컴퓨터를 이용한 공정해석은 지속적으로 시도되고 있으며, 공정설계에 많은 도움을 주고 있다. 이러한 성형해석의 방법에는 FEM(Finite Element Method), FDM(Finite Difference Method)을 이용한 해석이 주로 쓰이고 있으나, 현재 쓰이는 성형해석 프로그램은 롤 포밍 공정 전체를 해석하기 보다는 부분적인 적용과 무리한 가정을 포함하여 산업현장에 다소 적용하기에는 어려움이 있다. 이러한 현실을 극복하고 롤 포밍 공정의 최적설계와 해석을 위해 ...
컴퓨터를 이용한 공정해석은 지속적으로 시도되고 있으며, 공정설계에 많은 도움을 주고 있다. 이러한 성형해석의 방법에는 FEM(Finite Element Method), FDM(Finite Difference Method)을 이용한 해석이 주로 쓰이고 있으나, 현재 쓰이는 성형해석 프로그램은 롤 포밍 공정 전체를 해석하기 보다는 부분적인 적용과 무리한 가정을 포함하여 산업현장에 다소 적용하기에는 어려움이 있다. 이러한 현실을 극복하고 롤 포밍 공정의 최적설계와 해석을 위해 시뮬레이션 프로그램이 개발되어 사용 중이며, 3차원 유한요소해석을 통한 형상 예측과 잔류 응력과 Spring Back에 대한 시뮬레이션을 통한 집적된 정보를 소프트웨어 내에 내장된 전·후 처리기를 통해 신속하고 정확하게 예측하고 분석함으로써 현장에서 유용하게 사용할 수 있게 하였다. 본 논문에서 제시한 자동차용 채널의 롤 포밍에서 롤 포밍 전·후에 판재(Coil)의 변위량을 실제의 제품과 시뮬레이션을 통한 비교에서 롤 포밍 후의 판재에 남아있는 잔류 응력이 Spring Back의 영향으로 나타나 판재의 끝 단에서의 차이로 나타나는 것을 확인하였으며, 롤 포밍 공법에서 이러한 잔류 응력과 Spring Back을 줄이거나 없애기 위한 방법으로 Over Bending 기법을 사용하고 있으며 여기에는 Side Roll 또는 아이들 Roll을 이용하여 Over Bending을 적용하는 것이 일반적인 방법이며 현업에서는 단면 형상이나 제품의 특성에 의하여 Spring Back을 줄이기 위한 방법이 적용·사용 중이며, 자동차용 채널의 단면에 대한 롤 포밍에서는 Bending이 난해한 개소의 정확한 단면의 확보를 위하여 상·하 Roll이 완전히 잡아주어 Bending을 하기 위한 공법으로 역(逆) Bending 공법을 적용하였으며 역 Bending 후의 잔류 응력을 제거하기 위하여 보정 Roll을 부가적으로 적용하여 잔류 응력을 최소화 시켰으며, Basic 단면의 Over Bending 공법도 적용하였다. 이 기법은 굽힘 가공에서 필연적으로 나타나는 굽힘부의 곡율 반경 “R”이 롤 금형보다 크게 나오는 것을 예상하여 Basic 단면 자체를 제품의 “R” 값보다 작게 설정하여 상기의 발생 문제를 해소하기위한 기법으로 이는 경험치에 의한 수치를 적용하며 그 양은 50∼90% 정도 이다. 이렇게 설계, 제작된 롤 금형에서 생산된 실제 제품과 시뮬레이션을 통한 판재의 변위량의 비교에서 검증한 변위량의 추이가 유사한 것을 확인할 수 있었으며 이는 향후 롤 포밍 공법 적용의 설계에 있어서 유한요소해석을 통한 검증은 더욱 효용성을 나타낼 것이라 판단되어지며 적극적인 활용이 필요하겠다. 더불어 유한요소해석을 통한 시뮬레이션 기법의 적용을 통하여 국내 철강 및 비철금속의 롤 포밍 분야에서 공정설계의 효용성을 제고하고, 제품 제조 시 중간 단계의 형상 예측을 가능하게 하여 고품질의 롤 포밍 제품을 개발, 생산할 수 있을 것이다.
컴퓨터를 이용한 공정해석은 지속적으로 시도되고 있으며, 공정설계에 많은 도움을 주고 있다. 이러한 성형해석의 방법에는 FEM(Finite Element Method), FDM(Finite Difference Method)을 이용한 해석이 주로 쓰이고 있으나, 현재 쓰이는 성형해석 프로그램은 롤 포밍 공정 전체를 해석하기 보다는 부분적인 적용과 무리한 가정을 포함하여 산업현장에 다소 적용하기에는 어려움이 있다. 이러한 현실을 극복하고 롤 포밍 공정의 최적설계와 해석을 위해 시뮬레이션 프로그램이 개발되어 사용 중이며, 3차원 유한요소해석을 통한 형상 예측과 잔류 응력과 Spring Back에 대한 시뮬레이션을 통한 집적된 정보를 소프트웨어 내에 내장된 전·후 처리기를 통해 신속하고 정확하게 예측하고 분석함으로써 현장에서 유용하게 사용할 수 있게 하였다. 본 논문에서 제시한 자동차용 채널의 롤 포밍에서 롤 포밍 전·후에 판재(Coil)의 변위량을 실제의 제품과 시뮬레이션을 통한 비교에서 롤 포밍 후의 판재에 남아있는 잔류 응력이 Spring Back의 영향으로 나타나 판재의 끝 단에서의 차이로 나타나는 것을 확인하였으며, 롤 포밍 공법에서 이러한 잔류 응력과 Spring Back을 줄이거나 없애기 위한 방법으로 Over Bending 기법을 사용하고 있으며 여기에는 Side Roll 또는 아이들 Roll을 이용하여 Over Bending을 적용하는 것이 일반적인 방법이며 현업에서는 단면 형상이나 제품의 특성에 의하여 Spring Back을 줄이기 위한 방법이 적용·사용 중이며, 자동차용 채널의 단면에 대한 롤 포밍에서는 Bending이 난해한 개소의 정확한 단면의 확보를 위하여 상·하 Roll이 완전히 잡아주어 Bending을 하기 위한 공법으로 역(逆) Bending 공법을 적용하였으며 역 Bending 후의 잔류 응력을 제거하기 위하여 보정 Roll을 부가적으로 적용하여 잔류 응력을 최소화 시켰으며, Basic 단면의 Over Bending 공법도 적용하였다. 이 기법은 굽힘 가공에서 필연적으로 나타나는 굽힘부의 곡율 반경 “R”이 롤 금형보다 크게 나오는 것을 예상하여 Basic 단면 자체를 제품의 “R” 값보다 작게 설정하여 상기의 발생 문제를 해소하기위한 기법으로 이는 경험치에 의한 수치를 적용하며 그 양은 50∼90% 정도 이다. 이렇게 설계, 제작된 롤 금형에서 생산된 실제 제품과 시뮬레이션을 통한 판재의 변위량의 비교에서 검증한 변위량의 추이가 유사한 것을 확인할 수 있었으며 이는 향후 롤 포밍 공법 적용의 설계에 있어서 유한요소해석을 통한 검증은 더욱 효용성을 나타낼 것이라 판단되어지며 적극적인 활용이 필요하겠다. 더불어 유한요소해석을 통한 시뮬레이션 기법의 적용을 통하여 국내 철강 및 비철금속의 롤 포밍 분야에서 공정설계의 효용성을 제고하고, 제품 제조 시 중간 단계의 형상 예측을 가능하게 하여 고품질의 롤 포밍 제품을 개발, 생산할 수 있을 것이다.
Computer-aided analysis of sheet metal forming process is widely used to improve the process design. By the 3-D finite element analysis, the final shape (including the spring-back) can be predicted easily. The information obtained in this way are very useful in the production design. In this thesis,...
Computer-aided analysis of sheet metal forming process is widely used to improve the process design. By the 3-D finite element analysis, the final shape (including the spring-back) can be predicted easily. The information obtained in this way are very useful in the production design. In this thesis, the roll-forming process is examined by the finite element analysis. The commercial finite element analysis software MSC, MARC. The roll-formed product is a U-shaped Channel which is not symmetrical. It is formed in 10 stages. The over-bending technique is used to solve the spring-back problem. The shapes change is monitored after each step. The section of the channel is cut out and the displacements are measured. The finite element analysis results are compared to the measured one. They are in good agreement with each other. The validity of the finite element analysis of the roll-forming is confirmed. The reserve bending in the eighth stage lefts the residual stress even after the ninth stage. We should be cautious to apply the reverse bending.
Computer-aided analysis of sheet metal forming process is widely used to improve the process design. By the 3-D finite element analysis, the final shape (including the spring-back) can be predicted easily. The information obtained in this way are very useful in the production design. In this thesis, the roll-forming process is examined by the finite element analysis. The commercial finite element analysis software MSC, MARC. The roll-formed product is a U-shaped Channel which is not symmetrical. It is formed in 10 stages. The over-bending technique is used to solve the spring-back problem. The shapes change is monitored after each step. The section of the channel is cut out and the displacements are measured. The finite element analysis results are compared to the measured one. They are in good agreement with each other. The validity of the finite element analysis of the roll-forming is confirmed. The reserve bending in the eighth stage lefts the residual stress even after the ninth stage. We should be cautious to apply the reverse bending.
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