본 연구에서는 볼트의 원활한 성형이 이루어지도록 볼트의 성형 공정 중 2단계에서 시행하던 압출공정을 4단계로 옮기고 2단계와 3단계에서는 볼트 머리부 성형만 이루어지도록 공정을 조정하여 해석하였다. 그 결과 약간의 수정으로 원활한 성형이 이루어 졌으며 접촉압력은 수정 전보다 1단계에서는 감소하고 2단계에서는 증가하였으며, 최대유효응력, 유효변형율, 성형력은 수정전보다 1, 2단계에서 모두 증가함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 볼트의 원활한 성형이 이루어지도록 볼트의 성형 공정 중 2단계에서 시행하던 압출공정을 4단계로 옮기고 2단계와 3단계에서는 볼트 머리부 성형만 이루어지도록 공정을 조정하여 해석하였다. 그 결과 약간의 수정으로 원활한 성형이 이루어 졌으며 접촉압력은 수정 전보다 1단계에서는 감소하고 2단계에서는 증가하였으며, 최대유효응력, 유효변형율, 성형력은 수정전보다 1, 2단계에서 모두 증가함을 알 수 있었다.
For a easier bolt molding, an extrusion process, the 2nd step of the molding process, was moved to step 4, and the bolt head section was exclusively molded in steps 2 and 3. As a result, the molding process was made easier thanks to the minor modification, and the contact pressure decreased in step ...
For a easier bolt molding, an extrusion process, the 2nd step of the molding process, was moved to step 4, and the bolt head section was exclusively molded in steps 2 and 3. As a result, the molding process was made easier thanks to the minor modification, and the contact pressure decreased in step 1 and increased in step 2 over its earlier intensity. Also, the maximum effective stress, effective strain, and molding force were all increased in both steps 1 and 2.
For a easier bolt molding, an extrusion process, the 2nd step of the molding process, was moved to step 4, and the bolt head section was exclusively molded in steps 2 and 3. As a result, the molding process was made easier thanks to the minor modification, and the contact pressure decreased in step 1 and increased in step 2 over its earlier intensity. Also, the maximum effective stress, effective strain, and molding force were all increased in both steps 1 and 2.
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문제 정의
본 연구에서는 원활한 성형이 이루어지도록 4단계인 Bolt 성형 공정 중 1단계에서 시행하던 몸통부의 압출 공정 일부를 4단계로 옮기고 2단계와 3단계에서는 머리부 성형만 이루어지도록 공정을 조정하여 해석하려고 한다.
제안 방법
본 연구에서의 성형공정은 유한요소 단조해석 패키지 중 하나인 AFDEX-2D를 이용하여 해석하였는데 AFDEX-2D는 2차원 문제 또는 축대칭 문제의 해석만 가능하기 때문에, 4단 공정 중 축 대칭이 성립되지 않는 3, 4단계 공정을 시뮬레이션하기 위하여는 축 대칭이 성립하도록 다이 형상을 조정하여 해석하였다[5].
이론/모형
볼트의 품질은 제작과정에서의 재료의 기계적 성질, 소성 공정, 열처리 방법 등에서 크게 영향을 받는다[2]. 또한 볼트의 내부응력 분포는 볼트 이음부의 거동과 구조적 특성을 유한요소법을 이용하여 해석하며[3], 볼트의 체결에서 토오크계수의 변동은 체결력에 상당한 영향을 미치고 있기 때문에 제조 및 시공관리에서 엄격하게 다루어져야 한다[4].
성능/효과
1) 기존의 1단계와 2단계 공정에 약간의 수정으로 원활한 성형이 이루어 질 수 있었다.(단류선, 유효응력, 유효변형율, 손상도, 성형력 등)
2) 금형구조 해석에서 가장 큰 영향을 주는 인자는 소재의 유동해석 중 접촉압력이다. 유동해석에서 얻은 접촉압력은 2단계에서 340kg/㎟이었다.
3) 최대유효응력은 2단계에서 126.9㎏/㎟ 이며 이 부위는 소재와 펀치의 접촉이 끝나는 부분이다.
4) 접촉압력은 수정전보다 1단계에서는 감소 하고 2단계에서는 증가하였다.
5) 최대유효응력, 유효변형율, 성형력은 수정전보다 1, 2단계 모두에서 증가하였다.
6) 소재 유동 시에 발생하는 접촉압력은 보강링을 끼워주면 금형의 원주방향 인장응력을 감소시키므로 상당히 감소할 것으로 본다.
금형 구조해석에서 가장 큰 영향을 주는 인자는 소재 유동해석의 접촉압력이고 접촉압력은 금형의 유효응력 및 방향별 응력을 발생시키는데, Fig. 3은 수정된 2단계까지의 해석 결과, 금형과 소재 사이에 작용하는 접촉압력의 분포를 나타낸 것이며, Table 1은 각 단계에서의 최대 접촉압력을 표시한 것인데 수정 전에 비하여 1단계에서는 감소하였고, 2단계에서의 접촉압력이 다소 증가함을 알 수 있다. 이는 다이에서 단면 감소부, 소재와 다이의 접촉이 끝나는 부분에서 노치 현상으로 인한 응력 집중현상으로 판단된다[Table에서 수정전은Before, 수정후는 After로 표시하였는데 수정전의 Data는 참고문헌 [1]의 자료이다].
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
볼트의 품질에 영향을 주는 것은?
볼트의 성형공정은 1단계에서는 소재의 머리부 예비 성형과 몸통부의 압출 공정을 하고, 2단계에서는 머리부의 2차 성형을, 3단계에서는 6각 머리부의 성형을 하고 4단계에서는 머리부의 4차 성형과 몸통부의 압출 공정을 실시하여 최종 제품을 생산하게 된다[1]. 볼트의 품질은 제작과정에서의 재료의 기계적 성질, 소성 공정, 열처리 방법 등에서 크게 영향을 받는다[2]. 또한 볼트의 내부응력 분포는 볼트 이음부의 거동과 구조적 특성을 유한요소법을 이용하여 해석하며[3], 볼트의 체결에서 토오크계수의 변동은 체결력에 상당한 영향을 미치고 있기 때문에 제조 및 시공관리에서 엄격하게 다루어져야 한다[4].
볼트의 성형공정의 최종 제품 생산 과정은?
볼트의 성형공정은 1단계에서는 소재의 머리부 예비 성형과 몸통부의 압출 공정을 하고, 2단계에서는 머리부의 2차 성형을, 3단계에서는 6각 머리부의 성형을 하고 4단계에서는 머리부의 4차 성형과 몸통부의 압출 공정을 실시하여 최종 제품을 생산하게 된다[1]. 볼트의 품질은 제작과정에서의 재료의 기계적 성질, 소성 공정, 열처리 방법 등에서 크게 영향을 받는다[2].
볼트의 성형 공정중 1단계에서 시행하던 압출 공정을 4단계로 옮기고 2단계와 3단계에서는 머리부 성형만 이루어지도록 공정을 조정하여 본 연구에서 얻은 결론은?
1) 기존의 1단계와 2단계 공정에 약간의 수정으로 원활한 성형이 이루어 질 수 있었다.(단류선, 유효응력, 유효변형율, 손상도, 성형력 등)
2) 금형구조 해석에서 가장 큰 영향을 주는 인자는 소재의 유동해석 중 접촉압력이다. 유동해석에서 얻은 접촉압력은 2단계에서 340kg/㎟이었다.
3) 최대유효응력은 2단계에서 126.9㎏/㎟ 이며 이 부위는 소재와 펀치의 접촉이 끝나는 부분이다.
4) 접촉압력은 수정전보다 1단계에서는 감소 하고 2단계에서는 증가하였다.
5) 최대유효응력, 유효변형율, 성형력은 수정전보다 1, 2단계 모두에서 증가하였다.
6) 소재 유동 시에 발생하는 접촉압력은 보강링을 끼워주면 금형의 원주방향 인장응력을 감소시키므로 상당히 감소할 것으로 본다.
참고문헌 (5)
K. C. Ahn & C. K. Choi. "Plan on the Analysis and Improvement of the Molding process of SCM435 bolt by use of the Finite Element Method", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 13, No. 11, pp. 4950-4955, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2012.13.11.4950
S. Y. Son, K. H. Shin, D. H. Choi, I. S. Cho, K. C. Ahn, "Study on the Clamping Force, Torque Factor and their Quality Control in a Torque Shear Bolt Sets", Journal of the Korean Society of Steel Construction, Vol. 6, No. 3, pp. 117-125, 1994.
J. S. Shim, C. H. Kim, D. J. Kim, "3D Finite Element Analysis of High Tension Bolted Joints", Journal of the Korean Society of Steel Construction, Vol. 16, No. 3, pp. 407-414, 2004.
H. J. Lee, H. S. Nah, K. S. Kim, J. H. Kim, J. M. Kim, "Experimental Study on the Torque Coefficient and Clamping Force of High Strength Bolts Subjected to Environmental Parameters" Journal of the Korean Society of Steel Construction, Vol. 20, No. 1, pp. 43-53, 2008.
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