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문제 정의
- 4 와 같이 인발력의 증가와 함께 소재의 끝단에 파단이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 파단없이 인발력이 전달될 수 있도록 하기 위해 두 가지 형상의 맨드렐을 설계 하였다. 우선 일반적으로 사용하고 있는 직각형 Mandrel A 와 축관 공정 후의 소재의 변형에 의한 단면 곡률을 유한요소해석을 통해 도출한 후 곡 률에 맞게 맨드렐의 끝단부에 단차를 주어 하중 을 세 부분으로 분산시킴으로써 소재의 파단을 지연하기 위한 Mandrel B 를 설계하여 제작하였다.
- 본 연구에서는 연성파괴이론과 유한요소성형 해석을 통하여 인발용 튜브소재의 성형한계를 예측함으로써 최적의 인발공정 설계의 가이드라인을 제시하고자 하였다. 연성파괴이론으로는 식(1)의 Cockcroft and Latham[4]의 이론이 사용되었으며, 상수 G 은 파단이 발생하는 한계값을 의미한다.
- 본 연구에서는 자동차용 SIS(Steering Input Shaft)의 인발공정 설계에 있어 연성파괴이론과 유한 요소성형해석을 이용하여 맨드렐의 형상에 따른 영향을 분석함으로써 소재의 파단 없이 인발력을 효과적으로 전달할 수 있는 맨드렐 형상 설계를 제시하였으며 실험으로 검증하였다.
- 본 연구에서는 자동차용 SIS부품을 제조하기 위한 인발공정 설계에 있어서의 연성파괴이론을 이용한 유한 요소해석을 수행함으로써 맨드렐의 형상에 따른 영향과 함께 파단 없이 성공적인 인발 성형을 위한 최적의 맨드렐 형상을 제시하고자 하였다.
- 유한요소 해석을 통하여 L=10mm 에 대한 성형이 성공적으로 수행되는 것으로 나타났으나 축관길이가 길어질수록 재료회수율이 저하되므로 각각의 맨드렐 형상에서의 인발이 가능하기 위한 최소 축관길이를 결정하고자 하였다. 축관 길이를 달리하여 여러가지 경우에 대해 유한요소해석을 반복 수행한 결과 인발이 가능한 최소 축관길이는 Mandrel A 의 경우 L=10mm, Mandrel B 의 경우 L=6mm 인 것으로 나타났다.
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