Abstract
The LPI fuel filter housings used in automobiles were made from conventional die castings but have recently been developed by cold forging to improve the weight and durability. On the other hand, a sink may develop at the core of the forged product due to the resulting T-shape, which not only reduces the aesthetics, but also increases the post-processing cost of the product. Therefore, this research focused on methods to predict and mitigate sink development and progression during the T-shape forging process. Finite element analysis of the forging process was first performed to determine the optimal initial workpiece devoid of burrs and underfills. An accurate sink prediction was then obtained via metal flow analysis, which was a result of the finite element simulation. Through finite element analysis, it was confirmed that sink development is a product of the differences in nodal velocities arising from the T-shaped forging process. Consequently, a pad was inserted beneath the sink to minimize these velocity differences. The results yielded significant improvement with regard to the sink defect. This method was practically applied to an industrial site to validate the sink improvement.
자동차에 사용되는 LPI 연료필터 하우징 제품은 기존 다이캐스팅 공정에서 냉간 단조 공정으로 개발하여 경량화 및 내구성을 향상하였다. 하지만 T자형 단조 형상이기 때문에 제품을 생산하였을 경우 제품의 싱크 문제가 발생하게 된다. 이로 인해 제품의 후처리 가공 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 성형 해석 시뮬레이션을 이용해 문제를 예측하고 개선방안에 대해 연구했다. 성형 해석 시뮬레이션을 이용하여 문제를 개선하기 위해 완전 성형이 가능한 최적 블랭크의 부피를 결정하였다. 그리고 최적의 블랭크 부피에 맞춰 성형 해석 시뮬레이션을 수행하였고 싱크 현상을 가시화했다. 싱크 현상을 개선하기 위해 냉간 단조 공정 진행 시 싱크 부 밑 부분에 패드를 받침으로 싱크 현상을 개선하였다. 적정한 패드력을 구하기 위해 파라미터 스터디를 진행하였고, 적정한 패드력으로 공정 진행 시 싱크 문제를 개선하였다. 그리고 실제 산업 현장에 적용하여 싱크 문제 개선에 대한 검증을 수행했다.