[논문]냉간단조에서 금형 열박음 영향의 정량적 분석

이추실; 이민철; 정동찬; 손요헌; 전만수

[국내논문] 냉간단조에서 금형 열박음 영향의 정량적 분석
Quantitative analysis of effect of shrink fit in cold forging 원문보기

이추실 (경상대학교 기계공학과 대학원) , 이민철 (경상대학교 공학연구원) , 정동찬 (태양금속공업(주)) , 손요헌 (영신금속공업(주)) , 전만수 (경상대학교 기계항공공학부)

In this paper, effects of major design parameters of cold forging dies on die mechanics are quantitatively investigated with emphasis on shrink fit using a thermoelastic finite element method. A ball-stud cold forging process found in a cold forging company is selected as a test process and the effects of die insert material, shrink fit, dimension of ring, partition of die inert and clamping force on effective stress and circumferential stress are analyzed.

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

문제 정의

단조 금형의 구조해석을 위하여 Joun 등[9]이 제안한 가변벌칙기법 (varying penalty method) 은 수치 적 안정 성 이 확보되어 있으며, 그 결과 선행연구에서 밝힌 바와 같이이론해와 일치하며 금형 부품의 접촉 경계에서 작용하는 하중이 뉴톤의 제 3 법칙을 정확하게 만족하는 결과를 보였다. 본 연구에서는 볼스타드(ball stud) 냉간단조공정 중에서 맨 마지막 냉간단조 공정을 대상으로 열박음의 영향을 유한요소해석 기법을 이용하여 분석한다.

가설 설정

압축링의 소재는 모두 SKD61 이다. 접촉면에서 마찰계수를 0.1 로 가정하였다.

제안 방법

압축 링의 두께 영향을 분석하기 위하여 2 층의외측 링, 즉 Fig. 1 에서 부품 ⑦을 없애는 대신 내측 링, 즉 Fig. 1 에서 부품 ⑥의 두께에 따른 구조해석 결과를 비교하였다. 이 목적으로 Case 10의 공정설계에 대한 구조해석을 실시하였다.
1 에서 부품 ⑥의 두께에 따른 구조해석 결과를 비교하였다. 이 목적으로 Case 10의 공정설계에 대한 구조해석을 실시하였다. Fig.
체결력의 영향을 조사하기 위하여 Fig. 1 의 외곽실린더(Fig. 1 에서의 ④번 금형 부품)의 예압량, 즉체결력의 영향을 조사하였다. 체결력은 열수축량으로표현하였다.
체결력은 열수축량으로표현하였다. 체결력의 영향 조사를 위하여 Case 11 에 대한 금형 구조해석을 실시하였다. Fig.
본 논문에서는 열탄성 유한요소법과 가변벌칙기법에 바탕을 둔 금형 구조해석 기술을 이용하여냉간자동단조공정에서 금형 열박음 및 이와 관련된 주요 설계변수의 영향을 정량적으로 분석하였다. 금형의 예압량, 다이인서트의 재료, 링의 기울기, 금형의 상하 좌우 분리, 압축링의 두께, 체결력의 등이 유효응력과 원주방향의 응력 성분에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.
금형의 예압량, 다이인서트의 재료, 링의 기울기, 금형의 상하 좌우 분리, 압축링의 두께, 체결력의 등이 유효응력과 원주방향의 응력 성분에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.
금형의 열박음의 영향을 분석할 목적으로 Table 2 에서 보는 바와 같은 다양한 조건하에서 금형의 구조해석을 실시하였다.

대상 데이터

그만큼 금형의 설계변수들이 금형의 성능에 미치는 영향을 일반화시켜서 분석하는 것이 어렵다. 본연구에서는 비교적 생산량이 많아 널리 알려져 있으면서 금형설계 측면에서 다소 까다로운 볼스타드 냉간단조공정을 시험 공정으로 선택하였다. Fig.
유한요소해석 목적으로 사용된 금형에 관한 소재 정보는 Table 1[15, 16]과 같다. 압축링의 소재는 모두 SKD61 이다. 접촉면에서 마찰계수를 0.

데이터처리

금형의 분리의 영향을 조사하기 위하여 Case 4 에서 1 층과 2 층을 일체화시킨 Case 9 의 금형 설계에 대하여 금형 구조해석을 실시하였으며, 그 결과를 Case 4 의 결과와 비교하였다. 해석결과는 Fig.

성능/효과

실제 자동다단냉간단조의 금형은 대부분 다층 구조[9]로 되어 있다. 단조 금형의 구조해석을 위하여 Joun 등[9]이 제안한 가변벌칙기법 (varying penalty method) 은 수치 적 안정 성 이 확보되어 있으며, 그 결과 선행연구에서 밝힌 바와 같이이론해와 일치하며 금형 부품의 접촉 경계에서 작용하는 하중이 뉴톤의 제 3 법칙을 정확하게 만족하는 결과를 보였다. 본 연구에서는 볼스타드(ball stud) 냉간단조공정 중에서 맨 마지막 냉간단조 공정을 대상으로 열박음의 영향을 유한요소해석 기법을 이용하여 분석한다.
3 에 서 좌편은 유효응력을 의미하고, 우편은 금형 부품 의 접촉면에 작용하는 응력벡터, 즉 응력의 접선성분과 법선성분을 벡터로 표시한 것이다. 이 결과로부터 해석결과는 뉴톤의 제 3 법칙을 정확하게 만족하고 있음을 알 수 있다. Fig.
따라서 %의 경사가 어떤 영향을 미치는지를 조사하기 위하여, Case 4 의 결과와 Case 8 의 결과를 비 교하였다. 그 결과, 경사각 a2가 금형 의 웅력에 크게 영향을 미치지 않음을 확인하였다.
3%의 체결량 이후에 발생하는 열박음 링과 다이인서트 및 외측 링과 내측 링 사이의 미끄러짐에 기인한다. 체결력에 따른 점 B 의 유효응력과 원주방향 웅력은 각각 1720MPa~1552MPa 와 -1842MPa - -1745MPa사이에 존재했으며, 체결력의 증가에 따라서 이들의 절대값이 선형적으로 줄어드는 경향을 보였다. 체결력이 약 200% 중가 했음에도 응력의 변화는 약 10% 내외의 변화가 발생하였으므로 체결력의 영향은 미미하다고 사료된다.

후속연구

제시한 결과들은 냉간단조금형 기술자들에게 금형 역학에 관한 직관을 갖도록 하고 금형 설계의 최적화 및 문제해결 능력을 함양하는데 도움이 될 것으로 사료된다.

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] 냉간단조에서 금형 열박음 영향의 정량적 분석
Quantitative analysis of effect of shrink fit in cold forging 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

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] 냉간단조에서 금형 열박음 영향의 정량적 분석 Quantitative analysis of effect of shrink fit in cold forging 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

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] 냉간단조에서 금형 열박음 영향의 정량적 분석
Quantitative analysis of effect of shrink fit in cold forging 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper