• 소성∙가공
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• 제15권2호
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• pp.126-131
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• 2006

Metallic sandwich plates are ultra-light materials not only with high strength and stiffness but also with other multifunctional physical properties. Inner dimpled shell structure can be fabricated by a piecewise sectional forming process, and then bonded with face sheets of the same material by resistance welding. Possible region for bending and limit radius of curvature are defined to compare the formability of sandwich plates. Tests have shown that sandwich plates with inner dimpled shell structure subject to bending have longer possible region for bending and smaller limit radius of curvature than other types of sandwich plates. The proposed inner dimpled shell structure is shown to have better formability of sandwich plates for bending than other types inner structures.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.130-133
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• 2005

Efficient finite element method has been introduced for metallic sandwich plates subject to 3-point bending. A full model 3-point bending FE-analysis shows that plastic behavior of inner structures appears only at the load point. So, Unit structures of sandwich plates are defined to numerically calculate the bending stiffness with recurrent boundary condition of pure bending. And then equivalent models with same bending stiffness and strength of full models are designed analytically. It is demonstrated that results of both models are almost same and FE analysis method with equivalent models can reduce analysis time effectively.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.69-76
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• 2012

본 논문은 폭약의 폭발현상을 이용한 폭발용접, 폭발성형과 충격분말고화기술의 기본적 원리와 실험방법, 실험결과에 대하여 기술한다. 타이타늄(Ti)과 스테인레스 강(Stainless steel, SUS 304) 판재의 폭발용접 실험결과, 두 재료 접촉면의 단면에서는 연속적인 젯(jet)모양의 파형이 관찰되었고, 두 금속판재의 설치 경사각도가 $15{\sim}20^{\circ}$ 이고 접착속도가 2,100~2,800 m/s인 경우에 최적의 접합조건을 보였다. 알루미늄(Al) 판재를 이용한 폭발성형 실험과 전형적인 가압성형 실험 결과를 비교분석하여, 폭발성형의 경우가 큰 곡률변형을 보여 가공성이 우수한 것으로 확인되었다. 끝으로 금속과 세라믹의 혼합분말($Fe_{11.2}La_2O_3Co_{0.7}Si_{1.1}$)에 대한 충격고화 실험법을 제안하고 실험을 수행한 결과, 고화체의 표면과 내부에 균열이 확인되지 않았으며 세라믹입자와 금속입자들의 강한 미세조직 결합이 형성되었다. 또한 충격분말고화실험에서 발생되는 폭약의 폭발에 의한 폭굉파와 수중 충격파의 전파 및 간섭현상을 분석하기 위하여 LS-Dyna 3D를 이용한 동적해석을 수행하였다. 그 결과, 물용기 내 벽면에서 반사된 수중충격파가 중앙부에서 중첩되어 폭약의 폭발압력보다 높은 20 GPa의 수중 충격압을 보여, 물용기 내부형상의 중요성을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.5789-5794
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• 2015

최근 스마트 폰, 모바일 PC 제품의 외관에 필요한 가벼운 금속제품으로 제조를 하기 위하여 알루미늄 압출 공정과 CNC 가공기법을 적용한 생산방식이 널리 사용되고 있다. 하지만, 알루미늄 압출법은 외관 디자인의 제약이 있으며, 특히 CNC 가공 프로세스가 상대적으로 높은 생산 비용 및 낮은 생산성으로 생산단가가 많이 높은 단점이 있다. 본 연구에서, 새로운 처리 방법을 순서 재료비를 대폭 감소시키고, 제조 속도를 향상시키기 위해 판재성형과 부피성형의 두가지 공정을 섞어 새로운 판단조 공정을 개발하였다. 새로운 판단조 공법(hybrid plate forging)이란 우선 일반적인 딥드로잉으로 중간 모양을 만든 후 원하는 벽 부위만 증육을 하는 방법을 의미한다. 이러한 판단조 공법을 활용하여 재료의 낭비와 제조 시간을 최소화하는 것이 가능하게 된다. 본 연구에서는 상용 유한 요소 프로그램 AFDEX-2D를 통해 판단조공정을 설계하였고 최적의 사용 가능한 소재의 두께와 초기 폭을 설계하였다. 최종적으로 실제 노트북 케이스 금형을 제작하여 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.

• 소성∙가공
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• 제14권8호통권80호
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• pp.718-724
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• 2005

An efficient finite element method has been introduced for analysis of metallic sandwich plates subject to bending moment. A full model 3-point bending FE-analysis shows that the plastic behavior of inner structures appears only at the load point. The unit structures of sandwich plates are defined to numerically calculate the bending stiffness and strength utilizing the recurrent boundary condition for pure bending analysis. The equivalent models with the same bending stiffness and strength of full models are then designed analytically. It is demonstrated that the results of both models are almost the same and the FE-analysis method incorporating the equivalent models can reduce the computation time effectively. The dominant collapse modes are face buckling and face yielding. Since the inner dimpled structures prevent face buckling, sandwich plates with inner dimpled shell structure can absorb more energy than other types of sandwich plates during the bending behavior.

• 소성∙가공
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• 제22권8호
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• pp.437-441
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• 2013

Recently, the engraving of letters or a pattern on a product surface has received more attention especially in trying to satisfy the customer requirements. Half-piecing is a protrusion forming process that pierces only 40~50% of the material thickness. In the current study, the half-piercing technique for making clear letters by protruding sheet material was selected and studied. The influence of clearance and penetration depth was investigated by measuring the camber and extruded length of a protrusion after experiments. In addition, a numerical analysis was performed for the same working conditions and compared with experimental results. It is shown that, as the clearance increases, the camber of a protrusion increases rapidly and the extruded length decreases slightly. The deformation pattern around the cutting edge during half-piercing changes from an extrusion mode to a shearing mode as the clearance changes from minus to plus values. It is also confirmed that the experimental results show a good agreement with the numerical analyses.

• 소성∙가공
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• 제31권4호
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• pp.179-185
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• 2022

The influence of post-roll bonding heat treatment conditions such as temperature and time on the variation in the diffusion layer, generated at the bonding interface and the subsequent mechanical properties of the roll-bonded Ti grade 1/Al1050/Ti grade 1 sheets, was systematically investigated. The intermetallic compound (IMC) phase generated by post heat treatment conditions adopted in this study was obviously indexed as monolithic TiAl₃. Whereas the thickness of IMC layer generated by annealing at 500 ℃ was approximately 100 nm scale, it drastically increased above 1.5 ㎛ when annealed at 600 ℃. Uniaxial tensile and peel tests were then performed to compare mechanical properties. As a result, the bonding strength drastically increased above 7.9 N/mm by annealing at 600 ℃, which implies that proper annealing condition was a prerequisite, to improving interface bonding strength as well as global elongation properties for Ti/Al/Ti 3-ply sheet.

• 소성∙가공
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• 제32권2호
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• pp.92-99
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• 2023

In this study, shear fracture specimens are designed using finite element analyses for the characterization of ductile fracture criteria of metal sheets. Many recently suggested ductile fracture criteria require experimental fracture data at the shear stress states in the model parameter identification. However, it is challenging to maintain shear stress states in tension-based specimens from the initial yield to the final fracture, and the loading path can be different for the different materials even with the same shear specimen geometries. To account for this issue, two different shear fracture specimens for low ductility/high ductility metal sheets are designed using the sensitivity tests conducted by finite element simulations. Priorly mechanical properties including the Hosford-Coulomb fracture criterion of the aluminum alloy 7075-T6 and DP590 steel sheets are used in the simulations. The results show that shear stress states are well-maintained until the fracture at the fracture initiation points by optimizing the notch geometries of the shear fracture specimens.

• 자원리싸이클링
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• 제9권2호
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• pp.46-52
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• 2000

사용한 알루미늄 캔을 다시 캔으로 재활용 하는 단계는 폐캔의 수집, 폐쇄, 선별, 도료제거, 용해 및 2차지금을 제작하는 단계와 이 2차지금을 이용하여 열처리, 열간 및 냉간압연, 중간소둔처리 등을 거쳐 다시 캔을 성형하는 단계로 나눌수 있다. 본 연구에서는 2차지금에서 켄성형까지의 과정에서 중요한 요소인 미세조직 및 열간압연후의 집합조직에 미치는 합금원소의 영향을 조사하였다. 폐캔을 이용하여 다시 캔을 제조하기 위한 판재가공에서는 주조시 형성된 공석상들의 구형화와 $\alpha$상 ($Al_{12}(Fe, Mn)_3Si)$)으로의 상변화 제어가 필요한데, 열처리에 의한 석출거동을 조사하여 $615^{\circ}C$, 5시간 균질화 처리조건에서 최적의 미세조직을 얻을 수 있었다. 2차자금을 이용하여 캔소재를 제조한 결과, Mn량이 증가할수록 고용효과에 의해 전기전도도는 감소하고 집합조직의 발달이 억제되었다. Si 과 Fe는 금속간화합물 형태로 존재하며, 함량이 증가할수록 석출효과에 의해 전기전도도가 증가하고 변형집합조직의 발달이 촉진되었다. 캔은 냉간압연후 다른처리 없이 바로 제조되기 때문에 집합조직의 제어는 열간압연 및 소둔처리 단계에서 제어되어야 한다.