외선(IR) 카메라; 및
상기 레이저 조사부, 시편 장착부, 온도 측정부 및 적외선(IR) 카메라를 제어하고, 포열에 반복적으로 가해지는 열피로 환경을 모사할 수 있는 시뮬레이션 프로그램이 실행되는 제어부;를 포함하는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 시편은 금속, 세라믹, 카본 복합재 중 어느 하나로 이루어진,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 레이저빔 열유입량은 1~2 J/㎟ 의 범위에서 시편에 입사되는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 온도 측정부는,
시편에 부착되는 열전대를 포함하는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 온도 측정부는,
원격 적외선 열센서를 포함하는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 진공챔버는,
상기 레이저빔이 통과하도록 윈도우가 형성된,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 진공챔버는,
진공펌프용 포트 및 통신 포트가 형성된,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 청구항 10에 있어서,
상기 진공챔버는,
가스 주입 포트 및 가스 배출 포트가 형성된,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 시편홀더는,
상기 3축 스테이지에 자석을 이용하여 착탈가능하게 결합하는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 펄스 레이저 광원과, 상기 펄스 레이저 광원에서 발생된 레이저빔을 집속시키는 광학렌즈와, 상기 광학렌즈에서 집속된 레이저빔을 증폭시키는 빔확대기와, 상기 레이저빔의 조사각도와 조사거리를 조절하는 레이저빔 조절기를 포함하여 구비되는 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부;
불활성 분위기를 구현할 수 있는 진공챔버와, 상기 진공 챔버 내에 마련되는 3축 스테이지와, 상기 3축 스테이지에 결합되는 시편홀더를 포함하여 구비되고, 상기 레이저 조사부에서 조사되는 레이저빔이 도달하는 시편이 상기 시편홀더에 장착되고, 상기 3축 스테이지를 통해 시편의 위치를 조절가능하게 마련되는 시편 장착부;
상기 레이저빔이 시편에 입사함에 따른 시편의 온도 상승을 측정하기 위해 설치되는 온도 측정부;
상기 레이저 빔이 상기 시편의 표면에 입사되는 지점을 확인하기 위하여 상기 시편의 표면을 촬영하는 적외선(IR) 카메라; 및
상기 레이저 조사부, 시편 장착부, 온도 측정부 및 적외선(IR) 카메라를 제어하고, 포열에 반복적으로 가해지는 열피로 환경을 모사할 수 있는 시뮬레이션 프로그램이 실행되는 제어부; 및
상기 레이저 조사부, 시편 장착부, 온도 측정부가 정렬되어 배치되고, 상기 제어부가 일측에 배치되는 광학 테이블;을 포함하는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 13에 있어서,
상기 시편홀더는,
상기 3축 스테이지에 자석을 이용하여 착탈가능하게 결합하는,
포열 소재의 열피로 특성 평가 장치.
- 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 9 내지 13 및 청구항 16 중 어느 하나의 청구항에 따른 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치를 이용하여 포열 소재로 된 시편 및 코팅층에 연속적으로 열 에너지를 가함으로써 열피로에 의한 시편 및 코팅층의 마모도를 관찰하는 포열 소재의 열피로 특성 평가 방법.
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| KR1020220147808A KR102515241B1 (ko) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 포열 소재의 열피로 특성 평가 장치 및 방법 |
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- 2022-11-08 KR KR1020220147808A patent/KR102515241B1/ko active IP Right Grant
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