[논문]다양한 점진성형의 성형방법과 메커니즘에 관한 고찰

박진기; 김진재; 박춘달; 김봉준; 김영석

다양한 점진성형의 성형방법과 메커니즘에 관한 고찰
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박진기 ((주)테라테크노스) , 김진재 (경북대학교 기계공학과 대학원) , 박춘달 (대구기계부품연구원) , 김봉준 ((주)경창산업) , , 김영석 (경북대학교 기계공학부)

그림 Fig. 1 Spinning process controlled by CNC [2]
그림 Fig. 2 Flow forming process of a cylindrical shape [2]
그림 Fig. 3 Incremental sheet forming processes, (a) US patent No.3316745 [6] and (b) tool path
그림 Fig. 4 Wooden spinning lathe with a manually operated flywheel to spin the workpiece [3]
그림 Fig. 5 Traditional type spinning lathe with (a) T-rest and (b) conventional manual spinning process [7]
그림 Fig. 6 Spinning demonstration with roller type forming lever and compound lever [7]
그림 Fig. 8 Hydraulic spinning lathe [7]
그림 Fig. 7 (a) Spinning lathes with (b) roller tool slide [7]
그림 Fig. 9 (a) CNC spinning machine and (b) products from spinning [7]
그림 Fig. 10 Flow forming machine [9]
그림 Fig. 11 (a) Rotary forge press concept [9], (b) aluminum wheel of its application and (c) the spin forge process [10]
그림 Fig. 12 (a) The animation for making internal geared clutch parts using flow forming and (b) the real parts
그림 Fig. 13 (a) Various applications of ISF – prototype, car part, bio implant etc. and (b) automotive parts [11]
그림 Fig. 15 Specialized ISF machines built by Amino: (a) one of the smallest machines beginning a positive die and (b) the largest machine with a range of 2.5×6.5m
그림 Fig. 16 Development of work zone and material stress during spinning [8]
그림 Fig. 14 (a) Incremental sheet forming machines: industrial robot and (b) water jet
그림 Fig. 17 Graph of strains arising from: (a) a single pass and (b) a multi-pass of spinning operation [17]
그림 Fig. 18 Typical failure modes in spin components [8]
그림 Fig. 19 Different shapes of roller for spinning [21]
그림 Fig. 20 (a) Principle of flow forming [8], (b) FE predicted equivalent stress during flow for-ming of aluminum A357 wheel [21], (c) stress state of material between roller and mandre, (d) schematic diagram of the stress and strain in various regions and (e) distribution of deformation in various directions
그림 Fig. 21 (a) Forward flow forming and (b) backward flow forming [22]
그림 Fig. 22 Effect of the attack angle of the length of contact area [23]
그림 Fig. 23 Positive and negative incremental sheet forming
그림 Fig. 24 Incremental forming process: (a) single point incremental forming, (b) two-point incremental forming with negative full die, (c) two point incremental forming with positive full die and (d) two point incremental forming with a positive partial die [32]
그림 Fig. 25 Tool geometry and tool-sheet contact scheme
그림 Fig. 26 (a) Inward toolpath, (b) spiral toolpath and (c) outward toolpath [33]
그림 Fig. 27 Geometry of VWACF to determine the formability in incremental sheet forming
그림 Fig. 28 (a) Fracture occurs in 63-deg pyramid with inward toolpath, (b) safe forming for 64-deg pyramid with spiral toolpath and (c) safe forming for 66-deg pyramid with outward toolpath
그림 Fig. 30 FE simulation to predict crack occurrence
그림 Fig. 29 (a) Schematic of forming force in incremental sheet forming and (b) forming force in the Zdirections for the VWACF with vertical step depth of 0.3 mm at different temperatures [37]
표 Table 1 Performance of different toolpaths with same forming parameters

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

점진성형의 장점은 무엇인가?

점진성형은 작은 성형하중, 간단한 성형공구를 이 용한 성형공정의 유연성, 비교적 복잡한 형상의 성 형, 국부적 변형을 통한 성형성(formability) 향상 등 의 장점이 있다. 이 점진성형 기술은 최근 들어 알 루미늄, 마그네슘과 같은 경량 난성형재의 성형과 자동차 프로토 타입 성형에 많이 적용되고 있다.

플로우 포밍과 스피닝의 차이점은 무엇인가?

2와 같이 디스크 금속 블랭크 (blank)(a)와 중공형 또는 튜브 형태의 금속 소재를 (b) 멘드렐에 끼우고 멘드렐을 회전시키며 소재의 외경에 1개 이상의 롤러가 접촉하여 소재 표면을 가공하는 기술이다[2]. 스피닝과 가장 큰 차이점은 소재의 두께가 변한다는 것이다. 성형기기의 대형화, 자동화로 인해 소재의 두께를 변화시키기에 충분한 성형하중과 롤러의 자유도를 확보하면서 다양한 재의 플로우 포밍이 가능하게 되었다.

스피닝의 기원은 언제인가?

더욱이 스피닝은 높은 기계적 물성과 우수한 표면 품질을 확보할 수 있는 성형공법으로 알려져 있다. 스피닝의 기원은 고대 이집트 시대의 수동으로 물 레를 굴려 도자기를 제작하던 때로 거슬러 올라간 다. 이 기술은 10세기 즈음에 중국으로 건너갔다가 에드워드 3세 때에 영국으로 전해지게 된다[1].

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