선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구의 목적이 펀치와 다이의 금형설계, 특히 어깨부반경의 변화에 따른 성형성의 평가이므로 이를 위해 각각 2가지 수준의 어깨부반경 을 갖는 펀치와 다이를 가공하였다. 사각 컵 드로잉을 위한 펀치와 다이의 형상 설계 변수와 실제 제작된 값들을 Fig.
제안 방법
- 이에 본 연구에서는 서로 다른 어깨 부 반경을 갖는 펀치와 다이조합의 온간 금형 시스템을 사용하여 사각컵디프드로잉 성형시험을 수행하였다. 그리고 시험 결과를 토대로 펀치와 다이의 어깨 부 반경에 대한 AZ31 판재 드로잉 성형성의 민감도를 평가하였다.
- 8mm를 갖는 각각 2종류의 다이와 펀치를 가공하고 이들의 조합으로 총 4세트의 금형 시스템을 제작하였다. 금형가열을 위해 다이와 블랭크홀더 내부에는 시즈히터 (Sheath Heater) 타입의 열선을 삽입하고 가열하였다. 반면 펀치 내부에는 유로를 가공하고 15℃의 냉각수를 순환시켜 펀치의 온도 상승을 억제할 수 있도록 하였다.
- 서보프레스와 온 간 사각컵디프드로잉 금형을 사용하여 마그네슘 합금 AZ31 판재의 드로잉 시험을 수행하였다. 드로잉 성 형성에 미치는 금형 형상설계의 영향을 고찰하기 위해 서로 다른 어깨부 반경을 갖는 펀치와 다이를 사용하여 4가지 세트의 금형을 제작하고 150℃, 200℃, 250℃의 3가지 금형 온도에서 드로잉을 수행하고 파단 없는 사각컵을 얻을 수 있는 최대 드로잉 깊이를 측정하였다.
- 모두 4세트의 금형을 사용하여 온 간 디프드로잉 을 수행하였다. 드로잉 깊이를 0~40mm 범위에서 5mm 간격으로 증가시키면서 성형시험을 수행하고 육안으로 파단이 관찰되지 않으면 성형성공, 파단이 관찰되면 성형 실패로 판단하였다.
- 96 mm의 값을 모든 경우에 사용하였다. 반면에 다이어깨부 반경(Rd)으로 6.25mm와 3mm, 펀치 어깨부반경 (Rp)으로 6.25mm와 1.8mm를 갖는 각각 2종류의 다이와 펀치를 가공하고 이들의 조합으로 총 4세트의 금형 시스템을 제작하였다. 금형가열을 위해 다이와 블랭크홀더 내부에는 시즈히터 (Sheath Heater) 타입의 열선을 삽입하고 가열하였다.
- 그런데 이런 연속 공정을 가능하게 하기 위해서는 서보프레스의 모션 프로파일을 공정에 적합하도록 프로그래밍해야 한다. 본 연구에서는 Fig. 2에 보인 것과 같은 슬라이드 모션 프로파일을 사용하여 디프드로잉 성형을 수행하였다. 이때 목표 드로잉 깊이에 따라 드로잉 단계의 스트로크를 알맞게 조절하였다.
- 블랭크 홀더 가압력 설정을 위해서 초기 공압 수준을 제어하였고, 공압 다이 쿠션의 특성으로 인해 40mm 스트로크의 경우 블랭크 홀더 가압력이 초기 가압력으로부터 약 35% 증가하였다. 본 연구에서는 수차례의 성형시험을 토대로 비교적 우수한 드로잉 결과를 얻을 수 있는 7.5kN의 초기 블랭크 홀더 가압력을 사용하였다.
- 서보프레스와 온 간 사각컵디프드로잉 금형을 사용하여 마그네슘 합금 AZ31 판재의 드로잉 시험을 수행하였다. 드로잉 성 형성에 미치는 금형 형상설계의 영향을 고찰하기 위해 서로 다른 어깨부 반경을 갖는 펀치와 다이를 사용하여 4가지 세트의 금형을 제작하고 150℃, 200℃, 250℃의 3가지 금형 온도에서 드로잉을 수행하고 파단 없는 사각컵을 얻을 수 있는 최대 드로잉 깊이를 측정하였다.
- 이번에는 최대 드로잉 깊이 이상으로 드로잉했을 때 나타나는 사각컵의 파단 양상을 고찰하였다. 금형세트 #1~#4를 사용하였을 때 얻어진 사각 컵 파단의 대표적인 모습들을 Fig.
- 이에 본 연구에서는 서로 다른 어깨 부 반경을 갖는 펀치와 다이조합의 온간 금형 시스템을 사용하여 사각컵디프드로잉 성형시험을 수행하였다. 그리고 시험 결과를 토대로 펀치와 다이의 어깨 부 반경에 대한 AZ31 판재 드로잉 성형성의 민감도를 평가하였다.
대상 데이터
- 두께 0.8mm의 마그네슘 합금 AZ31 판재로부터 지름 120mm의 원형 블랭크를 가공하여 디프드로잉 성형 시 편으로 사용하였다.
- 3과 Table 1에 보여주고 있다. 사각컵은 40mm X 40mm의 정사각형 단면이고, 사 각컵코너 반경은 펀치 기준으로 10mm, 클리어런 스는 사용한 판재 두께 0.8mm를 고려하여 0.96 mm의 값을 모든 경우에 사용하였다. 반면에 다이어깨부 반경(Rd)으로 6.
성능/효과
- 4가지 세트의 금형에 대한 시험 결과 150℃와 200℃의 다이온도에서는 펀치와 다이의 어깨부 반경에 따라 컵벽면에 발생하는 파단선의 위치가 결정되었다. 즉, 어깨부 반경이 작은 쪽에 가까운 컵 벽면에서 파단선이 발생하였다.
- 금형 온도에 따른 디프드로잉 성형성은 앞에서 보인 Fig. 4의 드로잉 깊이 데이터로부터 판단할 수 있는데, 금형 세트에 따라 약간의 차이는 있지만 대부분 온도가 올라갈수록 드로잉 깊이가 증가하였고 200℃와 250℃에서는 드로잉 깊이가 서로 같거나 250℃에서 근소하게 큰 값을 보여주었다. 이러한 경향은 이 전의 연구[3~5]에서는 온도 200℃에서 최대 드로잉 깊이를 나타낸 점과 약간의 차이를 보여준다.
- 모두 4세트의 금형을 사용하여 온 간 디프드로잉 을 수행하였다. 드로잉 깊이를 0~40mm 범위에서 5mm 간격으로 증가시키면서 성형시험을 수행하고 육안으로 파단이 관찰되지 않으면 성형성공, 파단이 관찰되면 성형 실패로 판단하였다. 그때 성형성공으로 판단되는 온도별 최대 드로잉 깊이를 금형 세트 각각에 대해 표시하면 Fig.
- 블랭크 홀더의 가압 장치로는 공압에 의한 다이 쿠션을 사용하였다. 블랭크 홀더 가압력 설정을 위해서 초기 공압 수준을 제어하였고, 공압 다이 쿠션의 특성으로 인해 40mm 스트로크의 경우 블랭크 홀더 가압력이 초기 가압력으로부터 약 35% 증가하였다. 본 연구에서는 수차례의 성형시험을 토대로 비교적 우수한 드로잉 결과를 얻을 수 있는 7.
- 9에 보인 것과 같 이 드로잉 깊이의 Rp 및 Rd 에 대한 민감도 그래프를 온도별로 얻었다. 온도가 올라갈수록 Rp 및 Rd 에 민감하게 드로잉 깊이가 변화하였고, Rp 에 대한 민감도가 Rd 에 대한 민감도에 비해 상대적으로 컸다. 다만, 드로잉 깊이와 Rp, Rd 사이는 여러 가지 요인들이 복합적으로 작용하는 비선형 관계이므로 좀 더 정확한 민감도 특성을 얻기 위해서는 더 많은 종류의 금형 세트를 사용한 시험이 필요하다.
- 반면에 250℃의 다이온도에서는 펀치와 다이의 어깨부 반경에 상관없이 플랜지 가까운 쪽의 컵벽면에 서 파단선이 발생하였다. 펀치와 다이의 어깨부 반경 변화에 따른 드로잉 깊이 변화, 즉, 민감도를 보면 펀치 어깨부 반경의 영향이 다이 어깨부 반경의 영향보다 상대적으로 크거나 같았다.
후속연구
- 금형 세트 #3과 금형 세트#4의 경우는 온도별로 서로 간의 우열이 다르고 실제 드로잉 깊이도 작아서 명확한 차이를 말하기는 어렵다. 근사적으로 보면 본 연구에서 사용한 Rp와 Rd에서는 가능하면 큰 쪽의 값을 사용할 때 더 큰 드로잉 깊이를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
- 금형설계에 따른 성형성 민감도를 보다 정확히 평가하기 위해서는 향후 보다 많은 수준의 펀치와 다이어깨부 반경에 대한 시험이 필요하다. 그 밖에도 사각컵의 코너 반경과 펀치-다이클리 어런스의 변화에 따른 시험, 평가도 수행될 필요가 있다.
- 온도가 올라갈수록 Rp 및 Rd 에 민감하게 드로잉 깊이가 변화하였고, Rp 에 대한 민감도가 Rd 에 대한 민감도에 비해 상대적으로 컸다. 다만, 드로잉 깊이와 Rp, Rd 사이는 여러 가지 요인들이 복합적으로 작용하는 비선형 관계이므로 좀 더 정확한 민감도 특성을 얻기 위해서는 더 많은 종류의 금형 세트를 사용한 시험이 필요하다.
- 마그네슘 합금판 재 디프드로잉의 경우에도 각각의 인자가 성형성에 미치는 영향에 대한 정량적인 평가는 향후 최적의 성형 공정을 설계하는 데 매우 중요한 정보가 된다. 그런데 마그네슘 합금의 판재의 경우 온도에 따른 프레스성 형성은 대부분의 연구에서 수행되었지만, 금형형 상 설계가 성형성에 미치는 영향에 대해서는 아직 일부 연구에서만 수행된 상황이다[1~3].
- 이러한 차이점은 첫째로 최고의 성형성을 갖는 온도 조건이 200℃ 와 250℃ 사이에 존재하기 때문일 수도 있고, 둘째로 펀치 냉각으로 인해 비록 금형 온도 기준으로 250℃로 측정되었지만 판재의 온도는 그보다 낮기 때문일 수도 있다. 이번에 사용한 금형의 구조상 판재의 온도를 직접 측정하기가 곤란하였는데, 좀 더 정확한 평가를 위해서는 향후 판재 자체의 온도분포를 측정해야 하겠다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.