ETAL

유한요소법을 이용한 냉간단조에서 발생하는 주요 결함 사례 분석(2) - 형상결함

Metal Forming CAE Lab., Gyeongsang National University

Metal Forming CAE Lab.

Department of Mechanical Engineering

Gyeongsang National University, Korea

1 : 경상대학교 기계공학부 #: 경상대학교 기계항공공학부/항공기부품기술연구소

한국소성가공학회 2011년도 추계학술대회

이성원1ㆍ변우성1ㆍ차상렬1ㆍ김봉수1ㆍ전만수#

ORM

ING

IMULA

TION

연구배경 및 목적

⊙ 냉간단조 중 발생하는 형상결함

○ 표면 겹침, 일반 미충진, 공기갖힘 또는 불수물갖힘으로 인한 미충진, 파이핑, 좌굴 등이 주 원인

○ 열간단조에서 자주 발생하는 소성유동선의 겹침 결함은 잘 나타나지 않음

○ 결함의 사례를 예시한 자료는 많으나 결함이 발생하는 과정과 그 원인을 체계적으로 밝힌 연구자료는

거의 없음

⊙ 연구 목적

○ 산업현장에서 발굴된 현상결함 발생 예제와 문헌에서 발굴된 결함 발생 예제를 대상으로 유한요소

해석을 실시하여 결함 발생 원인을 규명함

○ 변형경화 특성이 상이한 SCM435와 ESW105의 두 재료를 비교하여 연구함

○ 결함의 발생 원인을 과학적으로 밝히고 체계화함으로써 현장의 설계 기술자에게 유용한 정보를

제공함

Examples of shape defects

대표적인 형상결함

Overlapping

Under-filling

Air-trapping

Piping Buckling

Under-filling defect occurring in backward extrusion

후방압출 시 발생하는 미충진 결함

(a) ESW105

(b) SCM435

Piping defect occurring in forward and backward extrusion

파이핑 결함(1)

(a) ESW105

(b) SCM435

Piping defect occurring in forward extrusion with conical die

파이핑 결함(2)

(a) ESW105

(b) SCM435

Piping defect occurring in forward extrusion with conical die

파이핑 결함(3)

(a) ESW105

(b) SCM435

Flange surface defect occurring in forward and backward extrusion with

flat-faced dies

전후방압출 시 데드메탈에 의한 표면 형상결함

(a) ESW105

(b) SCM435

Flange shape defect occurring in forward extrusion with flat-faced dies

전방압출 시 데드메탈에 의한 표면 형상결함

(a) ESW105

(b) SCM435

Overlapping defect occurring in heading

헤딩 시의 겹침결함

(a) ESW105

(b) SCM435

Buckling defect occurring in tube compression with mandrel

파이프 형상 성형 시의 좌굴 결함(1)

(a) ESW105

(b) SCM435

Buckling defect occurring in hollow cylinder forming

파이프 형상 성형 시의 좌굴 결함(2)

(a) ESW105 (b) SCM435

Buckling defect

좌굴에 의한 결함(1)

(a) ESW105 (b) SCM435

Buckling defect

좌굴에 의한 결함(2)

(a) ESW105 (b) SCM435

결 론

⊙ 단조 중에 흔히 발생하는 형상 결함의 생성 과정을 규명

○ 미충진결함, 겹침결함, 파이핑결함, 좌굴결함, 데드메탈에 의한 표면 형상결함과 소재 내부 침투 결함

등의 발생 과정을 가시화

⊙ 두 가지 변형경화 특성이 상이한 소재, ESW105와 SCM435를 대상으로 비교

⊙ 전형적인 결함에 대한 정밀해석은 관련 기술자들에게 영감을 심어주는 좋은

연구 및 학습 자료가 됨