초록 ▼

정형가공기술은 단순한 형상의 원 소재를 소재손실 및 후 가공 없이 금형이나 몰드를 이용하여 압출, 형상압연, 단조 등의 공정을 통해 복잡한 형상의 제품을 만드는 생산기술로서, 기계가공과 같은 기존의 생산기술에 비해 재료의 활용도와 가공품의 정밀도 및 기계적인 특성을 향상시키고 대량생산을 가능케 함으로써 제품의 고부가가치화를 이루게 하는 원천핵심기술임.
지금까지의 연구결과에 의하면 이와 같은 정형가공기술을 발전시키는 데 가장 중요한 부분은 초기소재의 치수정밀도 및 기계적 물성치 향상, 금형의 정밀도 향상 및 수명 연장, 윤활제

정형가공기술은 단순한 형상의 원 소재를 소재손실 및 후 가공 없이 금형이나 몰드를 이용하여 압출, 형상압연, 단조 등의 공정을 통해 복잡한 형상의 제품을 만드는 생산기술로서, 기계가공과 같은 기존의 생산기술에 비해 재료의 활용도와 가공품의 정밀도 및 기계적인 특성을 향상시키고 대량생산을 가능케 함으로써 제품의 고부가가치화를 이루게 하는 원천핵심기술임.
지금까지의 연구결과에 의하면 이와 같은 정형가공기술을 발전시키는 데 가장 중요한 부분은 초기소재의 치수정밀도 및 기계적 물성치 향상, 금형의 정밀도 향상 및 수명 연장, 윤활제의 친환경성 제고 등임.
그림 1과 같이 초기 소재로 사용되는 다단계 선재 형상압연 공정에서 선재의 표면에 결함이 발생될 경우, 이를 활용한 성형공정에서의 불량률 발생 가능성은 매우 높음. 이러한 표면결함을 줄이고 그림 2와 같은 비강도와 비강성이 향상된 구조재의 개발을 위해서는 소재의 결정립 미세화를 이루어야 하며, 이를 위해서는 정확한 공정해석 및 설계 기술 개발을 통해 기존의 공정을 수정 • 보완하거나 새로운 공정을 개발할 필요가 있음.
본 연구에서는 소재의 표면결함을 줄이기 위해서 소성가공 일에 기반한 공정맵을 개발하고, 결정립 미세화와 균질화를 이루기 위해서는 결정립 진화 모델링을 비틀림 시험 또는 압축 시험을 통해 이루어, 결과를 형상압연 또는 등통로각 압출 (ECAE) 공정에 적용하여 필요한 공정설계규칙 도출을 통한 공정제어 방안을 마련 하고자 함.
공정해석기술 개발을 위해서는 본 실험실에서 개발된 사각형 또는 육면체요소 해석프로그램(CAMPform2D 또는 3D) 개발 경험을 바탕으로 사면체요소를 이용한 혼합 유한요소 해석프로그램을 개발하고, 해석의 신뢰도 향상을 위해 Optismoothing기법을 활용한 국부격자 재구성 알고리즘을 개발함.
금형의 수명 평가를 위해서는 산업체에서 알려진 금형수명 데이터에 근거하여 텅스텐 카바이드와 같은 금형재료의 피로재료상수를 역으로 계산하는 수치적 방법을 제안하고, 이들 상수 값을 이용한 금형수명 예측식을 소재의 물성치를 감안하여 구하고자 함. 또한 본 실험실에서 개발한 팁 시험법을 통해 소재와 펀치 또는 금형 간의 윤활 조건을 정량화하여 공정 조건에 따른 윤활제의 성능 평가 및 친환경적 공정에 부합하는 윤활제의 선택 방법을 제시하고자 함.
따라서 본 연구에서는 정형가공 해석 및 설계 기술 개발을 통하여 선재의 치수정밀도 향상과 소재의 결정립 미세화를 위한 공정설계 기술을 개발하며, 이를 통해 얻어지는 고강도 또는 고강성 재료를 이용한 압출 또는 단조 등과 같은 정형가공공정의 개발을 위해 본 실험실에서 개발된 기존의 설계지원 시스템의 적용 가능성을 검토하고, 공정해석을 통한 설계규칙을 도출하여 이를 수정 • 보완하고자 함.

Abstract ▼

The purpose of this investigation is to develop a finite element analysis program with linear tetrahedral elements using the localized remeshing technique based on optismoothing technique for netshape manufacturing and tool life and to establish the
process condition for grain refinement of carbo

The purpose of this investigation is to develop a finite element analysis program with linear tetrahedral elements using the localized remeshing technique based on optismoothing technique for netshape manufacturing and tool life and to establish the
process condition for grain refinement of carbon steel and aluminum alloy with the implement of microstructure model to the program. Development of support system for rule base processing design using analysis technology and experiment based on
the formability evaluation of a material with an improved mechanical property and establishment of the analysis and design technology for netshape manufacturing will be made.

목차 Contents

• 도약연구사업(舊 국가지정연구실) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 3
• 1. 국문요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• 2. 영문요약문 ... 5
• Ⅲ. 연구내용 ... 6
• 1. 연구개발과제의개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 77
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 79
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 80
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 81
• 8. 참고문헌 ... 81
• 9. 연구성과 ... 84
• 10. 기타사항 ... 98
• [별첨1] 대표연구성과 ... 99
• 자체평가의견서 ... 104