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문제 정의
- 본 연구에서는 온간 성형시 금속 분말의 치밀화 및 변형 거동에 대한 고무 몰드의 영향을 조사하였다. 온간 금형압축시 고무 몰드의 변형 거동
- 본 논문에서는 알루미늄 합금 분말의 금형압축시 금속 분말의 치밀화와 고무 몰드의 영향에 대한 연구를 수행하였다. 온간 성형에서의 고무 몰드를 이용한 치밀화 실험과 다양한 변형률 에너지 포텐셜㎛ 및 Shima-Oyane 의 구성모델(3)에 의한 유한 요소 해석 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
가설 설정
- 불소 고무의 실험 결과에서도 알 수 있듯이 금형 내의 고무 몰드의 기계적 성질은 각각의 하중 경로에 따른 차이가 거의 없기 때문에 고무의 점탄성 효과는 유한요소해석에서 무시하였다.(3) 8) 금형압축 및 고무 몰드를 이용한 온간 성형시 금형, 고무 몰드 및 분말 성형체는 균일한 온도 분포로 가정하였다
- 5 와 같이 y 축에 대한 축 대칭 조건으로부터 전체 단면의 1/2에 대해서만 해석하였다. 시편의 초기 충전 밀도는 실험치와 같이 D°=0.50 이라고 가정 하였으며 해석에는 120 개의 4 절점 1차 축 대칭 요소인 CAX4(4-node axisymmetric quadrilateral, bilinear displacement)와 23개의 축 대칭 강 요소인 RAX2(axisymmetric rigid element)를 사용하였다.'' 해석시 분말과 금형 벽면 및 펀치의 마찰계수는 必 = 0.
- 50 이라고 가정 하였으며 해석에는 120 개의 4 절점 1차 축 대칭 요소인 CAX4(4-node axisymmetric quadrilateral, bilinear displacement)와 23개의 축 대칭 강 요소인 RAX2(axisymmetric rigid element)를 사용하였다.'' 해석시 분말과 금형 벽면 및 펀치의 마찰계수는 必 = 0.17로 가정 하였다.(也2。)
- (1) 금속 분말의 변형 거동을 위해 Shima-Oyane">의 구성 방정식을 사용하였고, 고무의 변형 거동을 위해서는 Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(*)을 사용하였다. 고무 몰드와 분말 성형체 사이의 경계는 완전 접합으로 가정하였으며 고무 몰드와 금형내의 마찰은 무시하였다.(이。)
제안 방법
- Fluorel(FE5660Q, 3M/dyneon, USA)을 사용하여 제조하였다.(") 고무의 기계적 성질을 조사하기위해 일축 인장, 일축 압축 및 체적 압축 실험을 수행하였다. 일축 인장 시험을 위한 시편의 크기는 직경 10 mm 와 길이 70 mm 이며, 일축 압축과 체적 압축을 위한 시편은 직경 20 mm 와 길이 20 mm 이다.
- 일축 인장 시험을 위한 시편의 크기는 직경 10 mm 와 길이 70 mm 이며, 일축 압축과 체적 압축을 위한 시편은 직경 20 mm 와 길이 20 mm 이다. 일축 인장 시험에는 특별히 제작된 지그를 사용하여 직경 방향으로의 큰 수축에 의해 고무 시편이 미끄러지는 것을 방지하였으며, MTS 시험기에서 하중을 증가시키는 동안 표점 거리의 신장량을 측정함으로써 변형률을 구하였다. 압축 시험 시 시편과 압반 사이의 마찰을 최소화하기 위하여 얇은 테프론을 삽입하였으며, 체적 압축 시험은 금형 안에 고무 시편을 넣고 일축 하중을 가하여 수행하였다.
- 일축 인장 시험에는 특별히 제작된 지그를 사용하여 직경 방향으로의 큰 수축에 의해 고무 시편이 미끄러지는 것을 방지하였으며, MTS 시험기에서 하중을 증가시키는 동안 표점 거리의 신장량을 측정함으로써 변형률을 구하였다. 압축 시험 시 시편과 압반 사이의 마찰을 최소화하기 위하여 얇은 테프론을 삽입하였으며, 체적 압축 시험은 금형 안에 고무 시편을 넣고 일축 하중을 가하여 수행하였다. 고무의 인장 및 압축 실험은 고온 분위기로에서 5 ℃/min 의 승온 속도로 각각 200℃와 300E로 가열 및 유지한 후 다양한 변형률 속도로 실험하였다.
- 압축 시험 시 시편과 압반 사이의 마찰을 최소화하기 위하여 얇은 테프론을 삽입하였으며, 체적 압축 시험은 금형 안에 고무 시편을 넣고 일축 하중을 가하여 수행하였다. 고무의 인장 및 압축 실험은 고온 분위기로에서 5 ℃/min 의 승온 속도로 각각 200℃와 300E로 가열 및 유지한 후 다양한 변형률 속도로 실험하였다.
- 알루미늄 합금 분말의 모재 시편을 제조하기 위하여 520℃에서 100 MPa 의 압력으로 열간 등가압 소결 실험을 수행하였다. 열간 등가압 소결을 위한 자세한 시편의 제조 방법은 Yang 과 Kim(l4) 의 논문에 자세히 수록되어 있다.
- 압축시 SiC 압반과 시편 사이의 마찰력을 줄이기 위하여 접촉면에 탄탈륨 박판(t=0.01 mm)을 삽입하였다. 실험에서는 일정한 하중 속도를 가하는 하중 경로를 택하였으며, 이때 압력의 크기와 초기의 압축 속도는 재료 시험기로 제어하였다.
- 01 mm)을 삽입하였다. 실험에서는 일정한 하중 속도를 가하는 하중 경로를 택하였으며, 이때 압력의 크기와 초기의 압축 속도는 재료 시험기로 제어하였다. 압축 실험은 고온 분위기로에서 10 ℃/min 의 승온 속도로 각각 200℃ 와 300℃ 로 가열 및 유지한 후 200 MPa 이하의 가압력 범위에서 수행하였다.
- 실험에서는 일정한 하중 속도를 가하는 하중 경로를 택하였으며, 이때 압력의 크기와 초기의 압축 속도는 재료 시험기로 제어하였다. 압축 실험은 고온 분위기로에서 10 ℃/min 의 승온 속도로 각각 200℃ 와 300℃ 로 가열 및 유지한 후 200 MPa 이하의 가압력 범위에서 수행하였다.
- 사용하였다. 가열로를 이용하여 금형과 분말을 약 5 ℃/min 의승온 속도로 동시에 가열하였으며 실험 온도에 도달하면 시편의 열적 평형상태가 되도록 약 30 분간 온도를 유지한 후 일방향 압축(single action pressing)하였다. 일방향 압축에서는 상부 펀치에서 하부 펀치로의 한쪽 방향으로만 힘이 전달되게 된다.
- 1 MPa/s 로 170 MPa 이하의 가압력 범위에서 양방향 압축하였다. 동일한 실험 조건에 대해서 반복 실험을 통해 평균 상대밀도를 구하여 가압력에 따른 시편의 밀도 치밀화를 조사하였다. 압축된 분말 성형체는 금형에서 꺼낸 후 아르키메데스 비중법에 의하여 상대밀도를 측정하였다.
- 있다.3)밀도와 경도의 상관 관계를 구하기 위하여 얇은 라텍스 몰드를 사용하여 다양한 압력 조건으로 냉간정수압 성형하여 균일한 밀도 분포를 갖는 표준 시편들을 준비하였다. 준비된 시편을 480℃에서 20 분 동안 소결한 후 높이 방향으로 절단하고, 190℃에서 2 시간 동안 어닐링 한 후 단면을 연마하였다.
- 준비된 시편을 480℃에서 20 분 동안 소결한 후 높이 방향으로 절단하고, 190℃에서 2 시간 동안 어닐링 한 후 단면을 연마하였다. 경도는 로크웰 경도 측정기(Rockwell FR-3, Future-Tech Corp., Japan)를 사용하여 1/16 inch 강구압자로 15 kg 의 힘을 가하여 각 시편마다 12 개의 경도 값을 측정하였다. 분말 성형체의 상대 밀도와 로크웰 경도와의 상관 관계는 표준 시편의 평균 상대밀도와 평균 경도 값으로부터 결정하였다.
- , Japan)를 사용하여 1/16 inch 강구압자로 15 kg 의 힘을 가하여 각 시편마다 12 개의 경도 값을 측정하였다. 분말 성형체의 상대 밀도와 로크웰 경도와의 상관 관계는 표준 시편의 평균 상대밀도와 평균 경도 값으로부터 결정하였다.
- 고무 몰드를 이용한 온간 성형에 의한 시편의 밀도 분포를 측정하기 위해서, 간섭이 생기지 않도록 가로와 세로 방향으로 각각 3.5 mm 와 4 mm 의 간격으로 총 60 개의 격자를 생성한 후 격자들의 적분점(integral point)에서 경도를 측정하였으며, 온간 금형압축에 의한 시편의 밀도 분포를 측정하기 위해서는 가로와 세로 방향으로 각각 3mm 와 2mm 의 간격으로 40 개의 격자를 생성하여 경도를 측정하였다.
- U(£)로부터 얻을 수 있다. 초탄성체를 위한 변형률 에너지 포텐셜들은 여러 가지가 있지만, 본논문에서 는 Ogden 형 태, Polynomial 형 태 및 Mooney-Rivlin 형태에 대해서만 간단히 언급하기로 한다.㎛
- 본 논문에서는 고무 몰드가 축 대칭 조건 하에서 분말 성형체 및 금형 내의 가압력에 의해 구속되어 있으므로 부피 수축을 고려하여야 하며, 이를 위해 일축 인장 및 압축 실험치와 체적 압축 실험치를 함께 고려하여 변형률'에너지 포텐셜(*: 에 필요한 계수 값들을 결정하였다. 불소 고무의 실험 결과에서도 알 수 있듯이 금형 내의 고무 몰드의 기계적 성질은 각각의 하중 경로에 따른 차이가 거의 없기 때문에 고무의 점탄성 효과는 유한요소해석에서 무시하였다.
- 위의 결과로부터 Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜（*）을 사용한 유한요소해석 결과는 고무의 기계적 거동을 잘 표현함을 알 수 있다. 따라서, 온간 고무 등가압 성형시 고무 몰드의 정확한 해석을 위하여 위의 두 가지 모델을 구분하여 각각 유한요소해석에 적용하였다. Ogden, Polynomial 및 Mooney-Rivlin 변형률 에너지 포텐 셜을 위한 계수 값들은 각각 다음과 같이 얻을 수위 의 D, 값으로부터 불소 고무는 약간의 압축성을 보이며, 일축 인장과 압축 결과에서는 포아송비가 초기 0.
- 열간 등가압 소결로 제조한 알루미늄 합금 모 재 시편을 300℃에서 일정한 응력 속도 0.1 MPa/s 로 가하여 압축 응력과 소성 변형률의 관계를 구 하였다. Fig.
- 알루미늄 합금 모재의 유동응력 식(~9012) 를 Shima-Oyane 의 구성 모델(3)에 적용하였다. 유한요소해석을 위한 탄성계수 및 항복 강도는 압축 응력과 소성 변형률 곡선의 0.2% offset 으로부터 구하였으며 포와송비는 문헌"의 값을 인용하였다. 즉, 200℃ 에서 E = 5.
- 식 (9)와 (11)의 실험치를 사용한 유한 요소 해석 결과는 실험치보다 조금 높게 예측되었다. 따라서, 유한요소해석을 이용한 알루미늄 합금 분말 성형체의 정확한 치밀화 해석을 위해 모재의 유동응력을 식 (10)과 (12)로 수정하여 사용할 필요가 있으며 이를 금형압축 및 고무 몰드를 이용한 온간 성형에 적용하였다. 즉, 항복 함수에 의한 분말 성형체의 정확한 치밀화 해석을 위해서는 적절한 모재의 유동응력의 크기가 결정되어야 하는데, 알루미늄 합금은 열처리 및 가공 조건에 따른 유동응력의 범위가 비교적 큰 금속이기 때문에 열간 등가압 소결에 의한 모재 시편과 분말의 강도 차이가 나타날 수 있다.
- 7 은 고무 몰드를 이용한 온간 성형의 유한 요소 해석을 위해 사용된 유한요소 격자와 그 경계 조건을 나타낸다. X 축과 y 축 방향의 축 대칭 조건으로부터 전체 단면의 1/4 만을 해석에서 고려하였으며, 분말 성형체를 위하여 100 개의 8 절점 2차 축 대칭 요소인 CAX8(8-node axisymmetric quadrilateral, biquadratic displacement)를, 고무 몰드를 위해서는 96개의 8 절점 2차 축 대칭 하이브리드 요소인 CAX8H(8-node axisymmetric quadrilateral, biquadratic displacement, hybrid with linear pressure)#사용하였다.(1) 금속 분말의 변형 거동을 위해 Shima-Oyane">의 구성 방정식을 사용하였고, 고무의 변형 거동을 위해서는 Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(*)을 사용하였다.
- 연구를 수행하였다. 온간 성형에서의 고무 몰드를 이용한 치밀화 실험과 다양한 변형률 에너지 포텐셜㎛ 및 Shima-Oyane 의 구성모델(3)에 의한 유한 요소 해석 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 본 논문에서 는 평균 입자 크기가 55 gm 인 아르곤가스 분말제조법으로 제조된 구형의 알루미늄 합금 분말을 사용하였으며 이에 대한 자세한 물리적 성질 및 화학적 조성 등은 다른 논문('M2)에 잘 설명되어 있다.
- 실험에 사용된 고무 몰드는 내열성이 우수한 것으로 알려진 불소 고무(Fluoro-elastomer)의 일종인 Fluorel(FE5660Q, 3M/dyneon, USA)을 사용하여 제조하였다.(") 고무의 기계적 성질을 조사하기위해 일축 인장, 일축 압축 및 체적 압축 실험을 수행하였다.
- (") 고무의 기계적 성질을 조사하기위해 일축 인장, 일축 압축 및 체적 압축 실험을 수행하였다. 일축 인장 시험을 위한 시편의 크기는 직경 10 mm 와 길이 70 mm 이며, 일축 압축과 체적 압축을 위한 시편은 직경 20 mm 와 길이 20 mm 이다. 일축 인장 시험에는 특별히 제작된 지그를 사용하여 직경 방향으로의 큰 수축에 의해 고무 시편이 미끄러지는 것을 방지하였으며, MTS 시험기에서 하중을 증가시키는 동안 표점 거리의 신장량을 측정함으로써 변형률을 구하였다.
- 열간 등가압 소결을 위한 자세한 시편의 제조 방법은 Yang 과 Kim(l4) 의 논문에 자세히 수록되어 있다. 열간 등가압소결 실험이 끝난 시편은 기계 가공을 통하여 원주 형태로 가공 후 230℃의 온도와 아르곤 분위 기에서 2 시간 동안 어닐링 하였으며, 시편의 최종치수는 지름 7 mm, 높이 10 mm 이고 상대밀도는 D > 0.995 이다.
- 금형만을 이용한 온간 성형 실험은 가열로가 장착 된 MTS 재료 시험기를 이용하였으며, 초경으로 제작된 직경 20 mm 인 금형을 사용하였다. 가열로를 이용하여 금형과 분말을 약 5 ℃/min 의승온 속도로 동시에 가열하였으며 실험 온도에 도달하면 시편의 열적 평형상태가 되도록 약 30 분간 온도를 유지한 후 일방향 압축(single action pressing)하였다.
- 온간 성형에 사용된 고무 몰드의 크기는 두께 5 mm, 외경 43 mm 및 높이 60 mm 이며, 내경 43mm 의 금형 안에 삽입하여 사용하였다. 알루미늄 합금 분말을 고무 몰드에 충전 시킨 직후의 상대 밀도는 0.
- 5 는 알루미늄 합금 분말의 금형압축에 사용된 유한요소 격자와 경계 조건을 나타낸다. 시 편의 치수는 높이 30.7 mm, 지름 20 mm 이며 Fig. 5 와 같이 y 축에 대한 축 대칭 조건으로부터 전체 단면의 1/2에 대해서만 해석하였다. 시편의 초기 충전 밀도는 실험치와 같이 D°=0.
이론/모형
- 등의 모델。, ©을 사용하였으며 금속 분말의 치밀화 및 변형 예측을 위해서는 Shima-Oyane 의 구성 모델6)을 사용하였다’
- 동일한 실험 조건에 대해서 반복 실험을 통해 평균 상대밀도를 구하여 가압력에 따른 시편의 밀도 치밀화를 조사하였다. 압축된 분말 성형체는 금형에서 꺼낸 후 아르키메데스 비중법에 의하여 상대밀도를 측정하였다.
- 금속 분말의 치밀화 거동은 Shima와 Oyane(3)의 구성 방정식을 ABAQUS(3)의 사용자 정의 서브 루틴인 UMAT에 적용하여 해석할 수 있다. 보다 자세한 수치 해석 방법은 다른 문헌(応17)에서 자세히 찾을 수 있다.
- 본 논문에서는 알루미늄 합금 분말의 금형 압축 및 고무 몰드를 이용한 온간 성형시 가압력 증가에 따른 치밀화를 해석하기 위하여 200℃ 및 300℃에서의 알루미늄 합금 모재의 유동응력 식(~9012) 를 Shima-Oyane 의 구성 모델(3)에 적용하였다. 유한요소해석을 위한 탄성계수 및 항복 강도는 압축 응력과 소성 변형률 곡선의 0.
- X 축과 y 축 방향의 축 대칭 조건으로부터 전체 단면의 1/4 만을 해석에서 고려하였으며, 분말 성형체를 위하여 100 개의 8 절점 2차 축 대칭 요소인 CAX8(8-node axisymmetric quadrilateral, biquadratic displacement)를, 고무 몰드를 위해서는 96개의 8 절점 2차 축 대칭 하이브리드 요소인 CAX8H(8-node axisymmetric quadrilateral, biquadratic displacement, hybrid with linear pressure)#사용하였다.(1) 금속 분말의 변형 거동을 위해 Shima-Oyane">의 구성 방정식을 사용하였고, 고무의 변형 거동을 위해서는 Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(*)을 사용하였다. 고무 몰드와 분말 성형체 사이의 경계는 완전 접합으로 가정하였으며 고무 몰드와 금형내의 마찰은 무시하였다.
- 8 은 (a)와 (b)는 각각 200 ℃ 와 300 ℃ 의 온도에서 고무 몰드를 이용한 온간 성형시 알루미늄 합금 분말의 가압력에 따른 상대밀도 변화를 나타내는 실험치와 Shima-Oyane 의 구성모델的에 의한 유한 요소 해석 결과의 비교를 나타낸다. 고무 몰드의 변형 거동을 예측하기 위해 Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(*)이 사용되었으며, 금형압축을 통해 수정된 모재의 유동 응력 식(10) 및 (12)를 Shima-Oyane 의 구성모델的에 적용하였다. 수정된 식 (10) 및 (12)를 이용한 유한 요소 해석 결과는 금형압축의 경우와 마찬가지로 실험치를 비교적 잘 예측하였으며, Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(*)을 사용한 유한 요소 해석 결과의 차이는 거의 없었다.
- 9 (a) 및 (b)는 각각 300℃ 에서 가압력 이 100 MPa 에 도달한 직후 Ogden 변형률 에너지 포텐셜을 사용하여 유한요소해석한 시편 내부의 정수 응력 분포 및 Mises 응력 분포를 나타낸다. 유한요소해석을 위해 식 (12)의 모재 응력을 Shima- Oyane 의 구성모델”)에 적용하였다. Fig.
- 10 은 300℃에서 고무 몰드를 이용한 온간성형시 120 MPa 의 가압력으로 성형한 알루미늄합금 분말 성형체의 형상과 이에 대한 유한요소해 석 결과의 비교를 나타낸다. 다양한 변형률 에너지 포텐셜06)및 식 (12)의 모재 응력을 Shima- Oyane 의 구성 모델(3)에 적용하여 해석하였으며, 축대칭 조건으로부터 1/4 단면만을 비교하였다. 실험 결과와 Ogden 및 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(5, 6)을 사용한 유한요소해석 결과로부터 분말성형체 전체에 균일한 변형이 발생함을 알 수 있으며, 해석 결과는 고무 몰드를 이용한 온간 성형 시 최종 형상을 비교적 잘 예측함을 알 수 있다.
성능/효과
- 최근에는 이러한 고무 몰드를 금형 안에 삽입하여 분말을 압축 하는 고무 등가압 성형 (RIP: Rubber Isostatic Pressing) 공정이 소개되고 있다.(4) 이러한 성형 방법은 냉간 정수압 성형 및 열간 등가압 소결에 비해 쉽게 정수압 조건을 구현할 수 있으며 대량 생산 등에 용이한 점이 많다.
- 곡선들eOgden, Polynomial 및 Mooney-Rivlin 형태의 변형률 에너지 포텐셜(*)을 사용하여 계산된 유한요소해 석 결과이다. Ogden 및 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜을 사용한 유한요소해석 결과는 실험치를 비교적 잘 나타내지 만, Mooney-Rivlin 의 변형률 에너지 포텐셜을 사용한 해석 결과는 다른 형태의 변형률 에너지 포텐셜의 의한 결과에 비해 큰 변형률 구간에서의 실험치를 낮게 예측하였다.
- 3 의 (a)와 (b)는 각각 200'C 와 300 ℃ 에서 불고무의 체적 압축 하에서의 부피 수축량에 따른 정 수 응력의 변화에 대한 실험치와 유한요소해석 결과 의 비교를 나타낸다. Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜을 사용한 유한요소해석 결과는 실험치 를 잘 예측하나 Mooney-Rivlin 변형률 에너지 포텐 셜을 사용한 유한요소해석 결과는 실험치와 차이를 보였다. 위의 Fig.
- 위의 결과로부터 Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜（*）을 사용한 유한요소해석 결과는 고무의 기계적 거동을 잘 표현함을 알 수 있다. 따라서, 온간 고무 등가압 성형시 고무 몰드의 정확한 해석을 위하여 위의 두 가지 모델을 구분하여 각각 유한요소해석에 적용하였다.
- 따라서, 온간 고무 등가압 성형시 고무 몰드의 정확한 해석을 위하여 위의 두 가지 모델을 구분하여 각각 유한요소해석에 적용하였다. Ogden, Polynomial 및 Mooney-Rivlin 변형률 에너지 포텐 셜을 위한 계수 값들은 각각 다음과 같이 얻을 수위 의 D, 값으로부터 불소 고무는 약간의 압축성을 보이며, 일축 인장과 압축 결과에서는 포아송비가 초기 0.5 에서 변형률이 증가할수록 약간 감소함을 알 수 있다.
- 다양한 변형률 에너지 포텐셜06)및 식 (12)의 모재 응력을 Shima- Oyane 의 구성 모델(3)에 적용하여 해석하였으며, 축대칭 조건으로부터 1/4 단면만을 비교하였다. 실험 결과와 Ogden 및 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜(5, 6)을 사용한 유한요소해석 결과로부터 분말성형체 전체에 균일한 변형이 발생함을 알 수 있으며, 해석 결과는 고무 몰드를 이용한 온간 성형 시 최종 형상을 비교적 잘 예측함을 알 수 있다.
- 0 mm 인 고무 몰드를 사용하여 150 MPa 의 가압력으로 성형한 시편의 상대밀도 분포에 대한 실험치와 유한 요석 해석 결과의 비교를 나타낸다. 200℃에서의 경우와 유사한 밀도 분포 경향을 나타내며 유한 요소 해석 결과는 실험치를 비교적 잘 예측하였다. 하지만, 유한요소해석의 경우와 달리 실험치에서는 분말 성형체의 위 아래에 약간의 비대칭성이 관찰되는데, 이는 해석에서의 가정과는 달리 실제로는 고무와 분말 성형체 및 금형 벽 면 사이의 마찰이 미세하게 존재함을 의미한다.
- (1) Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜을 사용한 유한요소해석 결과는 Mo(mey・Ri미in 형태를 사용한 해석 결과보다 다양한 변형률 속도하에서의 불소 고무의 기계적 거동을 잘 표현하였다.
- (2) Ogden 과 Polynomial 변형률 에너지 포텐셜 및 Shima-Oyane 의 구성모델에 의한 유한 요소 해석 결과는 고무 몰드를 이용한 금속 분말의 온간 성형 시 분말의 치밀화와 변형 형상을 비교적 잘 예측하였다.
- 13(a)와 (b)는 300에서 일방향 금형 압축 으로 성형한 시편의 상대밀도 분포에 대한 실험치와 유한요석해석 결과의 비교를 나타낸다. 전체적으로 200℃에서의 분말 성형체보다 약간 큰 밀도 값을 가지지만 밀도 구배는 큰 감소를 보이지않는 것을 알 수 있다. 또한 Fig.
후속연구
- 편차 응력의 크기를 등가적으로 나타내는 Mises 응력의 크기 또한 비교적 작은 값을 가지는 것을 알 수 있다. 때문에 고무 몰드를 이용한 온간 성형에 의한 기계요소의 제조시에는 시편 내부의 밀도 구배를 크게 감소시켜 정밀 정형 공정으로 유용하게 사용할 수 있을 것이다.(叫
- 14 및 15 의 결과로부터, 고무 몰드는 분말 성형체의 밀도 분포에 큰 영향을 미침을 알 수 있으며 이는 정수압에 가까운 하중 조건을 조성하여 보다 균일한 내부 밀도 분포를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서 이러한 고무 몰드를 이용한 온간 성형 공정은 균일한 분말 성형체 제조를 위한 새로운 성형 공정으로 용이하게 활용할 수 있을 것이다.
- (3) 금형압축시 고무 몰드의 사용은 금형 내의 분말 성형체의 편차 응력을 크게 감소시켜 성형체 내부의 밀도 구배를 최소화 시키는 정수압 공정으 로서 적용이 가능하며 이는 추후의 새로운 정밀정 형 공정으로 확대하여 사용할 수 있을 것이다.
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