2종 이상의 소재를 접합하여 원 소재가 가지는 특성 이외에 필요한 특성을 가지는 판재를 접합판재라고 한다. 이러한 접합판재 중 내부에 미세구조패턴을 가지는 접합판재를 Inner-structure bonded sheet metal 라고 명명하였고, 이를 줄여서 ISB판재라 하였다. ISB판재는 초경량, 고강성, 고내충격성, 고강도를 목적으로 개발된 판재이다. ISB판재는 내부구조재의 형상이나 접합방법 등에 따라 다른 특성을 보인다. 본 연구에서는 ISB판재 중 내부구조재를 피라미드 형태인 크림프트 익스펜디드 메탈(crimped expanded metal)을 사용하고, 접합방법은 ...
2종 이상의 소재를 접합하여 원 소재가 가지는 특성 이외에 필요한 특성을 가지는 판재를 접합판재라고 한다. 이러한 접합판재 중 내부에 미세구조패턴을 가지는 접합판재를 Inner-structure bonded sheet metal 라고 명명하였고, 이를 줄여서 ISB판재라 하였다. ISB판재는 초경량, 고강성, 고내충격성, 고강도를 목적으로 개발된 판재이다. ISB판재는 내부구조재의 형상이나 접합방법 등에 따라 다른 특성을 보인다. 본 연구에서는 ISB판재 중 내부구조재를 피라미드 형태인 크림프트 익스펜디드 메탈(crimped expanded metal)을 사용하고, 접합방법은 저항용접과 접착제를 이용하여 접합한 ISB판재의 프레스 가공특성을 파악하고자 하였다. 프레스 가공 중에서 전단, 굽힘, 평면드로잉, 인장성형의 특성 및 성형한계를 평가하였다. 그리고 이를 토대로 하여 성형한계곡선을 작성하고, 성형평가 기법을 제시하였다. 우선 내부구조재의 좌굴이 발생하는 않는 범위의 블랭크 홀딩력과 패드력 등을 결정하기 위해 압축실험을 수행하였다. 압축실험결과 압축성형한계는 내부구조재 1개가 견디는 하중이 8kgf, 두께 감소율이 10%인 것으로 나타났다. 소재의 단축인장실험에서는 하중 450kgf이상에서 내부재의 변형보다는 외부재표면에 굴곡이 발생하였고, 이때의 연신률이 7.2%, 두께감소율이 13%였다. 전단 특성은 전단시 내부구조재가 붕괴되면서, 두께감소율이 큰 것이 특징이다. 전단 전후의 두께감소율은 70%이고, 접착된 ISB판재가 저항용접된 ISB판재보다 두께감소율이 더 작은 것으로 나타났다. 또한 내부구조재의 절단위치에 따른 절단면의 영향은 피라미드의 정점부 보다는 비정점부에서 두께감소율이 작은 것으로 나타났다. 따라서 전단가공에 있어서는 비정점부위치, 접착제를 이용한 접합, 틈새 1%일때 성형성이 양호한 것으로 나타났다. L-벤딩성형특성은 접합방법에 따라 성형한계를 다르게 규정 할 수 있는데, 저항용접된 ISB판재는 굽힘반경부의 두께감소율 10%를 기준으로 하고, 접착된 ISB판재는 접합부의 접합파단 발생을 성형한계로 규정하였다. L-벤딩 실험결과 접착제를 사용한 ISB판재의 접착력이 저항용접된 ISB판재에 비해 약하기 때문에 성형성이 작은 것으로 나타났다. 또한 굽힘 반경에 따른 실험에서도 굽힘 반경이 5mm 일때 보다 10mm 일때 성형성이 좋은 것으로 나타났다. 평면드로잉의 경우에도 L-벤딩과 같은 성형한계를 설정하였으나, 펀치와 다이의 코너 반경이 10mm일때 저항용접된 ISB판재의 경우 내부재에 좌굴이 발생하였다. 이는 평면드로잉시 상판과 하판의 소재 유입속도가 다르기 때문인 것으로 판단된다. 평면드로잉 결과 역시 접착제를 이용한 ISB판재의 경우 접착강도가 약하기 때문에 거의 성형이 안되는 것으로 나타났다. 인장성형특성에서는 내부재의 변형, 두께측정 등 많은 실험을 통하여 성형한계를 찾고자 하였으나, 현재로는 육안검사를 통한 성형한계측정이 가장 신뢰성 있는 방법으로 평가된다. 인장성형시의 성형한계는 구형펀치의 곡률직경이 150mm일때, 성형깊이가 3mm, 두께 감소율이 5%인 것으로 나타났다. 이와 같이 ISB판재에 대한 굽힘, 평면드로잉, 인장성형 등의 실험을 통하여 성형한계곡선을 얻을 수 있었다. ISB판재의 성형한계는 클래드강판의 성형한계곡선에 비해 성형영역이 10~12배 정도 작은 것으로 나타났다. 본 연구의 대상이 된 ISB판재의 프레스 성형한계를 평가할 수 있는 평가기준은 내부재의 좌굴에 의한 두께 감소율 10% 및 인장변형에 의한 외부재 표면의 굴곡에 의한 육안판별기준으로 정리 할 수 있다. ISB판재의 프레스 성형한계를 조사한 결과 일반강판이나 클래드강판 등에 비해 ISB판재의 성형성이 매우 낮은 것으로 나타났다. ISB판재의 활용범위는 미소변형의 프레스 가공 또는 변형이 거의 없는 제품의 내부재에 응용될 것으로 판단된다. 또한 다양한 성형품으로 활용하기 위해서는 내부구조재의 형상 설계 및 두께감소 그리고 제품 표면의 개선 등에 관한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
2종 이상의 소재를 접합하여 원 소재가 가지는 특성 이외에 필요한 특성을 가지는 판재를 접합판재라고 한다. 이러한 접합판재 중 내부에 미세구조패턴을 가지는 접합판재를 Inner-structure bonded sheet metal 라고 명명하였고, 이를 줄여서 ISB판재라 하였다. ISB판재는 초경량, 고강성, 고내충격성, 고강도를 목적으로 개발된 판재이다. ISB판재는 내부구조재의 형상이나 접합방법 등에 따라 다른 특성을 보인다. 본 연구에서는 ISB판재 중 내부구조재를 피라미드 형태인 크림프트 익스펜디드 메탈(crimped expanded metal)을 사용하고, 접합방법은 저항용접과 접착제를 이용하여 접합한 ISB판재의 프레스 가공특성을 파악하고자 하였다. 프레스 가공 중에서 전단, 굽힘, 평면드로잉, 인장성형의 특성 및 성형한계를 평가하였다. 그리고 이를 토대로 하여 성형한계곡선을 작성하고, 성형평가 기법을 제시하였다. 우선 내부구조재의 좌굴이 발생하는 않는 범위의 블랭크 홀딩력과 패드력 등을 결정하기 위해 압축실험을 수행하였다. 압축실험결과 압축성형한계는 내부구조재 1개가 견디는 하중이 8kgf, 두께 감소율이 10%인 것으로 나타났다. 소재의 단축인장실험에서는 하중 450kgf이상에서 내부재의 변형보다는 외부재표면에 굴곡이 발생하였고, 이때의 연신률이 7.2%, 두께감소율이 13%였다. 전단 특성은 전단시 내부구조재가 붕괴되면서, 두께감소율이 큰 것이 특징이다. 전단 전후의 두께감소율은 70%이고, 접착된 ISB판재가 저항용접된 ISB판재보다 두께감소율이 더 작은 것으로 나타났다. 또한 내부구조재의 절단위치에 따른 절단면의 영향은 피라미드의 정점부 보다는 비정점부에서 두께감소율이 작은 것으로 나타났다. 따라서 전단가공에 있어서는 비정점부위치, 접착제를 이용한 접합, 틈새 1%일때 성형성이 양호한 것으로 나타났다. L-벤딩성형특성은 접합방법에 따라 성형한계를 다르게 규정 할 수 있는데, 저항용접된 ISB판재는 굽힘반경부의 두께감소율 10%를 기준으로 하고, 접착된 ISB판재는 접합부의 접합파단 발생을 성형한계로 규정하였다. L-벤딩 실험결과 접착제를 사용한 ISB판재의 접착력이 저항용접된 ISB판재에 비해 약하기 때문에 성형성이 작은 것으로 나타났다. 또한 굽힘 반경에 따른 실험에서도 굽힘 반경이 5mm 일때 보다 10mm 일때 성형성이 좋은 것으로 나타났다. 평면드로잉의 경우에도 L-벤딩과 같은 성형한계를 설정하였으나, 펀치와 다이의 코너 반경이 10mm일때 저항용접된 ISB판재의 경우 내부재에 좌굴이 발생하였다. 이는 평면드로잉시 상판과 하판의 소재 유입속도가 다르기 때문인 것으로 판단된다. 평면드로잉 결과 역시 접착제를 이용한 ISB판재의 경우 접착강도가 약하기 때문에 거의 성형이 안되는 것으로 나타났다. 인장성형특성에서는 내부재의 변형, 두께측정 등 많은 실험을 통하여 성형한계를 찾고자 하였으나, 현재로는 육안검사를 통한 성형한계측정이 가장 신뢰성 있는 방법으로 평가된다. 인장성형시의 성형한계는 구형펀치의 곡률직경이 150mm일때, 성형깊이가 3mm, 두께 감소율이 5%인 것으로 나타났다. 이와 같이 ISB판재에 대한 굽힘, 평면드로잉, 인장성형 등의 실험을 통하여 성형한계곡선을 얻을 수 있었다. ISB판재의 성형한계는 클래드강판의 성형한계곡선에 비해 성형영역이 10~12배 정도 작은 것으로 나타났다. 본 연구의 대상이 된 ISB판재의 프레스 성형한계를 평가할 수 있는 평가기준은 내부재의 좌굴에 의한 두께 감소율 10% 및 인장변형에 의한 외부재 표면의 굴곡에 의한 육안판별기준으로 정리 할 수 있다. ISB판재의 프레스 성형한계를 조사한 결과 일반강판이나 클래드강판 등에 비해 ISB판재의 성형성이 매우 낮은 것으로 나타났다. ISB판재의 활용범위는 미소변형의 프레스 가공 또는 변형이 거의 없는 제품의 내부재에 응용될 것으로 판단된다. 또한 다양한 성형품으로 활용하기 위해서는 내부구조재의 형상 설계 및 두께감소 그리고 제품 표면의 개선 등에 관한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
The inner-structure bonded(ISB) sheet metal is defined as a composite sheet metal which has middle layer of truss-structure between two skin sheets. The characteristics such as ultra-light weight, high rigidity, high strength, etc are required especially for automobile parts. In this study a new con...
The inner-structure bonded(ISB) sheet metal is defined as a composite sheet metal which has middle layer of truss-structure between two skin sheets. The characteristics such as ultra-light weight, high rigidity, high strength, etc are required especially for automobile parts. In this study a new concept for manufacturing ISB sheet metal is suggested and tested for application to the industry. The characteristic of ISB sheet metal depends on inner-structure pattern or method of bonding. Pyramid type of crimped expanded metal is used for inner-structure and both of resistance welding and adhesive bonding are applied to make a specimen. Preliminary tests are carried out in order to determine blankholding force and pad force to prevent buckling of inner-structure during experiments. As a result of compression test, it is appeared that forming limit is 10% reduction in thickness under a load of 8kgf per unit element(one inner-structure). In case of uniaxial tensile test the non-uniform surface integrity rather than the buckling of inner-structure happened at a load of 450kgf, which indicates elongation of 7.2% and thickness reduction of 13%. The distinct feature in shearing of ISB sheet metal is large reduction in thickness as compared with conventional sheet metal because the inner-structure is easily collapsed during shearing. From experiments the reduction of thickness was around 70%, and it was found that the result of adhesive-bonded specimen was smaller than that of resistance-welded specimen. In addition shearing at non-vertex position of ISB sheet metal showed better sheared surface than at vertex position. Therefore in case of shearing process the best performance was achieved at the working condition of non-vertex position, adhesive-bonded specimen and clearance of 1%. L-bending test was made according to bonding method of a specimen. Adhesive-bonded specimen was shown that the forming criteria was limited by separation of bonded area and resistance-welded specimen was by buckling of inner-structure which indicates 10% reduction in thickness on the die-corner radius. L-bending test showed that the formability of adhesive-bonded specimen is lower than that of resistance-welded specimen. In addition, the formability of using die-conner radius of 10mm was superior to that of 5mm. Experiments for plane drawing were also attempted and got the similar results as in L-bending test. The eye-inspection method was applied to examine the defects occurring on the specimen during stretch forming. In case of biaxial stretch forming only the non-uniform deformation on the surface of a skin sheet could be observed. The forming limit in stretching of ISB sheet metal with the punch curvature diameter of 150mm was 3mm in forming depth and 5% reduction in thickness. The forming limit curve from the above experiments like compression, tensile test, L-bending, plane drawing and stretch-forming was plotted for specimen of ISB sheet metal by using photo gridding technique. The successful forming range of ISB sheet metal has 10 to 12 times narrower than that of clad sheet metal (STS304-Al1050-STS304). ISB sheet metal developed in this study can be used only for relatively shallow forming process. Further study for the improvement of press formability of ISB sheet metal needs to be more attempted in the future.
The inner-structure bonded(ISB) sheet metal is defined as a composite sheet metal which has middle layer of truss-structure between two skin sheets. The characteristics such as ultra-light weight, high rigidity, high strength, etc are required especially for automobile parts. In this study a new concept for manufacturing ISB sheet metal is suggested and tested for application to the industry. The characteristic of ISB sheet metal depends on inner-structure pattern or method of bonding. Pyramid type of crimped expanded metal is used for inner-structure and both of resistance welding and adhesive bonding are applied to make a specimen. Preliminary tests are carried out in order to determine blankholding force and pad force to prevent buckling of inner-structure during experiments. As a result of compression test, it is appeared that forming limit is 10% reduction in thickness under a load of 8kgf per unit element(one inner-structure). In case of uniaxial tensile test the non-uniform surface integrity rather than the buckling of inner-structure happened at a load of 450kgf, which indicates elongation of 7.2% and thickness reduction of 13%. The distinct feature in shearing of ISB sheet metal is large reduction in thickness as compared with conventional sheet metal because the inner-structure is easily collapsed during shearing. From experiments the reduction of thickness was around 70%, and it was found that the result of adhesive-bonded specimen was smaller than that of resistance-welded specimen. In addition shearing at non-vertex position of ISB sheet metal showed better sheared surface than at vertex position. Therefore in case of shearing process the best performance was achieved at the working condition of non-vertex position, adhesive-bonded specimen and clearance of 1%. L-bending test was made according to bonding method of a specimen. Adhesive-bonded specimen was shown that the forming criteria was limited by separation of bonded area and resistance-welded specimen was by buckling of inner-structure which indicates 10% reduction in thickness on the die-corner radius. L-bending test showed that the formability of adhesive-bonded specimen is lower than that of resistance-welded specimen. In addition, the formability of using die-conner radius of 10mm was superior to that of 5mm. Experiments for plane drawing were also attempted and got the similar results as in L-bending test. The eye-inspection method was applied to examine the defects occurring on the specimen during stretch forming. In case of biaxial stretch forming only the non-uniform deformation on the surface of a skin sheet could be observed. The forming limit in stretching of ISB sheet metal with the punch curvature diameter of 150mm was 3mm in forming depth and 5% reduction in thickness. The forming limit curve from the above experiments like compression, tensile test, L-bending, plane drawing and stretch-forming was plotted for specimen of ISB sheet metal by using photo gridding technique. The successful forming range of ISB sheet metal has 10 to 12 times narrower than that of clad sheet metal (STS304-Al1050-STS304). ISB sheet metal developed in this study can be used only for relatively shallow forming process. Further study for the improvement of press formability of ISB sheet metal needs to be more attempted in the future.
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