초록 ▼

1. 1차년도
$\blacksquare$ 간이 윤활처리장치 설계 및 제작
$\bullet$ 선진국의 윤활처리장치 벤치마킹
$\bullet$ 윤활장치의 핵심장치 분석/설계
$\blacksquare$ 자동 윤활처리장치 설계
$\bullet$ 설비 개념도 작성 및 상세도 작성
$\blacksquare$ 수용성 윤활제 개발
$\bullet$ 기존 인산염피막처리의 문제

1. 1차년도
$\blacksquare$ 간이 윤활처리장치 설계 및 제작
$\bullet$ 선진국의 윤활처리장치 벤치마킹
$\bullet$ 윤활장치의 핵심장치 분석/설계
$\blacksquare$ 자동 윤활처리장치 설계
$\bullet$ 설비 개념도 작성 및 상세도 작성
$\blacksquare$ 수용성 윤활제 개발
$\bullet$ 기존 인산염피막처리의 문제점 파악
$\bullet$ 선진국의 특허기술 및 선진제품의 벤치마킹 및 윤활특성 분석
$\blacksquare$ 윤활특성을 평가할 수 있는 금형 및 프로그램 개발
$\bullet$ 마찰상수 판단을 위한 금형설계 및 제작
$\bullet$ 윤활에 의한 마모 특성을 고려한 금형수명 예측 프로그램 개발
2. 2차년도
$\blacksquare$ 자동 윤활처리장치 제작 및 시스템 안정화
$\bullet$ 1차년도 자동 윤활처리장치의 설계도면을 기초로 장치 제작
$\bullet$ Inline화가 가능하도록 프레스와 연계시켜 작동
$\bullet$ 실제 작동 시 발생하는 각종 문제점 분석 및 보완

$\blacksquare$ 양산 테스트를 통한 설비 문제점 보완
$\bullet$ 양산 테스트 업체 및 제품 선정
$\bullet$ 다양한 형태의 성형방법에 따른 문제점 분석 및 보완
$\blacksquare$ 윤활처리 공정에 따른 제특성 D/B화
$\bullet$ 각종 테스트를 통한 윤활제 및 윤활처리 공정의 수정 보완 및 공인 인증 획득
$\bullet$ 가혹한 하중조건에서도 뛰어난 윤활성능이 발휘될 수 있는 최적의 윤활처리 공정조건 도출
$\blacksquare$ 마찰상수 판단용 금형 및 수명예측 프로그램 보완 및 수정
$\bullet$ 1차년도에 개발된 프로그램의 보완 수정
$\bullet$ 윤활제의 마찰상수 판단을 위한 금형 보완 설계 및 제작

Abstract ▼

In cold forging operations, pressures at the tool-workpiece interface are generated up to 2500 MPa. The lubricants used in cold forging may be subjected to very sever conditions. A good lubrication system is essential for cold forging processes and it is a key factor for making the process competiti

In cold forging operations, pressures at the tool-workpiece interface are generated up to 2500 MPa. The lubricants used in cold forging may be subjected to very sever conditions. A good lubrication system is essential for cold forging processes and it is a key factor for making the process competitive with other manufacturing processes. Since the mid 1930`s, nearly all steel cold forging processes have used a zinc phosphate coating based lubrication system. The use of this coating, however, has a negative environmental impact. First, it is to apply and remove the zinc phosphate layer. Second, several baths at temperatures between 40 and 90`c containing different solutions are necessary. Third, the amount of hazardous waste that is generated is a concern. Most of this waste cannot be reused and thus becomes hazardous waste. Forth, zinc phosphate can increase corrosion and diffuse into the workpiece material during heat treatment. This is a common cause for surface embrittlement. Thus, an environmentally friendly lubricant capable of replacing zinc phosphate based coatings is needed. When the term zinc phosphate coating is used, it refers to a two-part system consisting of a pre-coat and a lubricant. Zinc phosphate coating system requires 10 processes.
Developed lubricant is water-based lubricant and is coated through 3 processes. Table 1 shows the developed lubricant coating process. Process parameters are rinsing temperature, rinsing time, lubricating temperature, lubricating time, drying temperature, drying time, dilution ratio of lubricant and leaving time after coating process. To reduce the number of experiments, orthogonal array is used.
Water based lubricants for cold forging are two candidate lubricants, MEC HOMAT, Royalcoat made in Japan. These lubricants are water-based lubricants and coated through 3 processes.
Spike forging process combines backward extrusion and upsetting processes. This process has of late been applied increasingly to analyze material flow behavior under practical conditions, where the height of the spike formed gives an indication of the die-filling characteristics of the lubricant used. Friction factor calibration curves are obtained by using FE-simulations.
The double cup backward extrusion test is a well known method used to evaluate and compare lubricants. It is a combination of single cup forward and single cup backward extrusion processes. By comparing the cup height ratio($H_1/H_2$) and punch stroke to the friction factor calibration curves obtained through FEM, the fiction factor of various lubricants can he quantified and compared.
Presently, most cold forging processes require a zinc phosphate coating based lubricant; however, there are a number of problems with this lubrication system. These problems include: hazardous waste disposal, high equipment and energy costs, and human health risks. The coating system of developed lubricant has less coating process time, energy. The lubricant was found to perform comparable to or better than zinc phosphate, Mec Homat, Royalcoat.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...14
• 제 1 절 기술개발의 필요성...14
• 1. 기술 개발의 개요...14
• 2. 기술적인 측면...15
• 3. 에너지/환경적 측면...17
• 제 2 절 기술개발의 목적...18
• 1. 현존 기술의 문제점 및 해결 방안...18
• 2. 기술 개발의 목적...20
• 제 3 절 기술개발 범위...21
• 1. 1차년도 기술개발 범위...21
• 2. 2차년도 기술개발 범위...22
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...24
• 제 1 절 국내.외 기술개발현황...24
• 1. 관련 기술의 국내 현황...24
• 2. 관련 기술의 국외 현황...24
• 3. 국내외 특허 및 현존 기술과의 관련성...25
• 제 2 절 연구결과가 국내.외 기술개발현황에서 차지하는 위치...26
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...28
• 제 1 절 1차년도 기술개발 내용 및 결과...28
• 1. 윤활처리장치 설계...29
• 2. 수용성 윤활제 개발...34
• 3. 윤활성능 평가 및 수명예측 프로그램 개발...40
• 4. 기술 개발의 기타 결과...48
• 제 2 절 2차년도 기술개발 내용 및 결과...50
• 1. 수용성 윤활제의 마찰상수 평가를 위한 시험...51
• 2. 수용성 윤활제 개발...60
• 3. 수용성 윤활제의 자동 윤활처리장치 개발...79
• 4. 수용성 윤활제의 처리공정 D/B화...82
• 5. 자동 윤활처리장치의 Inline화 및 시제품 양산 테스트...93
• 6. 기술개발의 기타 결과...98
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...100
• 제 1 절 사업계획 대비 추진설적...100
• 1. 사업계획 대비 추진실적...100
• 2. 정량적 목표 달성도...101
• 3. 추진 방법 및 운영 체계...103
• 4. 참여 기업과의 연계...105
• 5. 기술개발을 통한 최종 개발품...106
• 6. 기타 기술개발 결과...108
• 제 2 절 에너지 절감률...109
• 1. 1차년도 간이 윤활처리장치의 년간 에너지 절감률...109
• 2. 2차년도 자동 윤활처리장치의 년간 에너지 절감률...111
• 3. 수용성 윤활제 및 자동윤활처리장치의 경제성...112
• 제 3 절 관련 분야의 기술 발전에의 기여도...114
• 1. 현존 기술의 취약점...114
• 2. 기술 개발을 위한 기여도...115
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...117
• 제 1 절 추가연구의 필요성...117
• 제 2 절 타 연구에의 응용...119
• 제 3 절 기업화 추진방향...122
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...124
• 부록...127