기하학적 사상법(Geometric Projection Method)을 이용한 플로 포밍(Flow Forming) 공정의 강도 증가 예측에 관한 연구
A Study of Prediction of Strength Increase Using Geometric Projection Method on Flow Forming Process
- 주제(키워드) 도움말 플로 포밍 공정 , 기하학적 사상법 , 등방성 경화 , 강도 증가 예측
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이철수
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000054082
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약 도움말
플로 포밍 공정은 축 대칭 형상의 시편을 회전하는 상태에서 회전하는 롤러로 가압 성형하는 금속 성형 공정이다. 공정이 진행되는 동안 전단, 압축 소성 변형이 나선 방향으로 일어나기 때문에 그 거동을 예측하는 것은 어렵다. 또한 공정 중에는 복잡한 변형이 발생하기 때문에 이를 계산하고 분석하기 위해서는 많은 시간과 비용이 발생한다. 본 논문에서는 기하학적 사상법(Geometric Projection Method, GPM)을 제시한다. 이 예측법은 체적 일정조건과 슬래브 해석법에 기반한다. 이 방법을 이용하면 시편의 초기 형상과 최종 형상을 이용하여 공정이 진행된 후의 시편의 내부 및 시편 위의 절점의 위치를 예측할 수 있다. 그리고 예측한 절점의 위치를 이용하여 가공 후 소재의 항복 강도도 쉽게 예측할 수 있다. 항복 강도 증가를 계산하기 위하여 소재는 등방성의 가공 경화 재료로 소성 변형 시 선형적으로 경화한다고 가정하였다. 제시한 기하학적 사상법을 두 가지의 플로 포밍 공정에 적용하였다. 첫 번째 공정은 단순 컵 형상의 시편과 단순한 공구 경로를 가진 공정이며, 두 번째 공정은 자유 곡면 형상을 가진 시편과 복잡한 공구 경로를 가진 공정이다. 각각의 공정에 사상법을 적용한 결과에 대하여 실험을 통해 절점의 위치를 검증하고, 단축 인장 시험을 통하여 예측한 물성치를 검증하였다. 결론적으로 기하학적 사상법을 이용하면 플로 포밍 공정에서의 소재의 물성치 변화를 쉽게 예측할 수 있다. 향후 마찰에 의한 변형각 계산 모델을 개선한다면 좀더 정확한 예측 결과를 기대할 수 있다.
more초록/요약 도움말
Flow Forming Process is a metal forming process to deform rotating axisymmetric work-piece with rotating rollers. It is difficult to predict the behavior of work-piece during the process because the shear and compression deformation occurs simultaneously in the shape of helix along the axis. Complex deformation occurs in the middle of process so it takes a lot of time and cost to calculate and analysis the problem by numerical method. This study presents a Geometric Projection Method (GPM). This prediction method is based on volume constancy and slab method. The method predicts the positions of nodes after flow-forming. And the yield stress of flow formed material is easily calculated with the predicted position of the nodes. To calculate the increase of yield stress, the material is assumed to isotropic work hardening material, and be harden linearly when the plastic deformation occurs. The GPM is applied to two case of flow forming process. First case is a simple cylindrical workpiece with a simple tool path, and second case is free-formed aluminum wheel with a complex tool path. For each case, positions of nodes after flow-forming is predicted and verified by the actual experiment. The tensile strength is also predicted and verified by the actual material properties. Using the GPM, the change of material properties in flow forming process is easily predicted. To obtain a more precise GPM model, the improvement of the friction angle prediction is necessary in further study.
more