[논문]DP780 초고장력 강판을 이용한 자동차용 시트레일의 성형공정 설계

고대철; 안재홍; 장명진; 배재호; 김창호; 김병민

doi:10.5228/kspp.2008.17.3.197

문제 정의

이를 위해 현장 설계자의 경험에 근거한 초기 공정설계 및 시험성형(T/O:Trial Out)결과를 분석하여스프링백에 영향을 미치는 주요 공정변수의 영향을 파악하고자 한다. 공정분석을 바탕으로 공정변수를 설정하여 제품의 치수 정밀도 및 강도를 만족하는 시트레일의 성형공정을 제시하고, 실험을통해 그 타당성을 검증하고자 한다.
본 연구에서는 차체 경량화 및 제품 강도개선을 위해 자동차 시트레일을 1.6t의 초고장력 강판 DP 780으로 성형하기 위한 공정을 개발하였다. 현장설계자의 경험에 근거한 초기 공정설계의 유한요소해석 해석과 시험성형결과의 비교분석을 통하여 시트레일 공정의 주요 공정변수인 굽힘각도와 패드력이 스프링백에 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다.
본 연구의 목적은 차체 경량화 및 제품 강도개선을 위해 기존 1.8t의 DP(Dual Phase)600 소재로제작하였던 자동차 시트레일을 L6t 의 초고장력강판(AHSS : Advanced High Strength Steel)인 DP780으로 성형하기 위한 공정을 개발하는데 있다. 이를 위해 현장 설계자의 경험에 근거한 초기 공정설계 및 시험성형(T/O:Trial Out)결과를 분석하여스프링백에 영향을 미치는 주요 공정변수의 영향을 파악하고자 한다.
8t의 DP(Dual Phase)600 소재로제작하였던 자동차 시트레일을 L6t 의 초고장력강판(AHSS : Advanced High Strength Steel)인 DP780으로 성형하기 위한 공정을 개발하는데 있다. 이를 위해 현장 설계자의 경험에 근거한 초기 공정설계 및 시험성형(T/O:Trial Out)결과를 분석하여스프링백에 영향을 미치는 주요 공정변수의 영향을 파악하고자 한다. 공정분석을 바탕으로 공정변수를 설정하여 제품의 치수 정밀도 및 강도를 만족하는 시트레일의 성형공정을 제시하고, 실험을통해 그 타당성을 검증하고자 한다.
초기 공정설계의 문제점을 해결하기 위해 기존공정에서 굽힘각도만 수정하는 경우를 고려해 보았다. 일반적으로는 패드력과 굽힘 곡률반지름을이용하여 스프링백을 최소화시켜서 공정을 개선한다.

제안 방법

그러나시트레일의 특성상 기능면 면접촉을 위해 하부레일의 볼 접촉부 반경은 Z6mm를 만족하여야 되기 때문에 일반적으로 사용하는 굽힘반경을 조절하여 스프링백을 감소시키는 방법을 사용할 수 없다. 그러므로 패드력 증가시켜 스프링백을 감소시키는 방법을 사용하였다. 패드력을 증가시켜 치수 불량의 원인이 되는 공정에 대해 유한요소해석을 수행하였다.
125, 펀치의 속도는 lm/sec, 패드력은 9ton 으로 하였고, 굽힘부분 다이의 요소(mesh) 수는 5 개 이상으로 모델링하였다. 소재의 요소 크기는 최종적으로 어댑터브 4 단계(Adaptive mesh level 4)를 적용하여 굽힘부를 충분히 나타낼 수 있도록 초기 크기를 설정하였다[7].
이로부터 시트레일의단면이 이탈될 때, 최대 하중을 측정할 수 있다. 시험성형품의 하부레일과 개선후의 하부레일을각각 상부레일과 결합하여 단면이탈 실험을 하였다. Fig.
전체적으로 치수 공차를 만족하는 것을 확인할 수 있다. 자동차의 충돌사고 시에 시트레일이이탈하는 강도를 측정하기 위하여 Fig. 6과 같은단면이탈실험을 수행 하였다. 단면이탈실험은 상하부레일을 60cm 폭으로 절단하여 결합시킨 후, 인장실험과 유사하게 하부레일은 고정시키고 상부레일에 인장력을 가한다.
초고장력 강판의 물성치를 구하기 위해 인장시험을 수행하였으며, 그 결과를 Table 1 에 나타내었다. DP600 에 비하여 DP780 이 항복강도와 인장강도가 높게 나타났고, 가공경화 지수는 낮게 나타났다.
하지만 기존의 금형을 활용하여 초고장력강판을 현장에서 응용할 수 있는 데이터베이스를확보하기 위해 굽힘각도만을 수정한 후, 유한요소해석을 활용하여 성형해석을 수행하였다. 초기 공정설계에 대한 유한요소해석 결과의 오차율을 바탕으로 공정을 개선하였다. 개선된 공정과 그에 따른 해석 결과를 Table 4에 나타내 었다.
패드력을 증가시켜 치수 불량의 원인이 되는 공정에 대해 유한요소해석을 수행하였다. 초기 공정설계에 적용된 패드력은 이며, 설계상의 한계가 lOton이므로 패드력을 8, 9, 10톤을 설정하여, 패드력의 증감에 따른 스프링백의 변화를 유한요소해석을 통하여 예측해 보았다. 일반적으로 스프링백은 굽힘 반지름, 굽힘각도, 패드력이 감소할수록 커지는 경향이 나타난다(REF).
그러므로 패드력 증가시켜 스프링백을 감소시키는 방법을 사용하였다. 패드력을 증가시켜 치수 불량의 원인이 되는 공정에 대해 유한요소해석을 수행하였다. 초기 공정설계에 적용된 패드력은 이며, 설계상의 한계가 lOton이므로 패드력을 8, 9, 10톤을 설정하여, 패드력의 증감에 따른 스프링백의 변화를 유한요소해석을 통하여 예측해 보았다.
일반적으로는 패드력과 굽힘 곡률반지름을이용하여 스프링백을 최소화시켜서 공정을 개선한다. 하지만 기존의 금형을 활용하여 초고장력강판을 현장에서 응용할 수 있는 데이터베이스를확보하기 위해 굽힘각도만을 수정한 후, 유한요소해석을 활용하여 성형해석을 수행하였다. 초기 공정설계에 대한 유한요소해석 결과의 오차율을 바탕으로 공정을 개선하였다.
6t의 초고장력 강판 DP 780으로 성형하기 위한 공정을 개발하였다. 현장설계자의 경험에 근거한 초기 공정설계의 유한요소해석 해석과 시험성형결과의 비교분석을 통하여 시트레일 공정의 주요 공정변수인 굽힘각도와 패드력이 스프링백에 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다. 이러한 결과로부터 초기 설계를 개선한 공정설계를 수행하였으며, 개선된 공정은 시트레일의 정밀도 및 강도측면에서 요구기준을 모두 만족하는것을 실험으로 확인할 수 있었다.

대상 데이터

나타내었다. 금형은 M2재질로 제작하였으며, TiCN 코팅처리하여 내마멸성을 증대시 켰다. Fig.

이론/모형

성형해석 소프트웨어로는 LS・Dyna 를 사용하였다. 입 력 값으로 마찰계수 m 은 0.

성능/효과

5。에서 82。로 패드력을 9ton 에서 lOton 으로 개선하였다. 4, 5 공정은 개선 방안 I 으로 요구치가 만족되었다. 이러한 결과를 바탕으로 관련공정을 재설계한 내용을 Table 6 에 나타내었다.
이러한 결과로부터 초기 설계를 개선한 공정설계를 수행하였으며, 개선된 공정은 시트레일의 정밀도 및 강도측면에서 요구기준을 모두 만족하는것을 실험으로 확인할 수 있었다. DP780으로 제작된 시트레일은 기존의 DP600을 이용한 시트레일에비하여 두께가 1.8t에서 1.6t로 감소하여 기존의 레일보다 중량이 11% 감소하였고, 강도적인 측면에서는 1180kgf에서 1467kgf로 증가하였다.
단면이탈실험에서 최대하중을 측정하여 Table 9에 나타내었다. 시험성형품은 1158kgf 7} 측정되었으며, 개선된 공정설계 II를 적용한 시트레일의 단면이탈 하중은 1467kgf 로 요구치 인 1400kgf 보다 크게 나타났다. 또한 DP780이 DP600으로 성형한 제품(1180kgf)에 비하여 단면이탈강도가 대단히 높음을 알 수 있다.
5와 같이 재설계된개선방안II를 실제 공정에 적용한 시험성형품과유한요소해석 결과를 치수적인 측면에서 Table 8에 비교하여 나타내었다. 유한요소해석 결과와 실험결과가 비교적 잘 일치하는 것을 확인 할 수 있다. 전체적으로 치수 공차를 만족하는 것을 확인할 수 있다.
87。로 성형되었다. 유한요소해석과시험성형 결과에서 1공정을 제외하고는 스프링백오차율이 20% 보다 작음을 확인할 수 있다. 하부레일에서 중요한 치수는 굽힘2〜5공정에서 성형된다.
현장설계자의 경험에 근거한 초기 공정설계의 유한요소해석 해석과 시험성형결과의 비교분석을 통하여 시트레일 공정의 주요 공정변수인 굽힘각도와 패드력이 스프링백에 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다. 이러한 결과로부터 초기 설계를 개선한 공정설계를 수행하였으며, 개선된 공정은 시트레일의 정밀도 및 강도측면에서 요구기준을 모두 만족하는것을 실험으로 확인할 수 있었다. DP780으로 제작된 시트레일은 기존의 DP600을 이용한 시트레일에비하여 두께가 1.
유한요소해석 결과와 실험결과가 비교적 잘 일치하는 것을 확인 할 수 있다. 전체적으로 치수 공차를 만족하는 것을 확인할 수 있다. 자동차의 충돌사고 시에 시트레일이이탈하는 강도를 측정하기 위하여 Fig.

후속연구

2(a)의 A, B 부분의 굽힘가공 누적공차가 C 에 영향을 미치므로 C 부분을 성형하는 3 공정과 A, B 부분을 성형하는 관련된 4, 5 공정의개선이 필요하다고 판단된다. 또한 R 부분의 볼 접촉부가 치수공차를 벗어나서 면접촉이 이루어지지않으므로 이에 대한 개선이 필요함을 알 수 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

DP780 초고장력 강판을 이용한 자동차용 시트레일의 성형공정 설계
Process Design of Seat Rail in Automobile by the Advanced High Strength Steel of DP780 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

DP780 초고장력 강판을 이용한 자동차용 시트레일의 성형공정 설계 Process Design of Seat Rail in Automobile by the Advanced High Strength Steel of DP780 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

고대철 (51) 안재홍 (1) 김창호 (15) 김병민 (262)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

DP780 초고장력 강판을 이용한 자동차용 시트레일의 성형공정 설계
Process Design of Seat Rail in Automobile by the Advanced High Strength Steel of DP780 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper