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제안 방법
- 선행해석에서 금형 진행각이 커질수록 미끄럼이 더 많이 발생하는 것을 알 수 있었고, 그 경우 마찰계수 값이 더 커져야 함을 유추할 수 있으며, 내부에 크랙이 발생할 가능성이 더 커짐을 확인할 수 있었기 때문이다. 그러나 금형의 원주길이는 일정하기 때문에, 금형의 진행각을 너무 작게 할 수가 없고, 금형의 기계 가공 시의 가공한계를 고려하여 최소 진행 각을 1도로 고정하였다.
- 기존의 연구[3]를 통하여 금형의 성형각을 20° 에서 25°사이에서 설정하였고, 진행각은 1°와 1.5° 로 설정하였다. 마찰계수는 0.
- 냉간 전조압연공정의 설계변수를 금형 성형각, 금형 진행각, 마찰계수로 3가지로 설정하였다. 본 논문에서는 스크리닝 해석을 통하여 금형 진행 각은 1°로 고정하였다.
- 냉간압조용으로 개발된 비조질강을 이용하여 면적감소율에 따라 성 형을 하여 내부에 크랙 이 생기는 시점을 파악하였다. 24% 정도까지의 면적압하율에서는 내부에 크랙이 발생하지 않았음을 초음파 탐상검사와 단면검사를 통하여 알 수 있었으며, 약 36%의 단면감소성형에서 내부에 크랙이 발생하였음을 확인하였다.
- 네 가지 모델은 재료상수가 1 개씩 있는 모델로, 재료상수를 이용하여 크기를 1 로 정규화 하여 각 모델의 경향을 비교하였다. 결함성장모델은 소재의 중심단면에서 원주방향으로 45°의 각도로 반경 방향 적분점에서 계산되었다.
- 반응 값은 유효소성변형률을 사용하였고, 그 기준 값은 실험과 유한요소해석을 통하여 결정하였다. 냉간 전조압연에서도 금형 성형각을 25° 정도로 결정하면, 소재의 과도한 미끄러짐을 방지할 수 있는 범위 내에서 내부 크랙이 발생하지 않게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
- 반응표면법에 사용된 금형의 성형각은 20°, 22°, 25°로 3수준을 사용하였고, 마찰계수는 0.135, 0.140, 0.150, 0.200으로 4수준을 설정하였다.
- 본 논문에서는 스크리닝 해석을 통하여 금형 진행 각은 1°로 고정하였다. 스크리닝 해석의 결과를 Fig.
- 본 연구에서는 냉간 전조압연공정에서 내부 크랙의 형성에 대한 기준을 실험과 유한요소해석을 통하여 설정하고, 금형 성형각, 진행각, 금형과 소재의 마찰계수에 따른 내부 크랙의 형성과 표면 미끄러짐에 대한 영향을 실험계획법의 일종인 반응표면분석법을 통하여 분석하였다.
- 본 연구에서는 냉간 전조압연공정에서 내부 크랙이 발생하는 시점에 대한 영향도를 설계변수 중 금형 성형각과 마찰계수를 이용하여 분석하였다. 반응 값은 유효소성변형률을 사용하였고, 그 기준 값은 실험과 유한요소해석을 통하여 결정하였다.
- 제작하였고, 전조 금형은 SKD11 소재를 사용하였다. 유한요소해석은 탄소성 구성방정식을 사용하였고, 소재를 3 차원 연속체 요소를 사용하여 모델링하였고, SKD11 재질의 금형은 강체 쉘 요소로 모델링하였다.
- 가능함을 알 수 있다. 즉 결함 성장모델을 통한 에너지로 크랙의 시작을 평가하지 않고, 간단한 방법으로 유효소성변형률 값으로 크랙의 시작을 판단하도록 하였다. 기존 연구[4]에서 SM20C 소재에 대하여 크랙발생 시기를 크랙이 발생할 시점에서의 유효소성변형률로 판별하고, 금형의 형상이 다를 때의 크랙 발생시점을 예측하여 그 유효성을 입증할 수 있었다.
대상 데이터
- 냉간 전조압연실험은 롤을 수평형으로 구성하여 제작하였고, 전조 금형은 SKD11 소재를 사용하였다. 유한요소해석은 탄소성 구성방정식을 사용하였고, 소재를 3 차원 연속체 요소를 사용하여 모델링하였고, SKD11 재질의 금형은 강체 쉘 요소로 모델링하였다.
- 값을 사용하였다. 초기 소재의 직경은 12mm이며, 최종 직경은 10.5mm로 단면감소율은 23.4%이 다. 실험계획은 미니 탭을 이용하여 수립하였으며, 실험 데이터를 Table 2 에 정리하였다.
이론/모형
- 본 논문에서 연성재질의 파괴를 판별하기 위하여 사용한 네 가지 모델은 Cockroft 모델 Cockroft -Latham 모델, Brozzo 모델, Oyane 모델이다. Oyane의 모델은 전조압연공정과 반대로 만네스만 홀의 발생을 성형에 사용하는 스크류 롤링성형에서도 Mori 등[3]에 의하여 유용하게 사용한 예가 있다.
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