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제안 방법
- Fig. 5와 같이 동일 내부 압력하에서 서로 다른 외경을 가진 튜브 블랭크에 따른 성형 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 하이드로포밍 성형인자 중의 하나인 축방향으로 소재 유입은 고려하지 않았으며, 하이드로포밍 공정에서 마칠계수는 0.
- Subframe 형상이 좌우 대칭이므로 1/2 모델을 이용하여 Fig. 3과 같은 일반적인 회전 굽힘기를 사용하여 초기 굽힘 공정을 수행하였다. 회진 굽힘기를 사용하여 굽힘 공정을 수행하기 위해서는 굽힘금형, 압력금형, 구속금형, 그리고, 굽힘 성형시 압축 부위에서의 주름 발생을 방지하기 위한 와이퍼 금형이 필요하다.
- 강-소성 유한요소법에 근거를 둔 자체 개발한 Hydro F0RM-3D을 이용하여 서로 다른 외경을 가진 튜브 블랭크을 이용하여 자동차 Subframe 부품에 대한 하이드로포 밍 공정에 대한 성형성을 평가하였다. 해석 과정은 하이드 로포밍 전에 굽힘과 예비 성형 단계가 요구됨을 보여주고 있으며, 수치 해석을 통하여 하이드로포밍 성형을 위한 내부 압력의 수준이 제시되었다.
- 식(1)은 유한요소의 기본방정식 이며, 이산화를 이용하여 비선형 대수방정식으로 변환할 수 있다. 그리고 소재는 8개의 절점을 가지는 3차원 육 면체 요소를 이용하여 이산화하였다.
- 2로부터 외경이 50mm인 튜브의 경우 초기 굽힘 성형후에도 최종 Subframe 단면치수보다 C-C, E-E 단면에서 여전히 치수가 크다. 따라서, C-C 단면에서는 폭 46mm, E-E 단면에서는 높이 40mm 정도 치수를 맞주어 줄 수 있는 스탬핑 공정해석을 하였다.
- 본 연구에서는 재료의 강소성 모델(rigid-plastic model)을 근거로 자체 개발한 3차원 유한요소해석 프로그램인 HydroFORM-3D를 사용하여 서로 다른 지름을 가진 알루미늄 튜브 블랭크에 대하여 동일 내부압력에 대한 하이드로포밍 성형해석을 수행하여, 두께분포와 연 성파괴모델(ductile fracture model)을 이용하여 터짐(bursting)과 같은 파단현상을 예측하였다.
- 하이드로포밍을 위한 Subframe 금형과 형상을 맞추기 위해서 회전 중심을 달리하면서 3번에 걸쳐 초기 굽힘 공정을 실시하였다. Fig.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 소재는 A5052이며, 길이 3,000mm , 두께 2mm , 외경이 40과 50mm인 원형관이다.
이론/모형
- 또한, 연성 재질에 대한 성형 한계를 예측하기 위하여 Qyane이 제안한 식(3)과 같은 연성 파괴 이론" )을 적용 하였다.
- 본 연구에서는 성형공정의 수치해석에 널리 사용되고 있는 강소성 유한요소법을 활용하였다. 강소성 재료의 1차 변분 방정식은 극값 정리(extremum principles)에 기초를 두고 비압축성, 속도 경계조건을 만족할 때 (1)식과 같이 표현될 수 있다(2)
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