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Evaluation of the Structural Safety of a Vessel with Different Material(Cr-13)-Supplemented Screw Thread

이종재료가 보충된 나사산을 갖는 용기의 구조안전성 평가

  • Choi, Yong Hoon (Creative Engineering System, Pusan Nat'l Univ.) ;
  • Bae, Jun Ho (Research Insititute of Mechanical Technology, Pusan Nat'l Univ.) ;
  • Kim, Chul (Research Insititute of Mechanical Technology, Pusan Nat'l Univ.)
  • 최용훈 (부산대학교 창의공학시스템) ;
  • 배준호 (부산대학교 기계기술연구원) ;
  • 김철 (부산대학교 기계기술연구원)
  • Received : 2014.12.31
  • Accepted : 2015.02.16
  • Published : 2015.04.01

Abstract

The dome and neck part of a vessel is generally formed by a hot spinning process with a seamless tube. However, as studies on and design data from the hot spinning process are insufficient, this process has been performed based on trial and error and the experiences of field engineers. Changes in the inner diameter from the bottom to the top of the neck have occurred mainly because of the characteristics of the hot spinning process due to the high-speed rotation of the rollers. In this study, a theoretical and finite element analysis of the vessel is conducted with different material(Cr-13)-supplemented screw threads for tapping and to reduce shape errors. Based on the results, tne structural safety under the operating conditions is evaluated.

이음새 없는 용기의 돔(Dome) 및 넥크(Neck) 부분 성형을 위해 일반적으로 열간 스피닝 공정이 이용되나, 대부분 현장 작업자들의 경험이나 시행착오에 의해 제작되고 있다. 이로 인하여 열간 스피닝 공정 시, 용기 넥크 부위의 저부부터 상부까지 내경이 동일한 성형을 요구하지만, 고속회전하는 롤러의 이동에 의하여 재료가 성형되는 스피닝 공정의 특성상, 돔 부분의 끝단부인 넥크 부위에서 내경이 벌어지는 형상오차의 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 스피닝 가공 후, 탭핑 공정을 위하여 이종재료(Cr-13)가 보충된 나사산 모델에 대하여 이론적 해석 및 유한 요소 해석을 수행한 후, 해석결과를 토대로 작동환경하에서 용기의 구조안전성을 검증하였다.

Keywords

References

  1. Lee, H. W., Bae, J. H. and Kim, C., 2013, "A Study on D.D.I Load for Forming of the CNG Storage Vessel," J. of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 30, No. 6, pp. 629-637. https://doi.org/10.7736/KSPE.2013.30.6.629
  2. Yoshihara, S., Mac Donald, B., Hasegawa, T., Kawahara, M. and Yamamoto, H., 2004, "Design Improvement of Spin Forming of Magnesium Alloy Tubes Using Finite Element," Journal of Materials Processing Technology, No. 153-154 , pp. 816-820.
  3. Quigley, E. and Monaghan, J., 2002, "Enhanced Finite Element Models of Metal Spinning," Journal of Materials Processing Technology, No. 121 , pp. 43-49.
  4. Quigley, E. and Monaghan, J., 2002, "The Finite Element Modelling of Conventional Spinning Using Multi-Domain Models," Journal of Materials Processing Technology, No. 124 , pp. 360-365.
  5. Lee, H. W., Jung, S. Y. and Kim, C., 2013, "Study of Hot Spinning Process for Head of CNG Storage Vessel," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 37, No. 4, pp. 547-554. https://doi.org/10.3795/KSME-A.2013.37.4.547
  6. Song, J. B., Bae, W. B., Cho, Y. J., Hwang, S. M., Cho, Y. H., Cho, J. R., Park, S. W. and Park, S. H., 2010, Mechanical Engineering Design, KYOBO BOOK, Seoul, pp. 384-404.
  7. Yasumasa, S. and Toshiyuki, S., 2005, " Analytical Research on Mechanism of Bolt Loosening Due to Lateral Loads," American Society of Mechanical Engineers, Vol. 2, No. PVP2005-71333, pp. 59-65.
  8. Joo, W. S., Han, G. Y., Min, B. H., Sim, J. G., Lee, K. H. and Yang, L. Y., 2010, Mechanical Engineering Design, SAMSUNG BOOKS, Seoul, pp. 104-105.