피코 펄스 레이저를 이용한 실린더 보어 표면 개질 신공법 연구

The study on cylinder bore surface reforming using pico pulse lasers

현재 엔젠 실린더 보어면은 기계 호닝 가공을 통해 일정 수준의 표면 조도를 확보하여 피스톤 운동에 의한 보어 면과 오일 유막 사이의 마찰을 최소화 한다. 하지만, 호닝 가공에 의해 생성된 연속 경로 패턴은 피스톤 운동시 오일 밀림 현상을 유발하여 피스톤 링과 실린더 보여 면에 직접 마찰이 발생하게 한다. 레이저 호닝 기술은 기계 호닝 가공 후 펄스 레이저를 이용하여 오일 포켓을 생성함으로써, 피스톤 링과 실린더 보어면 간 마찰 개선을 통해 연비 향상 효과를 기대할 수 있다. 나노 펄스 레이저는 펄스 시간이 수십 나노 초로 가공 시에 BURR가 발생한다. 반면에 펄스 시간이 수십 피코 초인 피코 펄스 레이저는 물질의 열 전달 시작 시간보다 레이저 빔 조사 시간이 짧아 열 확산 현상에 의한 BURR가 발생하지 않으므로 나노 펄스 레이저 보다 가공상 유리하다. 본 연구는 피코 펄스 레이저에 의해 BURR가 발생하지 않는 레이저 호닝 가공에 대한 기초 연구로써, 실린더 블록과 동일한 재질의 시편에 레이저를 조사하여 시험하였다. 그 결과 나노 펄스 레이저는 BURR가 발생하였으나 피코 펄스 레이저는 BURR가 발생하지 않음을 확인하였다.