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제안 방법
- 스프링 백(springback)은 박 판재 프레스 성형 시 탄성 회복으로 인한 부분적 형상변형 현상으로서 성형품의 기하학적인 형상변수, 재료변수 및 공정 변수 등에 영향을 받는다[1 ~8]. 따라서 본 연구의 전반부에서는 정확한 스프링 백의 예측을 위해 변 형 형상 및 재료 인자별로 다양한 변형패턴을 가정 한 후, 탄성 복원 후 최대변형부와 최소변형부의 잔류변형율 차이를 이용하여 스프링 백 량을 예측해 주는 해석적 모델을 제시하였다[9].
- 본 연구에서는 이러한 예측모델의 정밀도를 검증하기 위해 U-벤딩 실험을 통해 스프링 백을 구하고 그 경향을 비교하였다. 또한 검증된 예측모델을 이용하여 여러 공정조건에 대한 고장력강 및 알루미늄 합금 등에 대한 스프링 백을 예측하였다.
- 본 연구에서는 이러한 예측모델의 정밀도를 검증하기 위해 U-벤딩 실험을 통해 스프링 백을 구하고 그 경향을 비교하였다. 또한 검증된 예측모델을 이용하여 여러 공정조건에 대한 고장력강 및 알루미늄 합금 등에 대한 스프링 백을 예측하였다.
- 1에는 U-벤딩 실험 장치를 도식적으로 나타내었다. 펀치의 형상의 변화를 위해 반경별 인서트를 별도로 제작, 삽입하여 펀치 형상반경(Rp)을 3mm, 9mm, 12mm의 3단계로 변화를 주었으며, 다이 어깨 반 경(Rd)도 3mm, 9mm, 12mm의 3단계로 변화를 주었다. 펀치와 다이 사이의 틈새를 변화시킬 수 있도록 지지대와 다이 사이에 거리조정이 가능한 레일을 설치하였다.
- 박판 재의 스프링 백 특성을 실험적으로 살펴보기 위해 U-벤딩 시 탄성 회복으로 인한 각도 변화를 측정하여 해석모델과 비교하였다.Fig.
- 박판의 스프링 백을 예측하기 위하여 6개의 변형 패턴에 대하여 잔류변형율에 근거한 해석적 모델을 제안하였고 본 연구에서는 이를 검증하기 위해 모멘트 평형에 근거한 스프링 백과 U-벤딩 실험을 통해 비교, 검증하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 판재는 자동차용 냉연강판이며 종류는 SPFC1180(1.8t, 2.0t), SPFC980(1.4t), SPFC780(1.0t, 1.2t, 1.4t, 1.8t), SPFC590(1.2t, 1.4t)으로총 4종류이다. 냉연강판의 기계적 물성치를 Table 1에 나타냈다.
- 냉연강판의 기계적 물성치를 Table 1에 나타냈다. U-벤딩 실험을 위한 250mmx30mm크 기의 띠 형상의 사각 시편을 가공하였고, Fig. 1에는 U-벤딩 실험 장치를 도식적으로 나타내었다. 펀치의 형상의 변화를 위해 반경별 인서트를 별도로 제작, 삽입하여 펀치 형상반경(Rp)을 3mm, 9mm, 12mm의 3단계로 변화를 주었으며, 다이 어깨 반 경(Rd)도 3mm, 9mm, 12mm의 3단계로 변화를 주었다.
데이터처리
- 스프링 예측식에 이용하여 스프링 백 정도를 예측하고 실제 실험 결과와의 비교를 통해 예측식 과 실제 결과값의 차를 비교하였다. 스프링 백 량을 예측해 주는 해석적 모델은 성형 형상과 재료 인자 에 의해 6개의 변형패턴으로 나누었고 각각의 변형패턴별로 6개의 해석모델이 있다.
- 여기서, cr0:항복응력, E :탄성계수, p:굽힘 반경 Table 2에 보인 실험조건을 적용하면 식 (1) 의 Sp가 1보다 크고 드로잉력이 없이 굽힘 응력만 가해지고 있으므로 (&=0) 'LA, 모델을 이용하여 스프링 백을 구할 수 있다. Table 1과 Table 2에 보인 SPFC780 소재 조건으로부터 예측 식을 이용한 스프링 백 결과값과 실험의 결과값을 Fig. 7 에 비교하였다. 스프링 백의 절대 값으로 볼 때 변형 율 모델이 전체적으로 모멘트 모델에 비해 낮게 예측이 되었으며 다양한 두께 및 곡률반경별 스프링 백의 양을 비교했을 때 두 해석모델 모두 실험치 와 높은 상관관계를 보였다.
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