알루미늄 제품은 열간단조하면 재료가 연화되어 있어 절삭가공시 연속적인 칩이 발생하여 공구와 피삭재를 감고 회전함으로서 가공면 손상, 공구파손 및 작업자의 안전을 초래함에 따라 가공이 어려워 단지 절삭성 개선목적만을 위해 중간공정으로 T-4열처리하여 절삭가공하고 다시 어닐링처리하여 냉간성형을 하고 최종열처 리를 한다. 따라서 본 연구는 열간단조후 제품을 급냉시키면 용체화처리의 효과를 얻어 재료가 경화됨으로서 절삭성이 개선될 수 있다는 이론에 근거하여 T4열처리를 대체할 수 있는 후처리방법에 대해 연구하였다. 최적의 후처리방법을 구하기 위해 열간단조후 수냉과 공냉처리를 비교분석하였고, 열간단조후 냉각처리까지 지연된 시간과 수냉과정에서의 유지시간에 따른 분식을 통해 최적의 작업조건을 설정하였다.
In practice, the design of forging processes is performed based on an experience-oriented technology, that is designer's experience and expensive trial and errors. Using the finite element simulation and the artificial neural network, we propose an optimal die geometry satisfying the design conditions of final product. A three-layer neural network is used and the back propagation algorithm is employed to train the network. An optimal die geometry that satisfied the same between inner extruded rib and outer extruded one is determined by applying the ability of function approximation of neural network. The neural networks may reduce the number of finite element simulation for determine the optimal die geometry of forging products and further they are usefully applied to physical modelling for the forging design.
In the paper, we have proposed a new method to determine the initial billet for the forged products using a function approximation in the neural network. The architecture of neural network is a three-layer neural network and the back propagation algorithm is employed to train the network. By utilizing the ability of function approximation of a neural network, an optimal billet is determined by applying the nonlinear mathematical relationship between the aspect ratios in the initial billet and the final products. The amount of incomplete filling in the die is measured by the rigid-plastic finite element method. The neural network is trained with the initial billet aspect ratios and those of the unfilled volumes. After learning, the system is able to predict the filling regions which are exactly the same or slightly different to the results of finite element simulation. This new method is applied to find the optimal billet size for the plane strain rib-web product in cold forging. This would reduce the number of finite element simulation for determining the optimal billet size of forging product, further it is usefully adapted to physical modeling for the forging design.
자동차용 직선 베벨기어는 대량으로 생산되고 있기 때문에 생산성 향상을 위해 기어가공용 전용기에서 직접 가공하던 것을 냉간 단조 제조방식으로 변경되어 생산되고 있다. 시행착오를 최소화하여 단조에 의한 정확한 최종 형상의 정밀 제품을 조기에 개발하고, 반복 재현성을 확보하는 방법으로 CAD/CAM 시스템의 도입이 필요하다. 본 연구에서는 CAD/CAM 시스템을 활용하여 크라운 치형을 갖는 직선 베벨기어를 모델링 한다. 이를 토대로 NC 데이터 생성과 검증을 통해 가공품을 사전에 예측을 한 후 물림시험의 결과를 통해 마스터 기어를 제작한다. 이러한 마스터기어를 통하여 금형제작이나 가공에 필요한 지그제작을 가능하게 한다.
At 21st century, material development concepts were changed to fulfill the environmental friendly demands. This study is to study the effect of pressurized nitrogen gas and manganese in high nitrogen austenitic stainless steel(HNS) in which N and Mn elements substitute the nickel element. 100kg HNS ingots were made by Pressurized Vacuum Induction Melting(P-VIM) and were forged according to free forging process. As forged HNS were hot and cold rolled by pilot scale rolling machine. Depending on the rolling condition, the mechanical properties of HNS were changed. The roll thrust and sheet folding showed asymmetry condition between work and drive side during cold and hot rolling. The purpose of this study are to improve workability the hot and cold rolling machine and to set the conditions for establishing the rolling process.
A semi-solid forming technology has a lot of advantages compared to the die casting, squeeze casting and hot/cold forging, so semi-solid forming has been studied actively. Semi-solid forming has two methods. One is thixoforming with reheating of prepared billet, the other is rheoforming with cooled melt until semi-solid state. Thixoforging technology can produce non-dendritic alloys for semi-solid forming complex shaped parts in metal alloys. In this study, the thixoforging was experimented with made rheology materials by the spiral stirrer equipment. Rheology materials for forging were made by A356 casting aluminum alloy and A6061 wrought aluminum alloy. After experiment, forged samples were measured microstructure and were heat treated for high mechanical properties.
A new forming technology has been developed to fabricate near-net shape products using light metal. A semi-solid forming technology has some advantages compared with the conventional forming processes such as die casting squeeze casting and hot/cold forging. In this study the numerical analysis of semi-solid filling for a straight die shape and orifice die shape in gate pattern is studied on semi-solid materials(SSM) of solid fraction fs =30% in A356 aluminum alloy. The finite difference program of Navier-Stokes equation coupled with heat transfer and solidification has been developed to predict a filling pattern and the temperature distribution of SSM. The programdeveloped in this study gives die filling patterns of SSM and final solidifica-tion region.
To develop bevel gear dies that have characteristics of high precision and enough life time, the technology of die manufacturing and design which increase the resistance of wear and fatigue is essentially needed. Here in the study, we have investigated several materials for dies and electrode. And, the most economical and suitable electrode material has been selected through the characteristic analysis of electrode materials such as copper, graphite and chromium copper. With the help of CAD/CAM/CAE, the total manufacturing system of high precision electrode for bevel gear has been established.
Forging for spring cup of engine valve was investigated in this study. New method is needed to reduce cost and development lead time required to fix forming process of new product, that eventually can provide die, metal flow and forming loads with high confidence level. FEM could provide required detail information that could reduce trial error in advance before the actual production. By using the rigid-plastic finite element simulation, possibilities of improving former research were explored. Results generated by FEM could foresee expected material deformation in advance and made possible new forming process successfully.
The elastic stress analysis of the die for helical gear forging has been calculated by using the nodal force at the final stage obtained from the rigid-plastic finite element analysis. In order to obtain more precise gear products. the elastic analysis of the die after release of punch and the elastic spring-back analysis of product after ejection have been performed and the final dimension of the computational product has been in good agreement with that of the experimental product.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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