[논문]Ti-6Al-4V 고강도 볼트 성형 기술 개발

김정한; 이채훈; 홍재근; 김재호; 염종택

Ti-6Al-4V 고강도 볼트 성형 기술 개발
Hot Forging Process of High Strength Ti-6Al-4V Bolt 원문보기

Since fastener bolt for airplane require high specific strength and corrosion resistance, Ti-6Al-4V alloy is widely used. However, the Ti-6Al-4V bolt is generally manufactured by cutting and rolling because of their poor workability. The aim of present work is to develop hot forming technology for high strength Ti-6Al-4V. Various heat-treatments were applied to specimen in order to increase hot-workability and prevent galling with die Multiple forging were simulated with FE code to determine optimum process parameters including specimen temperature, strain rate, local strain, and thermal shrinkage. Forged samples were heat-treated again to increase their mechanical properties.

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

문제 정의

수천 회 이상의 연속공정을 보장하 기 위해서는 소착성 해소를 위한 표면처리 연구 가 요구되고 있다. 본 연구는 상기한 타이타늄 합금 열간단조 기술 확립 및 표면결함 문제를 해 결하기 위해 수행되었다.
소재와 금형사이의 소착을 방지하기 위해 윤활 및 표면처리 효과를 조사해보았다. 3 가지 윤활제 (OilDag, M0O2, Boron-Nitride)등이 시도되었고 OilDag 이 가장 뛰어난 특성을 보여주었다.
표면산화막의 영향을 알아보기 위해 투입할 소재에 각기 다른 온도에서 열처리를 수행해 보았다. Fig.

제안 방법

T1-6A1-4V 의 고온압축시험을 수행하였으며, 고온성형 조건 (시험온도, 변형속도, 변형후 고온유지시간 등)에 따른 표면균열 생성여부를 관찰하였다. Fig.
Ti-6A1-4V 합금을 이용한 고강도 볼트성형을 연구하였다. 이를 위해 고온성형성 평가 및 유한요소해석을 수행하였으며 600°C, 1/sec 의 조건이 온도와 공정속도 측면에서 가장 적합한 것으로 나타났다.
고온압축시험을 통해 얻어진 압축유동곡선 결과를 바탕으로 유한요소해석을 수행하였으며 (DEFORM-2D) 이를 통해 성형조건 확립 및 금형 설계를 수행하였다.
Hutchings 등은 [4] CVD, PVD, Diamond-like carbon coating, 이온스퍼터링, 산화막처리 등이 소착성에 미치는 영향을 분석하였으며 그 중 Diamond-like carbon coating 과 산화막처리가 가장 효과가 좋은 것으로 보고하였다. 그 중 가장 용이하며 경제성이 높은 것으로 산화막처리로서 본 연구에서도 이 방법을 사용하기로 하였다.
선정된 성형조건을 이용해 유한요소해석을 수행하였다. 성형은 1 단에서 투입된 소재의 초기 형상을 잡아주고 2 단에서 나사부를 성형하며 3, 4 단에서는 헤드부 업셋을 수행하는 방식으로 이루어졌다.
실험에 사용된 소재의 고온성형성을 평가하기 위해 고온압축시험을 수행하였으며, 고온성형 조건 (시험온도, 변형속도, 변형후 고온유지시간 등)에 따른 표면상태의 변화를 관찰하였다.
최적의 산화막 형성조건 도출을 위해 927°C ~ 750°C 에서 열간노출을 수행하였다. 열처리 전 소재는 아세 톤과 에 탄올을 이 용하여 초음파세 척 을 수행하였다. 표면산화처리 후 소재는 600°C 로 가열 후 볼트 성형 단조기로 이송되었다.
타이타늄합금과 금형 소재와의 소착을 막기 위해 표면산화처리를 수행하였다. 최적의 산화막 형성조건 도출을 위해 927°C ~ 750°C 에서 열간노출을 수행하였다. 열처리 전 소재는 아세 톤과 에 탄올을 이 용하여 초음파세 척 을 수행하였다.
타이타늄합금과 금형 소재와의 소착을 막기 위해 표면산화처리를 수행하였다. 최적의 산화막 형성조건 도출을 위해 927°C ~ 750°C 에서 열간노출을 수행하였다.
볼트성형은 열손실을 최대한 줄이기 위해 총 4 단으로 수행되었으며 초당 400mm/sec 의 펀치속도로 성형하였다. 표면 산화층의 생성속도를 알아보기 위해 SEATRAM 장비를 활용해 산화시험을 수행하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 T1-6AI-4V 합금은 열간 압연된 봉상의 형태의 소재로서 8um 수준의 a상 결정립도를 가지고 있었다 (Fig. 1). 초기소재의 인장강도와 연신율은 각각 963ffa 와 22% 수준이었다.

성능/효과

낮은 온도와 빠른 변형속도로 변형이 이루어질수록 취성파괴 또는 표면균열생성 경향이 높았다. 600°C, 1/sec 의 성형조건이 온도와 속도 효율성 측면에서 가장 적합한 것으로 선정되었다.
2는 성형온도와 변형속도가 압축 후 시편의 형상에 미치는 영향을 보여주고 있다. 낮은 온도와 빠른 변형속도로 변형이 이루어질수록 취성파괴 또는 표면균열생성 경향이 높았다. 600°C, 1/sec 의 성형조건이 온도와 속도 효율성 측면에서 가장 적합한 것으로 선정되었다.
소성변형 불균형에 의한 전단밴드의 형성량도 상당부분 개선되었으며 성형 후 미세조직은 미세한 등방정 조직을 유지하고 있었다.
이를 위해 고온성형성 평가 및 유한요소해석을 수행하였으며 600°C, 1/sec 의 조건이 온도와 공정속도 측면에서 가장 적합한 것으로 나타났다. 소재와 금형간의 소착을 방지하기 위해 윤활제와 표면산화막 형성을 도입하였고 Oildag 과 750 °C 표면산화막이 성형성과 표면 및 내부결함 제어 측면에서 가장 우수한 것으로 나타났다.
Ti-6A1-4V 합금을 이용한 고강도 볼트성형을 연구하였다. 이를 위해 고온성형성 평가 및 유한요소해석을 수행하였으며 600°C, 1/sec 의 조건이 온도와 공정속도 측면에서 가장 적합한 것으로 나타났다. 소재와 금형간의 소착을 방지하기 위해 윤활제와 표면산화막 형성을 도입하였고 Oildag 과 750 °C 표면산화막이 성형성과 표면 및 내부결함 제어 측면에서 가장 우수한 것으로 나타났다.
5). 한편, 850 °C 에서 생성된 소재의 경우 비교적 건전한 성형성이 확보되었으며 소착성도 상당량 개선되었다. 그러나 소재내부의 응력집중 부위에 전단밴드등이 형성된 것이 나타났으며 (Fig.

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

Ti-6Al-4V 고강도 볼트 성형 기술 개발
Hot Forging Process of High Strength Ti-6Al-4V Bolt 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

Ti-6Al-4V 고강도 볼트 성형 기술 개발 Hot Forging Process of High Strength Ti-6Al-4V Bolt 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

Ti-6Al-4V 고강도 볼트 성형 기술 개발
Hot Forging Process of High Strength Ti-6Al-4V Bolt 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper