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문제 정의
- 그러나 하이드로포밍된 엔진크레들의 경우 제품의 형상의 제약상 최종 제품의 강도를 측정하기는 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 하이드로포밍 공정을 적용한 엔진크레들 제품에 대해 최종 제품의 강도를 평가하고자 먼저 적용 판재에 대해 인장시험을 수행하여 변형률에 따른 경도와 강도의 상관관계를 분석하여 경도와 강도의 변환식을 도출한 다음 하 .이드로포밍된 제품의 각 공정에 따른 유효 변형률을 측정하고 같은 위치에서의 경도를 측정하였다.
제안 방법
- (1) 엔진크레들에 적용되는 HF370, HF440 판재에 대해 인장시험을 통해 변형률에 따른 강도와 경도를 측정하여 경도와 강도의 변환식을 도출하였다.
- (2) 예비굽힘, 예비성형, 최종성형의 세 단계를 거치는 엔진크레들의 제품에 대해 직선부, 굽힘부, 축방향 압입의 영향부로 나누어 유효변형률을 측정하고 그 때의 경도값을 즉정하여 각 제품의 유효 변형률과 강도의 상관관계를 구하였다. .
- 두께는 모두 2mm이다. 각각의 소재에 대해 판재의 인장시험을 수행하였다. 이때 최대 인장강도 이하의 변형률에서 5, 10, 15, 20, 25%의 변형률이 되었을 때 시험을 중단한 다음 각각의 변형률로 인장된 시험편의 유동응력을 측정하였다.
- 그리고 측정된 경도는 앞서 도출한 경도와 강도의 환산식에 대입하여 강도로 변환하였다. 결국 세가지 공정을 거치는 동안의 제품에 대해 유효변형률에 대한 강도 변화를 그래프로 나타내어 추세선을 작성한 다음 엔진크레들 제품의 유효변형률-강도변환식을 도출하였다.
- 이때 최대 인장강도 이하의 변형률에서 5, 10, 15, 20, 25%의 변형률이 되었을 때 시험을 중단한 다음 각각의 변형률로 인장된 시험편의 유동응력을 측정하였다. 그리고 각각의 변형률로 인장된 시험편을 절단하여 그 단면의 경도를 측정하였다. 측정된 경도와 유동응력을 그래프로 나타내어 추세선을 작성한 다음 HF370과 HF440 강판의 경도와 강도의 상관관계를 도출하였다.
- 2와 같은 방법으로 계산하여 주변형률과 부변형률의 조합으로 나타내었다. 그리고 이때 변형률을 측정한 같은 부분에서의 제품의 단면의 비커스 경도를 측정하였다. 이때 측정된 20부분을 Fig.
- 변형률을 구하였다. 그리고 측정된 경도는 앞서 도출한 경도와 강도의 환산식에 대입하여 강도로 변환하였다. 결국 세가지 공정을 거치는 동안의 제품에 대해 유효변형률에 대한 강도 변화를 그래프로 나타내어 추세선을 작성한 다음 엔진크레들 제품의 유효변형률-강도변환식을 도출하였다.
- 앞서 예측된 주변형률과 부변형률을 소성변형률 증분 이론과 이방성재료에 대한 Hill의 2차 항복함수에 적용시켜 세가지 공정을 거치는 제품의 유효 변형률을 구하였다. 그리고 측정된 경도는 앞서 도출한 경도와 강도의 환산식에 대입하여 강도로 변환하였다.
- 따라서 본 연구에서는 하이드로포밍 공정을 적용한 엔진크레들 제품에 대해 최종 제품의 강도를 평가하고자 먼저 적용 판재에 대해 인장시험을 수행하여 변형률에 따른 경도와 강도의 상관관계를 분석하여 경도와 강도의 변환식을 도출한 다음 하 .이드로포밍된 제품의 각 공정에 따른 유효 변형률을 측정하고 같은 위치에서의 경도를 측정하였다. 측정된 경도는 앞서 도출한 경도와 강도의 변환식에 대입하여 강도를 예측하고 결국 하이드로포밍된 엔진 크레들 제품의 유효변형률에 따른 강도를 예즉식을 실험으로 도줄하였다.
- 가지 공정을 거치게 된다. 이때 각 공정을 거치는 동안의 제품에 대해 변형률을 측정하여 주 변형률과 부변형률로 나타낸 다음 Hill 2차 항복함수에 적용시켜 각 제품의 유효변형률을 구하였다.
- 공정을 거치게 된다. 이때 예비굽힘 되기 전 튜브상태의 소재에 Fig. 1과 같이 직경 mm인 원형의 그리드 에칭을 한 다음 앞서 말한 세 가지 공정을 거친 후의 변형률을 측정하였다. 이때 원주방향의 변형률을 주변형률로 설정하고, 튜브의 길이방향의 변형률을 부변형률로 설정하여 각각의 공정을 거치는 튜브의 변형률을 Fig.
- 각각의 소재에 대해 판재의 인장시험을 수행하였다. 이때 최대 인장강도 이하의 변형률에서 5, 10, 15, 20, 25%의 변형률이 되었을 때 시험을 중단한 다음 각각의 변형률로 인장된 시험편의 유동응력을 측정하였다. 그리고 각각의 변형률로 인장된 시험편을 절단하여 그 단면의 경도를 측정하였다.
- 이드로포밍된 제품의 각 공정에 따른 유효 변형률을 측정하고 같은 위치에서의 경도를 측정하였다. 측정된 경도는 앞서 도출한 경도와 강도의 변환식에 대입하여 강도를 예측하고 결국 하이드로포밍된 엔진 크레들 제품의 유효변형률에 따른 강도를 예즉식을 실험으로 도줄하였다.
- 그리고 각각의 변형률로 인장된 시험편을 절단하여 그 단면의 경도를 측정하였다. 측정된 경도와 유동응력을 그래프로 나타내어 추세선을 작성한 다음 HF370과 HF440 강판의 경도와 강도의 상관관계를 도출하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 소재는 HF370 과 HF440 강판으로 두께는 모두 2mm이다. 각각의 소재에 대해 판재의 인장시험을 수행하였다.
성능/효과
- 3의 번호로 볼 때 1번과 20번인 축방향 압입의 영향부에서는 HF370d의 경우 강도가 494MPa, HF440인 경우에는 553MPa로 나타나 원소재의 강도값에 비해 HF370 인경우에는 38%, HF440인 경우에는 64%증가한 것으로 나타났다. 또, 예비굽힘 시 인장응력을 받는 부분인 4, 7, 13, 18번의 경우에는 HF370의 경우에는 455~489MPa로 51~63% 증가하였고, HF440의 경우에는 556~565MPa로 나타나 39~41% 증가한 것으로 나타났다. 그외 5, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 19번의 직선 부에서는 유효변형률이 24~38%로 변화함에 따라 RF370인 경우에는 398~500MPa, HF440인 경우에는 470~535MPa로 나타났다.
- 다. 보는 바와 같이 HF370 보다 HF440 판재에서 강도값이 같은 변형률에 대해서는 85~114MPa 정도 높게 나타났고, 같은 경도값에 비해서는 약 50MPa 높게 나타났다.
- 5에 나타내었다. 보는 바와 같이 유효변형률이 증가함에 따라 강도 값은 증가하는 것으로 나타났고, 특히 Fig. 3의 번호로 볼 때 1번과 20번인 축방향 압입의 영향부에서는 HF370d의 경우 강도가 494MPa, HF440인 경우에는 553MPa로 나타나 원소재의 강도값에 비해 HF370 인경우에는 38%, HF440인 경우에는 64%증가한 것으로 나타났다. 또, 예비굽힘 시 인장응력을 받는 부분인 4, 7, 13, 18번의 경우에는 HF370의 경우에는 455~489MPa로 51~63% 증가하였고, HF440의 경우에는 556~565MPa로 나타나 39~41% 증가한 것으로 나타났다.
- 그외 5, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 19번의 직선 부에서는 유효변형률이 24~38%로 변화함에 따라 RF370인 경우에는 398~500MPa, HF440인 경우에는 470~535MPa로 나타났다. 이와 같이 원소재 튜브를 하이드로포밍 공정을 적용하여 엔진크레들을제조하는 공정에서 예비굽힘, 예비성형, 최종성형에 이르기까지 HF370인 경우에는 유동응력이 최대 494MPa로 증가하여 64%의 증가하였고, HF440 인 경우에는 최대 553MPa로 증가하여 38% 증가한 것으로 나타났다. 이때 나타난 유효변형률과 강도의 상관관계를 Fig.
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