[논문]2단 튜브인발 공정시 인발변형률 배분모델 재발

이동활; 정우창; 문영훈

doi:10.5228/kspp.2004.13.8.671

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For the large reduction in tube cross section, the tube drawing process is usually performed by two successive passes, so called first drawing and second drawing. In multi-pass drawing process, the reduction balance is important to prevent drawing cracks. Therefore in this study, the model for unifo...

For the large reduction in tube cross section, the tube drawing process is usually performed by two successive passes, so called first drawing and second drawing. In multi-pass drawing process, the reduction balance is important to prevent drawing cracks. Therefore in this study, the model for uniform reduction distribution in two-pass drawing process has been developed on the basis of cross sectional variation of drawn tube. For the given product geometry the model provides optimal diameter and thickness that can evenly distribute drawing reductions. The capability of model is well confirmed by finite element analysis of tube drawing process. Criteria curves at various limit strains to determine whether the drawn tube would fail during drawing process are also proposed by using newly developed model.

주제어

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 ERW 용접강관의 인발변형률 배분모델을 개발하고 이를 토대로 인발강관 균열예측지표를 제안하였다.
높다. 따라서 본 연구에서는 1차 인발시와 2 차 인발시의 변형률을 균등하게 배분할 인발변형률 배분모델을 개발하고자 하였다.
비를 조정할 수 있다. 일반적으로 1차 인발후 가공경화를 완화시키는 열처리를 거치게 되므로 본 연구에서는 1차 인발과 2차 인발시 인발 변형량을 동일하게 설정해주는(n=1) 배분모델을 개발하고자 한다.

제안 방법

(2) ERW 강관의 1차 인발과 2차 인발시 인발변형률 배분을 위하여 단계별 인발 단면적에 근거한 2단 튜브인발 변형률 배분 수식모델을 개발하였다.
(3) 인발작업표준 수식 모델을 이용하여 ERW 용접강관의 재질별 한계 연신량에 대한 인발균열 예측지표를 제안하였다.
1차 인발과 2차 인발시의 변형률을 균등하게 배분해 주는 수식모델을 개발하기 위해 Fig. 3 에 보인 바와 같은 인발튜브의 단면적 수축율에 근거한 수식모델을 개발하였다.
유한요소해석을 위한 모델은 소재의 인발방향인 y축을 축대칭으로 하여 적용중인 치수를 기준으로 하였다. 튜브 드로잉 공정의 유한요소해석 모델을 Fig.

대상 데이터

해석과 실험을 위해 적용한 소재는 STKM 11A이며, 모델재료는 0.12 wt% carbon steel이다. 모델 재료의 유동방정식은 아래의 식 (1)과 같다.

데이터처리

1에 나타내었다. 튜브 인발시 변형률 해석을 위해 유한요소해석을 실시하였는데 유한요소해석 코드(code)로는 DEFORM 2D V7.2를 사용하였고 해석조건은 Table 1과 같다.

성능/효과

5에 나타내었다. 기존에 단순히 두께, 직경의 평균치를 1차 인발 치수로 하였을 때의 직경과 두께에서의 변형률은 2 차 인발시 더 높게 나타남을 그래프에서 확인할 수 있다. 평균직경을 기준으로 두께에 따른 1차인 발 시의 변형률과 2차 인발시의 변형률은 큰 차이가 나타나지 않았으나 평균두께를 기준으로 직경에 따른 1차 인발시의 변형률과 2차 인발시의 변형률의 차이는 크게 나타났다.
기존에 단순히 두께, 직경의 평균치를 1차 인발 치수로 하였을 때의 직경과 두께에서의 변형률은 2 차 인발시 더 높게 나타남을 그래프에서 확인할 수 있다. 평균직경을 기준으로 두께에 따른 1차인 발 시의 변형률과 2차 인발시의 변형률은 큰 차이가 나타나지 않았으나 평균두께를 기준으로 직경에 따른 1차 인발시의 변형률과 2차 인발시의 변형률의 차이는 크게 나타났다.
평균직경을 기준으로 최적두께를 구하여 시뮬레이션을 한 결과나 평균두께를 기준으로 최적직경을 구한 결과는 거의 비슷하게 나타났다.

참고문헌 (7)

P. Karnezis and D.C.J. Farrugia, 1998 'Study of cold tube drawing by finite-element modeling', Journal of Material Processing Technology, 80-81, pp. 690-694

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N. Alexandrova, 2001, 'Analytical treatment of tube drawing with a mandrel', Proceeding International Mechanical Engineering Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 215, pp. 581 -589

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Chin-Tarn Kwan, 2002, 'A generalized velocity field for axisymmetric tube drawing through an arbitrarily curved die with an arbitrarily curved plug', Journal of Material Processing Technology, 122, pp.213-219

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허관도, 최영, 최일국, 2003, '상계요소법에 의한 판재 인발공정에 관한 연구', 한국소성가공학회지, 제 12권, 제 1호, pp. 11-17

원문보기 상세보기
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