적응 임펄스, 그의 정규화 에너지 및 그 사이의 포즈를생성하고 인가함으로써 특정한 특성을 갖는 재료 및조인트를 변경 또는 생성하기 위한 방법 document_id A220623031419

특정의 물리적, 기계적 및 구조적 특성을 갖는 재료 또는 조인트를 제공하기 위한 (하나 이상의 상태 및/또는 구조의 변경(modification)을 반드시 초래하는) 재료 또는 조인트의 하나 이상의 특성의 변경은 소정 형태의 에너지 같은 연속적인 작용을 재료에 인가함으로써 또는 재료에 대한 이러한 작용의 확률적 변형(stochastic transformation)에 의해 일반적으로 달성된다. 재료 및 조인트의 특성을 변경 또는 변화시키기 위해, 그리고 특정한 특성을 갖는 재료 및 조인트를 제조하는 방법을 제공하기 위해 여러 가지 기술이 개발되었다. 이러한 여러 기술들 중에서 많은 기술들은 결과 및 목표가 서로 다른 기술적 효과를 생성하기 위한 분야에서 개발되었으나, 결국 기술에 무관하게, 재료 및 조인트에서 특정한 특성 또는 특징을 달성하는 하나의 단일화된 개념으로 통합되었다. 이러한 개념은, 각 공정의 작업 공정 파라미터를 제어하는 방법에 무관하게, 원하는 기술적 효과를 얻기 위한 재료에 대한 직접적인 비-적응(non-adapted) 작용에 기초한 기술의 엄격한(stringent) 공정 편차를 기초로 하고 있다. 협약에 의해 이러한 기술들은 두 개의 주요 그룹으로 분할될 수 있을 것이다: 즉, (1) 체적형(volumetric) 및 (2) 국부화(localized) 그룹이다. 체적형 기술은 예를 들어, 노(furnace) 열처리, 욕 아연 도금(bath galvanization), 열 용융, 및 기타 공정과 같이 전체 제품, 재료 또는 조인트에 대한 동시적인 효과가 수반되는 기술이다. 국부화 기술은 국부적인 효과, 예를 들어 용접, 초음파 임팩트 처리 및 기타 공정과 같이 제품, 재료 또는 조인트 상의 특정 영역에 대한 효과가 수반되는 기술이다. 종래의 이러한 기술은 작용 즉, 에너지 또는 기술의 효과에 대한 재료의 응답을 고려하지 않은 "엄격한(stringent)" 알고리즘을 기초로 구현된다. 이러한 기술들 중 일부에서, 공정 파라미터 편차가 모니터링되고, 파라미터들이 교정되어 그 전에 특정된 값을 따르게 한다. 그 경우, 공정 내(in-process) 제어는 작용 중에 재료의 특성, 조건 또는 구조의 변화를 제어하지 못하고, 단지 이러한 기술과 관련된 공정 조건을 형식적이고도 엄격하게 유지한다. 예를 들어, 노 열처리는 체적형 기술의 한 예이다. 노 열처리 중에, 재료가 서서히 가열되고 상 변태 온도에서 유지되고 이어서 서서히 냉각된다. 긴 열처리 과정은 전체 공정을 통해 재료 체적 내에서 그리고 노 내에서 열이 균일하게 분산되게 할 필요성에 의해 유래된 것이다. 그러나, 실제 상황에서는 재료의 표면 및 그 표면 부근의 체적부로부터의 바람직하지 못한 열 제거의 결과를 보상하기 위한 재료의 과열(overheating)을 필요로 하는 온도 구배에 대한 선행 조건이 존재한다. 따라서, 이러한 통상적인 체적형 공정은 과다한 에너지 소비, 불균일한 가열 및 대부분 흔히 인장 특성이 되는 바람직하지 못한 잔류 응력 및 변형을 수반하는 영역의 형성을 수반할 수도 있다. "엄격한" 국부화 기술의 예를 들면, 초음파 표면 피닝(ultrasonic surface peeing)("UP"라 지칭됨)이 있다. 이러한 기술에서, 하중 하의 인덴터(indenter)와 초음파 변환기 사이의 약한 결합으로 인해 무작위 단일 임팩트들이 발생하는 상태에서의 표면 소성 변형에 의해 원하는 기술적 효과가 얻어진다. 초음파 표면 피닝 중의 무작위 임팩트의 확률적 특성은 비-균질 표면 처리를 초래하고, 그 조건은 재료 표면이 처리 마크로 완전히 덮일 때까지 기준 시편을 이용하여 또는 육안으로 제어된다. 이를 위해, 작업자는 도구를 이용한 추가적인 과정을 거치게 될 것이며, 이는 과다한 표면 변형 또는 과다-경화 상태를 생성할 수 있다. 따라서, 이러한 국부적인 기술 공정은 재료 메소구조(mesostructure)에 손상을 입히는 문제를 수반하며, 그에 따라 금속 및 합금 재료의 초기 강도와 같은 재료의 초기 강도에 의해 제한되는 제한된 범위의 용도 및 여러 재료의 특성 제한 정도에서 불균일한 처리를 제공한다. 공정 알고리즘에 의해 본질적으로 규정된 "엄격한" 기술의 일반적인 문제점은 재료에 대한 효과, 즉 파라미터와 기대되는 효과 즉, 재료의 출력 특성 사이의 특정 관계의 교란 가능성이다. 이는 적절하지 못한 에너지 소비, 구조적 결함 가능성, 처리된 재료의 표면에 걸친 그리고 그 체적부 내의 처리 효과의 불균일 분포, 결과의 큰 산포도(great scatter of results), 및 기술 품질과 신뢰성의 손상 가능성을 초래한다. 다른 종래 기술은, 예를 들어, 압력 확산, 확산 용접, 마찰 용접, 초음파 용접, 온도 확산, 초음파 확산, 및 임팩트 확산을 포함한다. 압력 확산은 접합되는 재료 내의 필요한 소성 변형을 생성하기에 충분한 정적 하중에 의해 유발된 확산 공정이다. 확산 용접은 높은 온도 및 적절한 소성 변형에 비교적 장시간 노출된 상태에서 접촉 재료의 원자의 중간 확산에 의해 영향을 받는 압력 용접이다. 마찰 용접은 재료의 용접 영역이 재료의 계면의 마찰에 의해 발생되는 열을 통해 소성 상태로 가열되는 공정이다. 초음파 용접은 초음파 진동 하에서의 압력 용접으로서, 이때 용접은 용접 영역에서의 재료의 가열을 수반하는 고주파 기계적 진동과 접합되는 재료의 표면들에 수직으로 인가되는 압축 압력의 조합에 의해 이루어진다. 온도 확산은 고온 노출에 의해 유발되는 확산 공정이다. 초음파 확산은 특히, 코팅 도포시에, 초음파 진동에 의해 유발되는 확산 공정이다. 임팩트 확산은 임팩트 작용에 의해 유발되는 확산 공정이다. 또한, 금속 구조 변태 현상의 기본적인 메카니즘이 종래 기술로서 공지되어 있다. 이는, 예를 들어, 메소구조의 형성, 금속 및 합금에서의 확산, 잔류 응력 완화 및 부식을 포함한다. 소성 변형은 단절부의 형성 없이, 하중을 받는 재료 본체의 형상 또는 치수의 최종적 변화이다. 메소 구조는 금속 구조 재료가 ~10-3 내지 ~10 ㎛ 크기의 외부 작용에 대해 저항하는 비교적 조대한 형성 수준에 있을 때 형성된다. 금속 및 합금에서의 확산은 결정 재료의 원자가 격자 간격보다 큰 거리만큼 변위하는 기본적인 공정이다. 잔류 응력 완화는 재료의 일정한 전체 변형 즉, 탄성 및 소성 변형을 수반하는 점차적인 응력 감소이다. 부식은 화학적 또는 전기화학적 주변 공격하에서의 금속 표면의 열화이다. 금속 조직 변태 메카니즘에 대한 초음파 처리의 효과가 종래 기술로서 공지되어 있다. 많은 특성들이 초음파 처리 기술과 관련된다. 이러한 특성들 중 일부는, 선택된 처리에 따라서 금속 소성 변형 공정을 다소 개선하는 단계; 처리된 재료의 표면 층으로 상당한 압축 응력을 유도하여, 재료의 피로 강도를 개선하는 단계; 재료의 여러 가지 사이징(sizing) 및 경화 처리 공정을 돕는 단계; 처리된 재료의 표면 층 내에 하니컴 메소 구조를 형성하여, 강도 특성을 개선하는 단계; 금속 내의 확산 공정을 가속하는 단계; 금속 조직 내의 잔류 응력 완화 단계; 및 재료의 처리 표면의 내식성을 개선하는 단계를 포함한다. 재료의 초음파 임팩트 처리와 관련한 이러한 특성들 모두는 처리 재료의 품질 및 신뢰성을 높이며, 그에 따라 구조물 및 기계 부품의 품질 및 신뢰성을 높인다. 이러한 종래 공정에서 소모된 에너지는 특정의 기술적 특징을 획득하는데 있어서 재료 구조 특징 및 구조적 거동에 의해 지배되는 자연 에너지 임계값(thresholds)을 극복하기 위해서 사용될 뿐만 아니라, 작용에 대한 재료의 응답과 관련되지 않은 제어되지 않는 작용 중에 저항의 제어되지 않는 (과다한) 증가를 극복하기 위해서 그리고 재료에 대한 작용에 의해 유발된 재료 상태 요동을 극복하기 위해서도 사용된다. 따라서, "엄격한" 알고리즘을 이용할 때, 총 에너지 소모는 특정 기술 효과를 획득할 때 재료 구조 상태의 자연 에너지 임계값을 극복하는데 필요한 것보다 2배 이상이 된다. 종래의 초음파 임팩트 처리 방법을 포함하는 종래 방법은 표면 처리, 무작위 임팩트의 통계학적 개시 메카니즘, 처리 결과의 불균일한 분포, 임팩트 파라미터의 제한된 제어, 임팩트의 복잡한 최적화, 및 재료 표면의 효과에 대한 복잡한 처리 조건의 적응으로 제한된다. 따라서, 본 발명은 종래 기술의 단점을 해결하여, 최소 에너지 소모로 원하는 기술적 효과를 획득할 수 있고, 정확한 시간에 에너지를 재료 내에 최적으로 분포시킬 수 있으며, 재료의 주어진 체적 및 표면에 걸쳐 특정 처리 결과를 균일하게 분포시킬 수 있는 적응 임펄스 처리 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 작용에 대한 재료의 반응을 직접 고려함으로써 원하는 기술적 효과를 위해 임펄스 파라미터의 적응 및 제어된 임팩트 임펄스를 갖는 임펄스 처리 방법을 제공하여 종래 기술의 단점을 해결한다.