[논문]알루미늄 AA 1050 판재구속전단가공 시 불균질 집합조직 형성의 해석

이재필; 석한길; 허무영

doi:10.5228/kspp.2004.13.4.382

알루미늄 AA 1050 판재구속전단가공 시 불균질 집합조직 형성의 해석
Analysis on Inhomogeneous Textures Developed in Aluminum AA 1050 Sheets during Continuous Confined Strip Shearing 원문보기

이재필 (고려대학교 재료공학부) , 석한길 (삼척대학교 금속공학) , 허무영 (고려대학교 재료공학부)

The continuous confined strip shearing (CCSS) based on the equal channel angular pressing (ECAP) was modeled by means of a rigid-plastic two-dimensional finite element method (FEM). Parallel to the simulations, samples of AA 1050 sheets were experimentally deformed by CCSS. The CCSS deformation led to the formation of through thickness texture gradients comprising a strong shear texture in the sheet center and weak shear textures in the sheet surfaces. FEM analysis revealed variations in the strain component $\varepsilon_13$ along the sample thickness direction, which gave rise to the evolution of different textures. A high friction between the sample and die surface was responsible for lowering intensities of the shear texture components in thickness layers close to the surfaces.

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문제 정의

3과 같이 CCSS 변형 후 두께 층에 따라 상이한 집합조직이 얻어진 것은 CCSS 변형 시각 두께 층에서 서로 다른 변형상태가 주어졌음을 의미하는 것이다. 본 연구에서는 CCSS 변형을 유한요소법으로 모델링하여 공정 중에 얻어지는 변형상태를 추적 하였다.

가설 설정

95의 마찰인자가 작용하는 것으로 가정하였다. 또한 알루미늄 판재와 CCSS 하부금형의 계면에는 높은 마찰인 m=0.1 그리고 CCSS 상부금형의 계면에는 낮은 마찰인 m=0.1 을 가정하여 유한요소해석을 수행하였다.
비로 정의된다. 본 연구에서는 압연유를 사용하지 않았고, 알루미늄 판재와 롤과의 계면에는 매우 큰 마찰이 작용하므로, 유한요소해석 시 이계면에 고착마찰(sticking friction, m=1.0)에 가까운 m=0.95의 마찰인자가 작용하는 것으로 가정하였다. 또한 알루미늄 판재와 CCSS 하부금형의 계면에는 높은 마찰인 m=0.

제안 방법

CCSS된 알루미늄 AA 1050 판재의 집합조직은 각 시편의 두께 층에 따라 측정하였다. 본 연구에서는 두께 층을 s로 정의 하였는데, 판재의 위쪽 표면 층을 s=+1.
합조직 의 변화를 측정하였다. 또한 CCSS 공정을 상용 프로그램인 DEFORNfTM-2D(12)을 이용한 유한요소해석을 통하여 CCSS 공정 시 시료 두께 층에 따라 어떠한 변형상태가 지배하는지 추적하여 실험적으로 얻어지는 집합조직의 발달과 비교고찰 하였다.
본 논문에서는 알루미늄 AA 1050 판재를 CCSS 공정으로 변형시켜, 각 두께 층에서 형성되는 변형 집 합조직 의 변화를 측정하였다. 또한 CCSS 공정을 상용 프로그램인 DEFORNfTM-2D(12)을 이용한 유한요소해석을 통하여 CCSS 공정 시 시료 두께 층에 따라 어떠한 변형상태가 지배하는지 추적하여 실험적으로 얻어지는 집합조직의 발달과 비교고찰 하였다.
본 논문에서는 알루미늄 AA 1050 판재를CCSS 공정으로 변형시켜, 각 두께 층에서 형성되는 변형 집합조직의 변화를 측정하였고, 시료 두께 층에 따라 어떠한 변형상태가 지배하는지 유한요소 모사를 하여 실험적으로 얻어지는 집합조직의 발달을 고찰 하였다.
상용 핫벤드였다. 이 핫벤드를 먼저 1.75 mm의 두께까지 냉간압연 후 두께 층에 따라 균일한 집합조직이 얻어질 수 있도록 300℃에서 1시간 어닐링 처리를 행하여 CCSS실험에 사용할 초기시료를 제조하였다. Fig.
0으로 정의 하였다. 집합조직은 자동화된 X-선 고니오메타에서 {111} 극점도로 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 AA 1050 판재는 두께 6 mm의 상용 핫벤드였다. 이 핫벤드를 먼저 1.
이 장치는 판재를 금형 안으로 밀어내는 상부 롤과 하부 롤로 구성되는 압연장치와 판재에 전단변형을 가할 수 있는 CCSS 금형으로 구성된다. 본 연구에서는 재결정소둔된 1.75mm 두께의 알루미늄 AA 1050 판재를 사용하였다. 1.

성능/효과

(1) CCSS 공정 후 중앙 층에서는 전단변형에 의하여 초기집합조직이 거의 사라지고 전단 집합조직으로의 방위 이동이 일어났으나, 상하표면 층에서는 초기집합조직이 잔존하며 전단방위로의방위 이동이 적었다.
(2) FEM 결과, 중앙 층의 전단각은 45°, 상하 표면 층에서는 각각 35°와 28°의 전단각이 얻어져 중앙 층에 비하여 낮은 전단변형이 일어남을 확인 할 수 있었다.
(3) CCSS 시 유효변형률, 전단변형률이 중앙 층에 비하여 상하표면 층에서 낮게 얻어져 집합조직의 두께 층에 따른 불균질성이 얻어졌다.
(4) CCSS 시 소재와 금형 간의 심한 마찰은 물질의 정상적인 흐름 즉 전단변형을 감소시키는 역할을 하였다.
7과 8은 각각 CCSS 금형 내에서 판재 두께 방향 수직변형률 속도와 전단변형률 속도의 변화를 계산한 결과를 보여준다. 두께변형과 전단변형은 모두 판재 상부표면 층 (s=+l) 에서 가장 먼저 일어나며, 점차 판재 아래 층으로 전파하여 판재의 하부표면 층(s=-l)에서 가장 늦게 변형이 일어나는 것을 확인할 수 있다. CCSS공정에서 주목할 것은 각 두께 층에서 전단변형과 두께방향의 변형이 동시에 일어나며, 변형이 일어나는 시간이 약 0.
전단변형이 일어난 정도는 FEM mesh의 기울어진 각으로 판단할 수 있다. 상하 표면 증의 mesh들을 제외하고 중앙 증의 mesh 들에서는 모두 전단각 45°가 얻어져 매우 균질한 전단변형이 얻어졌음을 확인할 수 있다. 이에 반하여 상하표면 층에서는 각각 35°와 28°의 전단 각이 얻어져 중앙 층에 비하여 낮은 전단변형이 일어남을 확인할 수 있다.
중앙 층(s=0)에는 CCSS 전단변형에 의하여 {001}의 초기집합조직 이거 의 사라지 고 전단변형집 합조직 인 {001}는완전히 형성되지 않았지만, 전단 집합조직으로의 방위 이동이 일어나고 있음을 확인할 수 있다.

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