[논문]마이크로 스프링 제작을 위한 마이크로 와이어 프레스가공 해석연구

강정진; 홍석관; 전병희; 고귀현; 양승진; 표창률

문제 정의

일반적으로 프레스금형 기반의 소성가공은 생산성이 가장 좋은 공정 중 하나이다. 본 연구에서는 마이크로 와이어를 원소재로 하여 마이크로 스프링에 대한 프레스가공기술을 개발하는 과정에 있어, 해당 프레스성형공정을 효과적으로 시뮬레이션할 수 있는 유한요소해석기법을 마련하고자 한다.
다음으로 특정 형상의 마이크로 스프링 제작을 위한 단조 및 굽힘 복합성형공정에 대한 해석을 통하여 변형률 분해법 선정의 영향, 유한요소의 크기 및 개수가 스프링백 해석결과에 미치는 영향을 평가한다. 아울러 마찰인자의 변화에 따른 스프링백 예측결과의 변동 경향을 살펴본다.
본 연구에서는 마이크로 와이어를 원소재로 하는 마이크로 스프링의 프레스 가공공정에 대한 적합한 유한요소해석 모델을 확립하기 위하여, 해석조건 및 공정인자에 대한 기초연구를 수행하였다. 마찰모델 및 마찰계수 변화에 따른 변위-하중 곡선의 변동 양상을 살펴보았으며, 공정조건 및 해석조건에 매우 민감하게 반응하는 스프링백 현상에 대한 유한요소해석 및 그 예측결과에 대한 분석을 수행하였다.

제안 방법

마이크로 와이어에 대한 단조공정해석을 통하여 마이크로 와이어 성형공정해석에 적합한 마찰모델 및 마찰인자에 대한 고찰을 수행한다. 다음으로 특정 형상의 마이크로 스프링 제작을 위한 단조 및 굽힘 복합성형공정에 대한 해석을 통하여 변형률 분해법 선정의 영향, 유한요소의 크기 및 개수가 스프링백 해석결과에 미치는 영향을 평가한다.
마이크로 와이어에 대한 단조공정해석을 통하여 마이크로 와이어 성형공정해석에 적합한 마찰모델 및 마찰인자에 대한 고찰을 수행한다. 다음으로 특정 형상의 마이크로 스프링 제작을 위한 단조 및 굽힘 복합성형공정에 대한 해석을 통하여 변형률 분해법 선정의 영향, 유한요소의 크기 및 개수가 스프링백 해석결과에 미치는 영향을 평가한다. 아울러 마찰인자의 변화에 따른 스프링백 예측결과의 변동 경향을 살펴본다.
마이크로 스프링의 프레스 가공에 대한 시뮬레이션을 수행할 때에, 적정한 마찰 모델 및 마찰 상수를 결정하기 위하여 마이크로 와이어에 대한 단조 시뮬레이션을 수행하였다(Fig. 1). 마이크로 와이어의 직경은 0.
2는 각 마찰 모델에 기초한 단조 시뮬레이션에 의해서 예측된 변위-하중 곡선을 실험 결과와 함께 보여주고 있다. 실제 실험은 윤활을 하지 않은 상태에서 수행되었으며, 성형 하중을 5kg 단위로 증가시키면서 각 하중에서의 펀치 스트로크를 측정하였다. 성형 하중에 대한 펀치 스트로크 예측값이 마찰 모델 및 마찰 계수(또는 마찰 인자)의 변화에 따라 큰 편차를 보이는 것으로 예측되었다.
유한요소(finite element)의 크기, 형상비 및 사용된 요소 수 등이 해석 결과에 미치는 영향을 살펴보기 위하여, 요소 개수를 3,000개에서 15,000개까지 변화시켜가며 시뮬레이션을 수행하였다. 해석 결과 간의 비교를 위하여, 성형 직후 스프링백에 의한 마이크로 스프링의 오른쪽 끝단의 처짐각(θ₂, Fig.
본 연구에서는 마이크로 와이어를 원소재로 하는 마이크로 스프링의 프레스 가공공정에 대한 적합한 유한요소해석 모델을 확립하기 위하여, 해석조건 및 공정인자에 대한 기초연구를 수행하였다. 마찰모델 및 마찰계수 변화에 따른 변위-하중 곡선의 변동 양상을 살펴보았으며, 공정조건 및 해석조건에 매우 민감하게 반응하는 스프링백 현상에 대한 유한요소해석 및 그 예측결과에 대한 분석을 수행하였다.

대상 데이터

08mm이며, 길이 방향(축 방향)으로 2mm를 단조 성형한다. 마이크로 와이어는 팔라듐(Palladium) 계열의 합금으로 탄성계수는 117GPa, 초기항복응력은 618MPa로 설정하였다. 본 성형해석에는 MSC.

이론/모형

본 해석에는 마찰 모델로서 일반적으로 많이 사용되는 Coulomb 마찰(Coulomb's friction law)과 일정 전단 마찰(constant shear friction law)을 적용하였다.
마이크로 와이어는 팔라듐(Palladium) 계열의 합금으로 탄성계수는 117GPa, 초기항복응력은 618MPa로 설정하였다. 본 성형해석에는 MSC.Marc를 사용하였다.

성능/효과

5에 도시하였다. 본 해석을 수행할 때, 변형률의 탄성부 및 소성부 분해를 additive decomposition 또는 multiplicative decomposition으로 적용하였는데 예측 결과에서 보는 바와 같이, additive decomposition인 경우는 스프링백 예측결과가 일관성이 없음을 볼 수 있다. 반면에 multiplicative decomposition인 경우는 결과가 일관되게 예측되기는 하였으나 기대했던 바와는 달리 처짐각이 일정 값에 수렴하는 경향을 보이지 않았다.
6는 마찰 인자(m)를 변화시켰을 때, 성형 직후 스프링백에 의한 처짐각(θ₂)에 대한 시뮬레이션 예측 결과이다. 마찰 인자의 증가에 비례하여 마찰력이 증가하면서 대체적으로 스프링백에 의한 처짐각이 저감(처짐각이 0에 가까워지는 것)되는 효과를 보이는 것으로 예측되었으며, 이는 마찰력의 증가가 스프링백에 미치는 일반적인 영향이라고 볼 수 있다. 마찰 인자(m)가 0.
0)일 때의 시뮬레이션 예측 결과가 실제 실험과 유사한 것으로 나왔다. 마이크로 스프링 성형공정 시뮬레이션에서는, 변형률의 additive decomposition 적용은 스프링백 예측에 적절하지 못한 것으로 확인되었다. 마이크로 스프링 프레스성형공정에 대한 유한요소해석에서 요소 크기 및 개수, 마찰인자(또는 마찰계수) 변동에 따른 스프링백 예측은 추후 좀더 면밀한 고찰이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

후속연구

반면에 multiplicative decomposition인 경우는 결과가 일관되게 예측되기는 하였으나 기대했던 바와는 달리 처짐각이 일정 값에 수렴하는 경향을 보이지 않았다. 이에 대해서는 추후에, 적용된 유한요소의 종류 및 크기 등이 스프링백 해석에 미치는 영향을 살펴볼 계획이다. Fig.
마이크로 스프링 성형공정 시뮬레이션에서는, 변형률의 additive decomposition 적용은 스프링백 예측에 적절하지 못한 것으로 확인되었다. 마이크로 스프링 프레스성형공정에 대한 유한요소해석에서 요소 크기 및 개수, 마찰인자(또는 마찰계수) 변동에 따른 스프링백 예측은 추후 좀더 면밀한 고찰이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구내용은 마이크로 스프링 성형가공을 위한 프레스공정개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
마이크로 스프링 프레스성형공정에 대한 유한요소해석에서 요소 크기 및 개수, 마찰인자(또는 마찰계수) 변동에 따른 스프링백 예측은 추후 좀더 면밀한 고찰이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구내용은 마이크로 스프링 성형가공을 위한 프레스공정개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 마이크로 스프링 제작을 위한 마이크로 와이어 프레스가공 해석연구
Finite Element Analysis of Micro Wire Forming with Press Dies for Micro Spring 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 마이크로 스프링 제작을 위한 마이크로 와이어 프레스가공 해석연구 Finite Element Analysis of Micro Wire Forming with Press Dies for Micro Spring 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 마이크로 스프링 제작을 위한 마이크로 와이어 프레스가공 해석연구
Finite Element Analysis of Micro Wire Forming with Press Dies for Micro Spring 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper