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문제 정의
- 본 연구에서는 성형에 영향을 미치는 인자들을 파악하고 최적의 성형 조건을 예측하는데 그 목적이 있다. 영향인 자의 개수를 많게 하고 직교배열표의 크기를 크게 할수록 좀 더 정확한 결과를 구할 수 있으나 시간 절약 및 작업의 효율적 측면에서/”(2'x3') 혼합직교배열 표를 사용하여 18 번의 해석을 수행하였다.
제안 방법
- (4) 직교 배열표를 이용한 효율적인 인자 배치를 통하여 해석을 수행함으로써 해석의 횟수를 줄여 시간의 절감 효과 및 각인자들 간의 영향을 빠르게 검토하였다.
- 위해Fig. 3과 같이 중심부에서의 소재와 금형과의 거리차를 특성치로 하였으며, 각 Case 별 결과의 특성치 를 측정하여 Table 3에 나타내었고 인자들의 수준 조합에 따라 각 인자가 성형에 미치는 영향을 분석하였다.
- 에 대한 수준을 선정하였다. Sheet 3의 두께는 선 해석 수행 결과 성형에 영향을 미치지 않음을 확인하여 Sheet 1과 Sheet 2의 두께만을 인자로 선정하였으며, Sheet 1의 두께는 주어진 두께보다 작은 경우와 큰 경우에 대하여 3수준으로 결정하였고 Sheet 2의 두께는 주어진 두께보다 작은 두 경우에 대하여 3수준으로 결정하였다.
- 법 (Taguchi Method)을 적용하였다. 또한 다 구찌 법의 직교배열표를 이용하여 효율적인 유한요소 해석을 수행하였으며 접합부 크기, 소재의 두께, 마찰계수 등의 각 공정변수가 성형에 미치는 영향을 분석하고 최적의 성형 조건을 예측하고자 한다.
- 또한 성형에 영향을 미치는 각각의 인자와 인자들 간의 상호작용들을 평가하는 것도 중요하며, 인자들의 영향 및 인자들 간의 상호작용을 효과적으로 분석하는 방법이 실험계획법이다.
- 본 연구에서는 다 구찌 법의 L (2x3) 혼합직교 배열표를 이용하여 효율적인 인자배치를 통하여 해석을 수행하였으며, 초소성 성형/확산 접합의 공정에 각인자들이 미치는 영향을 분석하고 최적 성형 조건을 예측하는 것으로 결론은 다음과 같다.
- 선 해석 수행 결과 Sheet 3 는 성형에 영향을 미치지 않으므로 Sheet 1과 Sheet 2의 상부 2장에 대하여 축대칭 요소(CAX4R)를 이용하여 직교배열표에 따라 해석을 수행하였고, sheet 2와 Sheet 3 의접합부는 경계조건으로 표현하였다.
- 실험계획법은 제품의 다양한 기능성, 높은 품질, 경제적인 가격, 빠른 공급 등 낮은 비용으로 높은 품질의 제품을 생산하기 위하여 제조공정에서 생산시간을 단축시켜 생산원가를 최소로 하고 체계적인 품질관리를 통하여 품질의 안정성과 생산성을 향상시키기 위하여 도입되었다.
- 있다. 영향인 자의 개수를 많게 하고 직교배열표의 크기를 크게 할수록 좀 더 정확한 결과를 구할 수 있으나 시간 절약 및 작업의 효율적 측면에서/”(2'x3') 혼합직교배열 표를 사용하여 18 번의 해석을 수행하였다.
- 의미하는 것이다. 즉, 2수준의 인자 1 개와 3 수준의 인자를 4개까지 사용할 수 있음을 나타낸 직교 배열표로써 총 18번의 해석을 수행하게 된다. 이 L 직교 배열표는 교호작용은 배치하지 않고 주로 인자만을 배치하는 경우에 사용되며 Table 2와 같이 효과적으로 인자들을 할당하였다.
- 참고문헌[8]의 조건을 바탕으로 접합부 크기는 크기에 따른 영향을 파악하고 자 주 어진 치수로부터 작은 경우와 큰 경우에 대하여 각각 3 수준으로 선 정하였고, 성형시 가장 바깥 부분의 소재가신장되는 정도가 내부 소재가 신장되는 것보다 빠르게 진행되어 최종 형상에서 문제를 야기할 수 있으므로 이를 고려하여 Sheet 1과 Sheet 2 의 두께 에 대한 수준을 선정하였다. Sheet 3의 두께는 선 해석 수행 결과 성형에 영향을 미치지 않음을 확인하여 Sheet 1과 Sheet 2의 두께만을 인자로 선정하였으며, Sheet 1의 두께는 주어진 두께보다 작은 경우와 큰 경우에 대하여 3수준으로 결정하였고 Sheet 2의 두께는 주어진 두께보다 작은 두 경우에 대하여 3수준으로 결정하였다.
- 초기에 확산접합 공정이 이루어지고 후에 초소성 성형이 이루어지는 공정으로 Table 2의 직교배열표 각 조건을 ABAQUS 의 입력 변수 조건으로 입 력하여 18번의 해석을 수행하였다.
- 특성치데이터에 대하여 분산분석으로 직접분석을 하지 않고 이들로부터 계산된 SN 비를 계산하여 이를 새로운 특성치로 삼아 분석을 하였다. SN 비에 유의한 영향을 주는 인자의 최적 수준은 SN 비를 최대로 하는 수준이며, SN 비의 수준별 요인 효과도는 Fig.
대상 데이터
- 크기를 결정하여야 한다. Fig. 1과 같은 형태의 금형과 초기 접합부의 크기를 갖는 3 장의 원형 판재에 대하여 선해석수행 후 성형공정에 영향을 미칠 수 있는 접합부(D/B 1, D/B2)의 크기, 소재(Sheet 1, Sheet 2)의 두께 그리고 마찰계수의 5 개 인자를 선정하였다.
- & = kW* 의형태가 된다. 이에 본 연구에서 사용된 재료는 Ti-6A1-4V ELI 소재로 응력 및 변형률 속도의 관계는 식(4)와 같이 하였고, 최적의 변형률 속도값은 E =0.001/s으로 하였다[8].
이론/모형
- (1) 실험 계획법에 적용하기 위한 적절한 수치변수를 선정하여 다 구찌 법의 직교배열표를 이용하여 3-Sheet의 공정 해석 에 적용하였다.
- 4 의 범위에 있음을 확인하였고 2수준으로 결정을 하였다. 각각의 인자에 대하여 결정된 수준을 Table 1 에나타내 었고 2수준과 3수준으로 혼합하여 구성된 혼합설계의 경우에 대하여 L =(2X3)의혼합 직교배열표를 사용하였다.
- 본 연구에서는 초소성 성형/확산 접합에 대하여 3-Sheet 의성형 공정에 실험계획법의 한 방법인다구찌 법 (Taguchi Method)을 적용하였다. 또한 다 구찌 법의 직교배열표를 이용하여 효율적인 유한요소 해석을 수행하였으며 접합부 크기, 소재의 두께, 마찰계수 등의 각 공정변수가 성형에 미치는 영향을 분석하고 최적의 성형 조건을 예측하고자 한다.
- 생산성을 향상시키면서 동시에 품질을 개선 할 수 있는 기법이면서 최종 제품의 특성치에 영향을 주는 인자의 설계 및 인자들의 최적 수준을 정하기 위한 대표적인 실험계획법으로 다 구찌 법 (Taguchi Method)의 직교배 열표를 이용하였다.
성능/효과
- (2) 성형 공정에 영향을 미치는 인자는 Sheet 2 의 두께(E)-Sheet 1의 두께(D)-D/B 1의 크기 (B)-D/B 2 의 크기(C)-마찰계수(A)의 순서로 나타났다.
- (3) 소재의 두께와 접합부의 크기가 성형에 큰영 향을 미쳤으며, Sheet 1의 두께가 Sheet 2의 두께보다 두꺼울 경우에 성형이 잘 되고, D/B 1의 크기는 클수록 성형이 잘 되었으며 적절한 두께 비와 접합부의 크기 선정이 완벽한 성형을 위해서 반드시 필요하다.
- D/B 1의 크기는 클수록 Sheet 2의 두께는 얇을수록 성형이 잘되며 D/B 2의 크기와 Sheet 1의 두께는 수준2에서 성형성이 가장 좋게 나타났다. 특히 상부소재의 두께가 상대적으로 두꺼울 경우 성형성이 떨어짐을 확인할 수 있다.
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