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인자 분석을 통한 전기차 열교환기 분리판용 고강도 알루미늄 판재 성형 연구
A Study on the Forming Process of High-strength Aluminum Sheet for Electric Vehicle Heat Exchanger Separator Through Parametric Analysis 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.31 no.2, 2022년, pp.57 - 63  

정선호 (한국생산기술연구원 뿌리기술연구소) ,  양종훈 (한국생산기술연구원 뿌리기술연구소) ,  김용배 (한국생산기술연구원 뿌리기술연구소) ,  이광진 (한국생산기술연구원 전남본부) ,  김봉환 (한국생산기술연구원 뿌리기술연구소) ,  이종섭 (한국생산기술연구원 뿌리기술연구소) ,  배기현 (한국생산기술연구원 뿌리기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The current study performed formability analysis of a heat exchanger separator for an electric vehicle to apply a high-strength aluminum sheet based on parametric analysis. Mechanical properties for sheet metal forming simulation were evaluated by tensile test, bulge test, and Nakajima test. Two-sta...

주제어

#Heat exchanger separator   #Sheet metal forming   #Crash forming   #High-strength aluminum sheet   #Formability  

표/그림 (17)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문의 대상 제품인 HEX 모듈은 경량화를 목적으로 Fig. 1과 같이 기존에 전기자동차 배터리 가열용 히터 및 cabin room 가열용 PTC 히터를 열교환기 분리판 모듈을 사용하여 일체화하는 방식으로 구조가 변경된 것이다. HEX모듈은 Fig.
  • 최대 두께 감소 영역은 구속된 돌출부로 확인되었으며, 성형성 확보에 문제가 없음을 확인하였다. 또한 성형 마진이 확보되므로 공정 설계 인자 분석을 통한 성형 공정 분석을 통해 경량화 및 공정 수 감소 가능성을 검토하였다.
  • 본 논문에서는 전기차 열교환기 분리판의 경량화를 위하여 고강도 알루미늄 소재 적용 시 두께, 유로 형상, 공정수에 따른 성형성 분석을 수행하고 최적 성형 조건을 도출하였으며, 시제품 성형을 통하여 성형공정 설계 유효성을 검증하였다. 주요 연구 결과를 정리하면 다음과 같다.
  • 이는 소재가 얇을수록 벽부에 변형이 집중되며, 금형 설계 변수를 변경하면 성형이 가능할 것으로 판단된다. 해석 결과를 통하여 0.5t 소재 적용 시 유로 형상 수정을 통한 성형성 확보가 가능할 것으로 판단되어, 형상 설계 변수에 따른 성형성 검토를 수행하였다.

대상 데이터

  • 경화 선도 측정 및 이방성 평가를 위하여 판재 압연 방향으로부터 45도 간격으로 인장 시험을 수행하였다. 인장 시험은 Fig.
  • 5(a))로 수행하였으며, 영상분석기법을 이용하여 변형률 분포를 분석하였다. 다양한 변형 모드에 따른 성형한계 측정을 위하여 25mm 에서 200mm 사이의 시편 폭을 갖는 Nakajima 시편을 사용하였다. Fig.

데이터처리

  • Fig. 5(a)와 같이 판재 만능 성형기를 이용하여 액압 벌지 시험을 진행하였으며, DIC system을 이용하여 변형률 분포를 확인 분석하였다. 액압 벌지 시험은 200 x 200mm 의 정사각형으로 가공이 된 시편을 금형 위에 올려놓고 약 40 ton 의 힘으로 시편을 고정하였다.

이론/모형

  • AlMg6-H18 0.5t소재를 적용한 열교환기 분리판 의성형성 평가 및 최적 성형 조건 도출을 위하여 수치해석 기법을 도입한다. 수치해석 기법의 신뢰성 확보를 위하여 방향별 인장 시험 및 유압식 벌지 시험으로 Yield 2000-2d모델을 구축하였으며, 성형성을 평가를 통해 성형한계도를 도출하여 판재 성형 시 파단이 예상되는 영역을 파악하고 설계에 적용하였다.
  • 5t소재를 적용한 열교환기 분리판 의성형성 평가 및 최적 성형 조건 도출을 위하여 수치해석 기법을 도입한다. 수치해석 기법의 신뢰성 확보를 위하여 방향별 인장 시험 및 유압식 벌지 시험으로 Yield 2000-2d모델을 구축하였으며, 성형성을 평가를 통해 성형한계도를 도출하여 판재 성형 시 파단이 예상되는 영역을 파악하고 설계에 적용하였다.
  • 수치해석에서 성형한계 평가를 위해 Nakajima 실험을 ISO 12004 에 따라 수행하여 성형 한계선 (Forming Limit Curve, FLC)을 확보하였다. 성형한계도 실험은 판재 만능 성형시험기(Fig.
  • 인장 시험용 시편은 ASTM E8M Subsize 규격으로 가공하였다. 시편의 변형률 측정을 위하여 영상분석기법(Digital Image Correlation, DIC)을 도입하였다.
  • 유동 응력 선도는 Al합금의 경화 거동 표현에 적합한 식(2)의 Voce경화식을 이용하여 근사하였다.
  • 025 mm/s의 준정적 속도로 물성평가를 진행하였다. 인장 시험용 시편은 ASTM E8M Subsize 규격으로 가공하였다. 시편의 변형률 측정을 위하여 영상분석기법(Digital Image Correlation, DIC)을 도입하였다.
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참고문헌 (8)

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