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문제 정의
- 특히, 강소성 유한요소법에 의한성형공정해석을 통해 성형공정 및 금형 설계를 성공적으로 달성하고 있다. E Doege, H Nagele4) 등은 베벨기어의 정밀단조에 대한 유한요소 시뮬레이션을 수행하였으며, M Kelley 및 L Danis》는 단조에 의한 베벨기어와 기계가공에 의한 베벨기어의 비교검토에서 실험을 통해 단조의 우수성을 입증하였다 Al-Send®등은 냉간 엎셋단조 문제에 유한요소법을 적용하여 최적의 형상과 치수를 구하였으며, Kang話) 등은 블레이드(blade) 단조 및 압연공정에 대한 예비성형체의 설계에 유한요소법을 이용하였다 최근 Km?』)등은 크라운 기어형 상의 밀폐 단조해석에 유한요소법을 이용하였다 지금까지 베벨기어에 대한 연구는 최종단계에서의 단조해석이었고, 공정설계를 위한 연구는 거의 볼 수 없었으며 본 연구에서는 유한요소해석을 통한 냉간단조 공징설계를 하고자 하였다
- 또한 냉간사이징시 치형 각 부분의 성형과정을 관찰하여 예비성형체의 최적형상을 설계할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수송기계용 베벨기어의 밀폐 단조를 해석하는데 강소성 유한요소법을 적용하여 성형공정해석을 수행하고 치형의 충진현상을 검토하여 적절한 밀폐단조 공정 및 금형설계에 대한기초자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
- 방전가공에서 필요한 전극에는 전도도가 좋은 동 (copper)을 많이 사용하고 있다. 본 연구에서는 단조실험용 금형의 방진가공에 필요한 동선극은 실제 베벨기어 치절기로 가공하였다. 전극을 가공한다음 금형제작을 하기 전에 전극의 치수 정밀도를검사하기 위하여 3차원 측정하였다.
- 강소성체에서는 변형률속도가 0일 때에는유동응력이 성의되지 못하기 때문에 난조 중에 소재 중 일부가 강체 또는 근사강체운동을 하게 되면 해를 구하기 어렵게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 유동법칙에 수징을 가하어 유효변형률속도가 어떤 일성한 값 이하이면 편차응력과 변형률속도가 선형관계를 갖도록 가정하였다. 단조와같이 체적변형이 심한 소성가공에서는 윤활제를사용하고 있으며, 소재와 금형의 접촉마찰은 쿨롱(Coulomb) 마찰보다는 일성전난응력 (constant shear stress)마찰로 표현된다고 알려져 있다.
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