In order to develope springback control technology for high-strength steel sheets, some studies have been conducted: dome stretching test, stepped s-rail forming and springback measurement, and optimally shaped initial blank design. First, to find out the formability of TRIP60, dome stretching test ...
In order to develope springback control technology for high-strength steel sheets, some studies have been conducted: dome stretching test, stepped s-rail forming and springback measurement, and optimally shaped initial blank design. First, to find out the formability of TRIP60, dome stretching test was performed. Next the stepped s-rail die, which was designed to form a channel type panel with large twist and wall curl, was manufactured and used to know the effect of controlling forming variables, such as blank holding force and flange amount on the springback. Furthermore, new measurement method of the springback was introduced to define wall curl and twist in geometrically complex panels. Finally, the optimally shaped initial blank was employed to verify one of the best ways to control the springback in channel type, high strength sheet panels.
In order to develope springback control technology for high-strength steel sheets, some studies have been conducted: dome stretching test, stepped s-rail forming and springback measurement, and optimally shaped initial blank design. First, to find out the formability of TRIP60, dome stretching test was performed. Next the stepped s-rail die, which was designed to form a channel type panel with large twist and wall curl, was manufactured and used to know the effect of controlling forming variables, such as blank holding force and flange amount on the springback. Furthermore, new measurement method of the springback was introduced to define wall curl and twist in geometrically complex panels. Finally, the optimally shaped initial blank was employed to verify one of the best ways to control the springback in channel type, high strength sheet panels.
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문제 정의
TRIP60 강판의 성형특성을 알아보고 스프링백 저감기술 개발에 활용하기 위하여 돔장출 실험에 기초한 성형한 계도를 작성하였다. 또한 고강도강판의 성형성을 바탕으로 스프링백 저감에 적합한 제어요소를 도출하기 위해 컴퓨터 해석결과로부터 검토하였다.
드로우비드를 적용하기 위한 최적형상 블랭크의 성형조건을 찾기 위해 본 연구에서는 BHF=1.0Kgemm2 에서 BHF=6.0Kgemm2 까지 BHF를 변화시키면서 해석하여 성형성과 스프링백량을 검토하였다. 성형 성과 스프링 백의 상관관계를 종합적으로 검토한 결과, BHF=4.
작성하였다. 또한 고강도강판의 성형성을 바탕으로 스프링백 저감에 적합한 제어요소를 도출하기 위해 컴퓨터 해석결과로부터 검토하였다. 스프링 백 유형별 저감기술을 최종적으로 stepped s-rail의 스프링 백 실험을 통하여 검증하였다
제안 방법
BHm에 따른 스프링백의 저감현상을 알아보기 위하여 초기블랭크 A로 stepped s-rail을 성형하고 스프링 백 량인 벽젖힘과 비틀림량을 측정하였다. Table 1에서 보는 바와 같이 BHF가 증가하면서 Stepped S-Rail의 벽 젖힘과 비틀림이 동시에 저감되지만 저감량은 미소함을 알 수 있다.
고강도 강판의 스프링백 제어기술을 개발할 목적으로 TRIP60 강판을 대상으로 성형실험 및 공정해석을 수행하였다. 사용된 고강도 강판의 성형특성 평가 및 작업조건 선정을 위해 인장 및 돔장출 시험을 수행하고, 스프링백 평가를 위해 stepped s-rail 금형을 제작하여 성형실험을 수행하였다.
고장력강판의 스프링백 현상을 규명하고 저감기술을 개발하기 위하여 스프링백 현상이 잘 나타나는 stepped s-rail 금형을 Fig. 3과 같이 설계하고 제작하였다. 제작된 stepped s-rail 금형은 벽젖힘의 주요 인자인 벽부와 플랜지부의 곡률 R과 상하의 단차는 그대로 유지하고 전체 치수만 실물로부터 축소 설계되었다.
공정 변수중 하나인 플랜지량이 스프링백에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 Fig. 4에 나타낸 블랭크 A와 블랭크 B를 대상으로 성형실험을 수행하고 스프링백현상을 검토하였다. Table 2에서 알 수 있듯이 stepped s-rail의 비틀림량은 감소하나 벽젖힘량은 오히려 증가하는 현상이 발생하였다.
비틀림량은 블랭크 A 와 블랭크 B로 성형한 것보다 많이 좋아졌으나 벽젖힘량은 BHF가 증가하면서 거의 변화가 없었다. 그래서 다이 부분에 적절한 드로우비드의 설계로 벽젖힘량을 제어하는 아이디어를 도출하여 최적형상 블랭크의 폭(10mm 정도)을 일정하게 늘려주어 드로우비드 효과가 있는 최적형상 블랭크를 설계하였다(Fig. 5 참조).
또한, 스프링백 저감효과를 얻기 위해 기존의 스크랩 최소화 관점에서 접근된 최적형상 블랭크⑸-와 고강도 강판에 적용할 목적으로 드로우비드 효과를 고려한 최적 형상 블랭크U5W6)를 도출하여 본 연구에 사용하였다( Fig. 5 참조).
본 연구에서 사용한 TRJP60 강판의 기초물성과 성형한계를 구하고, 기존에 많이 사용되고 있는 고장력 강판과의 성형특성 비교를, 목적으로 TRIP60 및 SPRC(35Kg/mn?급) 강판을 대상으로 단축인장 및 돔장출 시험을 수행하였다 사용된 소재들의 시험 결과인 인장 물성은 Fig. 1에 , 성형한계는 Fig. 2에 각각 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같이 TRIP60 강판은 전연 신이 작으나 균일연신이 비교적 크기 때문에 강도대비 성형성이 우수한 편이나 일반 고장력 강판(SPRC 35K급)에 비해 약 10% 정도 낮은 성형한계를 나타내었다.
본 연구에서는 승용차 사이드 멤버의 축소금형 (stepped s-rail)을 제작하고, 성형성이 낮으며 스프링 백 현상이 심한 고강도 강판( TOIP60 )을 대상으로 성형실험과 컴퓨터해석을 수행한 후 스프링백 저감 방안을 제시한다.
사용된 고강도 강판의 성형특성 평가 및 작업조건 선정을 위해 인장 및 돔장출 시험을 수행하고, 스프링백 평가를 위해 stepped s-rail 금형을 제작하여 성형실험을 수행하였다. 스프링백을 저감시킬 수 있는 성형조건들을 실험결과로부터 검토하고 고강도 강판의 스프링백 제어에 유용한 성형조건을 도출하였다.
상기에서 선정된 블랭크들을 Fig. 6과 같이 다 이와 블랭크 홀더 사이에 안착시키고 성형 및 스프링백 실험을 수행하였다.
또한 고강도강판의 성형성을 바탕으로 스프링백 저감에 적합한 제어요소를 도출하기 위해 컴퓨터 해석결과로부터 검토하였다. 스프링 백 유형별 저감기술을 최종적으로 stepped s-rail의 스프링 백 실험을 통하여 검증하였다
사용된 고강도 강판의 성형특성 평가 및 작업조건 선정을 위해 인장 및 돔장출 시험을 수행하고, 스프링백 평가를 위해 stepped s-rail 금형을 제작하여 성형실험을 수행하였다. 스프링백을 저감시킬 수 있는 성형조건들을 실험결과로부터 검토하고 고강도 강판의 스프링백 제어에 유용한 성형조건을 도출하였다.
초기블랭크의 형상이 스프링백에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Fig. 5에서 보여주고 있는 최적형상 블랭크와 드로우비드 효과를 고려한 최적형상 블랭크로 성형 실험 및 해석을 수행하였다. 최적형상 초기블랭크로 성형 실험할 때 성형조전은 초기블랭크 A와 초기블랭크 B의 실험조건에 따랐다.
대상 데이터
성형 및 스프링백 실험을 위하여 4 종류의 블랭크를 사용하였다. 플랜지량 변화에 따른 스프링백 실험과 BHF 변화에 따른 스프링백 실험을 위하여 플랜지량이다른 블랭크 A와 블랭크 B를 사용하였다(Fig.
플랜지량 변화에 따른 스프링백 실험과 BHF 변화에 따른 스프링백 실험을 위하여 플랜지량이다른 블랭크 A와 블랭크 B를 사용하였다(Fig. 4 참조).
성능/효과
1) 본 연구에서 사용된 TRIP60 강판은 균일 연신 이 비교적 크기 때문에 강도대비 성형성이 우수한 편이나 35Kg 급 고장력 강판에 비해 성형한계가 약 10% 정도 낮게 나타난다.
2) 고강도 강판인 TRIP60은 성형성이 낮기 때문에 BHF의 제어범위가 적고, 스프링백의 제어효과도 매우 낮은 수준이다.
3) 기존연구 및 산업현장에서 적용되고 있는 스크랩 최소화 관점의 초기블랭크 설계는 비틀림 제어에 효과적이나 벽젖힘은 오히려 증가시키는 경향을 보인다. 4) 드로우비드 효과를 고려한 최적형상의 초기블랭크 설계는 비틀림뿐만 아니라 벽젖힘에 있어서도 스프링 백 제어효과가 우수함을 확인하였다.
보인다. 4) 드로우비드 효과를 고려한 최적형상의 초기블랭크 설계는 비틀림뿐만 아니라 벽젖힘에 있어서도 스프링 백 제어효과가 우수함을 확인하였다.
0Kg£/mm2 조건으로 최적형상 블랭크를 성형한 결과이다. 결과에서 보는 바와 같이 블랭크를 최적화시킴으로써 BHF를일정수준 증가시켜도 해석결과가 과대평가됨을 고려할 때 안전하게 작업됨을 알 수 있다.
9에서 보는 바와 같이 stepped srail의 많은 절점들이 성형 한계 곡선을 벗어나고 성형 실패에 노출되어 있음을 알 수 있다. 고강도 강판의 성형시 BHF의 제어는 소재의 낮은 성형성 때문에 제어 용이성이 까다로움을 확인하였다.
0Kgf/mm2에서성형하여 얻은 벽젖힘량과 비틀림량을 보여주고 있다. 드로우비드 효과를 갖는 최적형상 블랭크는 비틀림량뿐만 아니라 벽젖힘에 있어서도 스프링백 현상을 제어하는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
Table 3에서 보는 바와 같이. 비틀림량은 블랭크 A 와 블랭크 B로 성형한 것보다 많이 좋아졌으나 벽젖힘량은 BHF가 증가하면서 거의 변화가 없었다. 그래서 다이 부분에 적절한 드로우비드의 설계로 벽젖힘량을 제어하는 아이디어를 도출하여 최적형상 블랭크의 폭(10mm 정도)을 일정하게 늘려주어 드로우비드 효과가 있는 최적형상 블랭크를 설계하였다(Fig.
0Kgemm2 까지 BHF를 변화시키면서 해석하여 성형성과 스프링백량을 검토하였다. 성형 성과 스프링 백의 상관관계를 종합적으로 검토한 결과, BHF=4.0Kgf/mm2일 때 성형성과 스프링백이 동시에 양호함을 알 수 있었다. Fig.
한편, Fig. 10에서 보는 바와 같이 블랭크 A는 해석상 과대평가된 부분이 있지만 성형 실패에 노출되어있음을 알 수 있으며, 실험에 있어서도 성형 실패로 귀착되진 않았지만 양쪽 끝단에서 주름 및 약간의 파단 현상이 관측되었고, 고강도 강판에서는 BHF의 제어가 어려움을 확인할 수 있었다
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