[논문]대형 스터드 볼트의 나사부 품질에 미치는 전조 공정 변수의 영향

권일근; 윤영철

[국내논문] 대형 스터드 볼트의 나사부 품질에 미치는 전조 공정 변수의 영향
The effect of thread rolling process parameters on the quality of large stud bolts 원문보기

권일근 (현대중공업 산업기술연구소) , 윤영철 (현대중공업 산업기술연구소)

Finite element analysis and verification experiments were performed in order to find cause of defects such as folding and improper radius around the root area of the thread rolled stud bolts. Thread rolling experiments under several conditions were also carried out to understand the effect of process parameters, such as the rotation speed of the dies and the hardness of the work pieces, on the product quality. Folding defects at the top of thread are attributed to the higher hardness of the work piece and higher rotation speed of the rolling die. It was also found that the radius of screw mainly determined by the radius of the die.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 전조 스터드 볼트의 나사 골 부위 소재 겹침 결함과 곡률 반경 부족의 원인을 유한 요소 해석을 통하여 분석 하고 그 대책을 제시하고자 한다. 또한, 다양한 전조 공정 조건 하에 시험 전조를 실시하여 다이스 회전속도 및 성형 하중, 소재 경 도, 윤활제 등의 전조 공 정 인 자가 소재 겹침 결함 및 제품 표면 부 burr 의 발생 등에 미치는 영향을 파악하고자 한다.
한다. 또한, 다양한 전조 공정 조건 하에 시험 전조를 실시하여 다이스 회전속도 및 성형 하중, 소재 경 도, 윤활제 등의 전조 공 정 인 자가 소재 겹침 결함 및 제품 표면 부 burr 의 발생 등에 미치는 영향을 파악하고자 한다.

제안 방법

이때다이스 상부 표면에 윤활제를 투여하여 다이스와소재 사이에 윤활제가 도포 되도록 한다. 시험 후전조 볼트에 링 게이지를 체결하여 합격 불합격을 판정한다. 또한 전조 볼트의 표면에 burr 의 발생 유무를 육안으로 확인한다.
시험 후전조 볼트에 링 게이지를 체결하여 합격 불합격을 판정한다. 또한 전조 볼트의 표면에 burr 의 발생 유무를 육안으로 확인한다.
가공재의 장입 불량에 대한 영향을 파악하기 위하여 S1 시편에 대하여 세 번째 롤링시 이전에 형성된 나사산으로부터 약 5mm 정도 옵셋하여 새로운 나사산이 형성되도록 롤링 작업을 실시하였다. 이렇게 얻어진 S1 시편은 링 게이지 테스트에서 불합격으로 나타났다.

대상 데이터

이들 공정변수 중 주축 회전 속도 및 가공재의 경도가 전조 품질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Table 1 의 전조 조건에 대하여 시험 전조를 실시하였다. 시험에 사용한 소재는 SNCM439 재질로써 템퍼링 온도를 달리하여 경도값에 차이를 부여하였다.

이론/모형

골 부위의 소재 겹침 결함의 원인을 분석하기 위하여 2차원 평면변형 유한 요소 해석 모델을이용하여 성형 해석을 수행하였다. 전조 가공 중골 부위에 소재 겹침이 발생하는 과정을 해석적으로 구현하기 위하여 Figure 2(a)와 같이 첫 번째 패스에서 1.

성능/효과

2차원 평면 변형 모델에 대한 해석 결과 압입 과정에서 다이스의 나사산 부위와 소재의 골 밑 부위가 완전히 밀착되는 것으로 나타났다. 이는 소재의 골밑 부위 형상은 다이스의 나사산 형상과 동일하게 성형됨을 의미한다.
있다. 실제 전조 가공에서 얻어진 시편과 다이스의 형상을 투영식 형상 측정 장치를 이용하여 측정한 결과 거의 유사한 것으로 나타났다. 전조다이스의 형상 불량을 방지하기 위해서는 다이스제작 시의 가공뿐만 아니라 다이스 소재 특성 및 작동 중 윤활 방안에 대한 지속적인 관리가 이루어져야 할 것이다.
경도 값이 상대적으로 낮은 K2, S2, C₂ 시편은 40~50ton 전조 하중 하에 총 4~7 회의 롤링 작업 이 소요되었다. 또한, 표면 경도가 동일한 K2, S2 와 C₂ 시편의 지험 결과를 비교해보면 주축 회전수가 증가할수록 전조 회수가 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 동일한 조건 하에서 가공 재의 경도가 높을수록 전조 소요 하중이 높으며 전조 회수도 증가함을 알 수 있다.
또한, 표면 경도가 동일한 K2, S2 와 C₂ 시편의 지험 결과를 비교해보면 주축 회전수가 증가할수록 전조 회수가 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 동일한 조건 하에서 가공 재의 경도가 높을수록 전조 소요 하중이 높으며 전조 회수도 증가함을 알 수 있다.
또한, 주죽 회전 속도가 높을수록 burr 의 발생량이 증가하는 것으로 나타났다. 롤링 과정에 있어서 소재의 표면 경도가 높거나 주축 회전 속도가 높을수록 다이스가 소재 표면에 제대로 압입되지 못하고 미끄러지는(sliding) 현상이 발생한다.
큰 차이를 보이지 않았다. 점도와 내 하중 성이 높은 윤활제를 사용한 KI, S1 시편의 경우 C₁ 시편에 비해 bun- 발생량이 다소 적은 것으로 나타났다.
2. 시험 전조에서 얻어진 시편의 나사 골부위 곡률반경은 다이스의 나사산 형상과 동일하게 얻어지므로 골부위 곡률 반경 미달을 방지하기 위해서는 다이스의 나사산 형상 관리에 주의를 기울여야 한다.
3. 표면부 burr 와 나사산의 소재 겹침은 주축 회전 속도와 가공재의 경도가 높을 때 다이스가소재를 정상적으로 압입하지 못하기 때문에 발생하므로 이들 전조 조건을 적절히 선정하거나 충분한 용량의 전조기를 사용해야 한다.

후속연구

앞의 시험 결과를 종합해 볼 때, 나사산의 소재 겹침의 발생을 방지하기 위해서는 전조 다이스의압입이 원할하게 이루어질 수 있도록 충분한 용량의 전조기 를 사용하거 나 주축 희전수 및 소재 경도를 적절히 유지해야 하며 전조기의 셋팅 및 소재 장입에 주의를 기울여야 한다.

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] 대형 스터드 볼트의 나사부 품질에 미치는 전조 공정 변수의 영향
The effect of thread rolling process parameters on the quality of large stud bolts 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 대형 스터드 볼트의 나사부 품질에 미치는 전조 공정 변수의 영향 The effect of thread rolling process parameters on the quality of large stud bolts 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 대형 스터드 볼트의 나사부 품질에 미치는 전조 공정 변수의 영향
The effect of thread rolling process parameters on the quality of large stud bolts 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper