• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.338-343
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• 2018

최근 금형산업과 다양한 산업에서 사용되고 있는 CNC 공작기계는 제품 공정 증가에 따라 작업효율, 생산 품질과 작업자의 안전성이 중요해지고 있다. 특히 4차 산업으로 산업구조가 바뀜에 따라 CNC 공작기계는 기존의 고정밀, 고능률화를 넘어 ICT 스마트 가공에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이에 CNC 절삭가공 시 생산제품의 품질을 균일하게 하고 재현성을 향상시키기 위한 다양한 공구 수명 예측 연구가 진행되어 왔다. 이러한 과정에서 기존의 확장된 Taylor 공구 수명식을 이용하여 공구 수명을 예측하였을 경우 예측결과와 실제 실험 결과와의 오차가 상당하다. 이에 본 논문에서는 공구 수명 관련 가공 실험을 통해 공구 수명에 대한 데이터를 확보 한 후 이를 기초로 유전알고리즘을 이용하여 최적의 공구 수명 매개변수를 추정하였다. 이때 공구 수명에 관련하여 공구 마모 관련 정보를 삽입하여 공구 마모량에 따른 공구 수명을 정확하게 예측할 수 있도록 구성하였으며, 이를 통해 공구 수명식을 보다 정확하게 최적화할 수 있도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.50-55
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• 2018

압출기술에서 중요한 것은 금형의 설계 및 제작이며, 원하는 형태의 압출이 원활히 이루어지는 동시에 금형의 수명을 최대한 연장하고 효율성을 높이기 위한 금형의 설계가 필수적이다. 압출 온도, 압출 속도 등이 압출시의 주된 변수이며, 압출비 및 재료의 물성, 압출 형태에 따라 각기 다른 조건이 부가되어야 한다. 본 연구에서는 고속전철 내외장재 부품용 알루미늄 6xxx 계열 주조 합금의 압출공정에 대해 연구하였다. 6063, 6061, 6N01, 6005, 5083 and 6060 알루미늄 합금의 압출 금형 단면을 설계하였으며 이에 대한 실험을 실시하였다. 또한, 빌렛온도, 압출온도 및 재료의 변화에 따른 압출 압력과 같은 압출 조건들을 분석하였다. 6063 알루미늄 합금이 가장 낮은 온도와 압력에서 압출이 가능한 반면 6061 합금은 가장 높은 온도와 압력에서 압출이 가능하였다. 이들 실험결과로부터 수립된 조건들을 이용하여 성공적인 압출제품을 제조할 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권3호
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• pp.7-12
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• 2013

In Die casting process, the problem of die degradation is often issued. In oder to increase of die life the material degradation of die steel was investigated using test core pins. Three test core pins were positioned in front of the gate entry and observed washout and soldering resistance during Mg die casting process. The test parameters are set as different commercial die materials, coatings condition and hardness of die surface. Usign 220t magnesium die casting machine was employed to cast AZ91 magnesium alloys. After 150 shots, macroscopic observation of die surface was carried out. Additional 50 cycles later, test pins were chemically cleaned with 5% HCl aqueous solution to find out the existence of washout and soldering layers. Microstructural characterization of die surface and the die roughness measurement were performed together. Computational simulation using AnyCasting program was also beneficial to correlate the extent of die damage with the position of test pin inside die cavity. As results, the optimal combination of die steel with productive coating as well as its hardness was drawn out. it will be helpful to decide the material and condition considering increasing of tool life.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.202-203
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• 2014

금형 내부의 마모를 줄이기 위한 경질 박막의 안정성 향상과 표면에 인가된 압축 잔류 응력이 고주기 피로 특성에 미치는 영향을 연구하기 위해 정밀 플라스틱 사출 금형강에 주로 사용되는 Fe-3.0%Ni-0.7%Cr-1.4%Mn-X강에 스크린 질화처리와 DLC 코팅을 시간과 단일, 복합처리의 변수를 두어 코팅하였다. PAPVD법으로 DLC($3{\mu}m$), 스크린 질화(3h, $50{\mu}m$)/DLC($3{\mu}m$) 코팅 후 고주기 피로 시험을 행하여 고주기 피로 특성을 평가하였다. 스크래치 시험, 마모 시험, 잔류응력 측정을 통해 질화 처리 여부에 따른 코팅의 안정성을 평가하였다. DLC, 스크린질화/DLC 코팅한 경우 압축 잔류 응력의 영향으로 모두 피로 수명이 향상되었고 스크린질화/DLC 코팅한 경우 그 향상폭은 더 컸다. 질화 처리 후 DLC 코팅한 경우 질화층은 버퍼레이어로 작용하여 코팅의 박리를 억제함을 확인하였다.

• 소성∙가공
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• 제11권3호
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• pp.211-216
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• 2002

The mechanical and thermal load, and thermal softening occuring by the rush temperature of die, in warm and hot forging, cause wear, heat cracking and plastic deformation, etc. This paper describes the effects of solid lubricants and surface treatments for warm forging die. Because cooling effect and low friction are essential to the long life of dies, optimal surface treatments and lubricants are very important to hot and warm forging process. The main factors affecting die hardness and heat transfer, are surface treatments and lubricants, which are related to heat transfer coefficient, etc. To verify the effects, experiments are performed for heat transfer coefficient in various conditions - different initial billet temperatures and different loads. Carbonitriding and ionitriding are used as surface treatments, and oil-base and water-base graphite lubricants are used. The effects of lubricant and surface treatment for warm and hot forging die life are explained by their thermal characteristics, and the new developed technique in this study for predicting tool life can give more feasible means to improve the tool life in hot forging process.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.23-26
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• 2003

This paper explains the die cooling method for improving tool life in the hot forging process. In continuous forming operation such as hot forging process, performed at high speeds, temperature increases of several hundred degrees may be involved. Die hardness was reduced due to thermal softening. Factor of die fracture are wear and plastic deformation of die due to hardness reduction by high temperature. Because die service life was reduced due to this phenomenon during hot forging, quantified data for optimal die cooling method is required. The new developed techniques for predicting tool life applied to estimate the production quantity for a spindle component and these techniques can be applied to improve the tool life in hot forging process

• 소성∙가공
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• 제12권4호
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• pp.408-413
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• 2003

Dies may have to be replaced for a number of reasons, such as changes in dimensions due to die wear or plastic deformation, deterioration of the surface finish, break down of lubrication and cracking or breakage. In this paper, die cooling methods have been suggested to improve die service life considering die wear and plastic deformation in hot forging process. The yield strength of die decreases at higher temperatures and is dependent on hardness. Also, to evaluate die life due to wear, modified Archard's wear model has been proposed by considering the thermal softening of die expressed in terms of the main tempering curve. It was found that the use of die with cooling hole was more effective than that of direct cooling method to increase the die service life for spindle component.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.86-89
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• 2000

In cold forging by multi stage former, crowing process is important process for the high production rate and automation of forging process. But various cropping defects occur in cropping process such as orthogonality, ovality and unevenness, etc. These defects have harmful effects on the dimensional tolerance of products and tool life. So in this study, the cropping experiment is performed to examine influence of cropping process variables(clearance, cutting velocity, H/D) on occurrence of crowing defects and optimum process variables are selected, and then FE analysis is performed to verify influence of these defects on dimensional tolerance and tool life.

• 소성∙가공
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• 제30권4호
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• pp.172-178
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• 2021

The cold forging process induces material deformation in an enclosed space, generating a very high forging load. Therefore, it is mainly designed as a multi-stage process, and fatigue failure occurs in forging die due to cyclic load. Studies have been conducted previously to quantitatively predict the fatigue limit of cold forging dies, however, there was a limit to field application due to the large error range and the need for expert intervention. To solve this problem, we conducted a study on the introduction of a real-time forging load measurement technology and an automated system for quantitative prediction of die life cycle. As a result, it was possible to reduce the error range of the quantitative prediction of die life cycle to within ±7%, and it became possible to use the die life cycle calculation algorithm into an automated system.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.251-261
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• 2022

본 연구에서는 냉간단조공정에서 성형하중과 금형내 응력집중 감소를 위해 자동차 엔진 밸브 스프링 리테이너 제품의 형상최적화를 위한 금형형상 최적설계를 수행하였다. 기존 생산에 사용되는 각 성형공정별 냉간단조 금형에 대한 유한요소해석 시뮬레이션을 통해 절단공정을 포함해 총 6공정으로 구성되어 있는 냉간단조공정 별 단조 프리폼의 성형 시에 발생하는 성형하중과 성형유동 특성을 분석하였으며, 이를 통해 금형 내 응력집중이 발생하는 주요 설계인자를 확인하였다. 상형금형과 하형금형부의 챔퍼(chamfer) 및 에지필렛(edge fillet) 형상을 대상으로 4인자 3수준 설계인자 및 변수 수준을 설정하고, 성형해석 시뮬레이션과 다구찌법을 활용하여 설계인자별 영향도를 분석하여 최적의 최적설계인자를 결정하였다. 본 연구를 통해 얻어진 최적설계변수를 적용하여 엔진밸브 스프링 리테이너의 최적설계 시뮬레이션 결과, 각 프리폼 성형공정별로 최대 36 %, 전체 공정 평균 20 %의 성형하중 감소 효과를 얻을 수 있었다. 엔진의 고효율, 고출력, 고성능화 목표가 지속적으로 높아짐에 따라 고강도 소재의 활용이 많아지게 되어 이에 대응할 수 있는 성형공정 및 금형설계의 최적화가 필요하며, 향후 연구 결과를 활용하여 현업에 적용하여 제품단조성형성 개선 및 금형수명관리를 위한 기술자료로 활용하고자 한다.