내접스플라인 형상의 폐쇄단조에서 측방압출법과 엎셋단조법을 제안하고 이들 공정과 관련한 속도장을 제시하였다. 제시된 속도장을 사용하여 상계해석을 수행하였으며, 이의 결과에 대한 타당성을 검토하기 위해 강소성유한요소해석 및 실험을 수행하였다. 제안된 속도장은 치형이 사각형, 사다리꼴, ...
내접스플라인 형상의 폐쇄단조에서 측방압출법과 엎셋단조법을 제안하고 이들 공정과 관련한 속도장을 제시하였다. 제시된 속도장을 사용하여 상계해석을 수행하였으며, 이의 결과에 대한 타당성을 검토하기 위해 강소성유한요소해석 및 실험을 수행하였다. 제안된 속도장은 치형이 사각형, 사다리꼴, 세레이션 형상 등을 매개변수로서 모두 고찰할 수 있게 표시되었으며, 이들 속도장을 사용한 상계요소해석에서 각 치형에 대해 성형공정 및 성형단계별 치형의 형성과정 및 소성유동 형태, 단조하중, 유효변형률 및 응력 분포 등을 비교 및 검토하였다. 이들의 결과로서 제안된 속도장의 유용성이 확인되었고, 측방압출법에 의한 단조하중이 엎셋단조보다 다소 높으나 엎셋단조법은 최종 단조품의 품질을 개선시키는 데 보다 적절한 단조법으로 확인되었다. 해석의 결과 측방압출단조에 의한 소성유동은 치저부의 코너에서 재료의 국부 전단변형이 엎셋단조의 경우보다 심하게 나타났다. 따라서, 유효변형률은 치형의 치저부에서 크게 발생하였다. 단조하중은 측방압출단조법이 엎셋단조보다 높게 나타났기 때문에 설비측면에서 엎셋단조법이 바람직하다. 또한 치저부에서 심한 전단변형이 측방압출단조에서 관찰되었기 때문에 고품질 단조품을 얻기 위해서는 엎셋단조가 적절하다고 할 수 있다. 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다. (1)내접 스플라인 형상의 폐쇄단조에서 측방압출단조법과 엎셋단조법을 제안하고 상계요소해석 하였다. (2)각 단조법에 대해 속도장을 제안하였고, 이에 기초한 상계해석결과는 유한요소해석 및 실험결과와 거의 유사하게 나타났으며, 속도장의 유용성이 확인되었다. (3)사각형, 사다리꼴, 세레이션 치형의 내접 스플라인에 대한 단조공정을 해석하였다. 제안된 속도장은 치형의 형상을 나타낼 수 있는 매개변수로 표현되었다. (4)측방압출단조에 의한 변형유동은 치저부의 구석부에서 가장 심한 전단변형이 발생하였고, 엎셋단조의 경우 보다 심하게 나타났다. (5)제안된 속도장을 사용한 상계해석에서 유효변형률은 치저부에서 크게 발생하는 것을 확인하였다. (6)각 단조법에 대한 단조하중의 해석에서는 측방압출단조법이 엎셋단조보다 다소 높게 나타났으며, 일반적으로 측방압출단조에서 약 7~10% 높다. (7)치형의 치저부에서 심한 전단변형이 측방압출단조에서 관찰되었으며, 고품질 단조품을 얻기 위해서는 엎셋단조가 적절한 것으로 나타났다.
내접 스플라인 형상의 폐쇄단조에서 측방압출법과 엎셋단조법을 제안하고 이들 공정과 관련한 속도장을 제시하였다. 제시된 속도장을 사용하여 상계해석을 수행하였으며, 이의 결과에 대한 타당성을 검토하기 위해 강소성유한요소해석 및 실험을 수행하였다. 제안된 속도장은 치형이 사각형, 사다리꼴, 세레이션 형상 등을 매개변수로서 모두 고찰할 수 있게 표시되었으며, 이들 속도장을 사용한 상계요소해석에서 각 치형에 대해 성형공정 및 성형단계별 치형의 형성과정 및 소성유동 형태, 단조하중, 유효변형률 및 응력 분포 등을 비교 및 검토하였다. 이들의 결과로서 제안된 속도장의 유용성이 확인되었고, 측방압출법에 의한 단조하중이 엎셋단조보다 다소 높으나 엎셋단조법은 최종 단조품의 품질을 개선시키는 데 보다 적절한 단조법으로 확인되었다. 해석의 결과 측방압출단조에 의한 소성유동은 치저부의 코너에서 재료의 국부 전단변형이 엎셋단조의 경우보다 심하게 나타났다. 따라서, 유효변형률은 치형의 치저부에서 크게 발생하였다. 단조하중은 측방압출단조법이 엎셋단조보다 높게 나타났기 때문에 설비측면에서 엎셋단조법이 바람직하다. 또한 치저부에서 심한 전단변형이 측방압출단조에서 관찰되었기 때문에 고품질 단조품을 얻기 위해서는 엎셋단조가 적절하다고 할 수 있다. 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다. (1)내접 스플라인 형상의 폐쇄단조에서 측방압출단조법과 엎셋단조법을 제안하고 상계요소해석 하였다. (2)각 단조법에 대해 속도장을 제안하였고, 이에 기초한 상계해석결과는 유한요소해석 및 실험결과와 거의 유사하게 나타났으며, 속도장의 유용성이 확인되었다. (3)사각형, 사다리꼴, 세레이션 치형의 내접 스플라인에 대한 단조공정을 해석하였다. 제안된 속도장은 치형의 형상을 나타낼 수 있는 매개변수로 표현되었다. (4)측방압출단조에 의한 변형유동은 치저부의 구석부에서 가장 심한 전단변형이 발생하였고, 엎셋단조의 경우 보다 심하게 나타났다. (5)제안된 속도장을 사용한 상계해석에서 유효변형률은 치저부에서 크게 발생하는 것을 확인하였다. (6)각 단조법에 대한 단조하중의 해석에서는 측방압출단조법이 엎셋단조보다 다소 높게 나타났으며, 일반적으로 측방압출단조에서 약 7~10% 높다. (7)치형의 치저부에서 심한 전단변형이 측방압출단조에서 관찰되었으며, 고품질 단조품을 얻기 위해서는 엎셋단조가 적절한 것으로 나타났다.
Side-extrusion forging and upset forging were proposed in the closed-die forging of internal spline shapes and the relevant velocity fields also proposed. The upper bound analysis were carried out using these velocity fields. In order to confirm the results of the upper bound analysis, the rigid-pla...
Side-extrusion forging and upset forging were proposed in the closed-die forging of internal spline shapes and the relevant velocity fields also proposed. The upper bound analysis were carried out using these velocity fields. In order to confirm the results of the upper bound analysis, the rigid-plastic finite element analysis and an experimental investigation were conducted. These velocity fields were expressed using a parameter to define rectangular, trapezoidal and serration tooth shapes. Side-extrusion forging and upset forging of the internal spline shapes were analysed using the upper bound elemental technique with the proposed velocity fields. With the analytical results, tooth filling patterns, metal flow patterns, forging loads, and distribution of effective strains and stresses, at each of forming process and forming stages, were discussed. As the results, the feasibility of the proposed velocity fields were proved. Forging loads in the side-extrusion forging were slightly higher than the upset forging but the upset forging was confirmed as the better forging technique to improve the quality of finally forged products. The metal flow in the side-extrusion forging was more distorted around the corner of the tooth root than in the upset forging. The effective strains were therefore observed here. Because of less forging loads in the upset forging, this forging technique might be proper in considering forging facilities. Also the upset forging might be selected in order to get high quality forged products, as severe distortion around the tooth root in the side-extrusion forging was observed.
Side-extrusion forging and upset forging were proposed in the closed-die forging of internal spline shapes and the relevant velocity fields also proposed. The upper bound analysis were carried out using these velocity fields. In order to confirm the results of the upper bound analysis, the rigid-plastic finite element analysis and an experimental investigation were conducted. These velocity fields were expressed using a parameter to define rectangular, trapezoidal and serration tooth shapes. Side-extrusion forging and upset forging of the internal spline shapes were analysed using the upper bound elemental technique with the proposed velocity fields. With the analytical results, tooth filling patterns, metal flow patterns, forging loads, and distribution of effective strains and stresses, at each of forming process and forming stages, were discussed. As the results, the feasibility of the proposed velocity fields were proved. Forging loads in the side-extrusion forging were slightly higher than the upset forging but the upset forging was confirmed as the better forging technique to improve the quality of finally forged products. The metal flow in the side-extrusion forging was more distorted around the corner of the tooth root than in the upset forging. The effective strains were therefore observed here. Because of less forging loads in the upset forging, this forging technique might be proper in considering forging facilities. Also the upset forging might be selected in order to get high quality forged products, as severe distortion around the tooth root in the side-extrusion forging was observed.
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