Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2000.04a
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pp.67-70
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2000
The tool life is not long enough under sever forming condition in warm forging. The tool life is affected by wear heat fatigue plastic deformation and so on. Especially wear is one of the most serious factors for tool life. To increase tool life we should consider various factors like processing design die design die materials lubrication and cooling system This study design to obtain the steady state temperature of die by FEM analysis under several conditions of cooling. There are four cooling conditions in this study no cooling internal cooling external cooling and both internal and external cooling. With above obtained temperatures tool life is predicted using Archard's model that is considered softening of die. The effect of internal cooling system is better than that of externally cooled die. To predict the die life the steady state temperature is calculated by using mean temperature of die. Considering only wear the die life much longer as the cooling effect is bigger. The more accurate die life will be predicted if we consider heat crack as well as wear.
Soy protein meat analog was produced using a twin-screw extruder attached with a cooling die. Heat transfer analysis was performed for cooling dies with various die sizes at the four different moisture contents of feed during extrusion process. The experimental design consisted of two cooling die widths (30 and 60 mm), three cooling die lengths (100, 200, and 300 mm), four product moisture contents (71.2, 67.0, 61.6 and 55.8%), and water and water plus ethylene glycol as cooling material. When water was used as cooling medium, the values of equivalent overall heat transfer coefficient $(U_e)$ for each die width of 30 and 60 mm were in the range of 187.0 - 341.4 and $358.5-191.6W/m^2^{\circ}C$ depending on the size of die length. Convective heat transfer coefficients between cooling water and inside die wall of cooling channel $(h_c)$ for both die widths of 30 and 60 mm were 588.5, 416.1, and $339.8W/m^2^{\circ}C$ for each die length of 100, 200, and 300 mm. Convective heat transfer coefficients between product and inside die wall of product channel $(h_p)$ for each die width of 30 and 60 mm were in the range of $434.6-888.1W/m^2^{\circ}C$ and $460.7-1014.5W/m^2^{\circ}C$ depending on the size of die length. When water plus ethylene glycol was used as cooling medium, the values of $U_e$ were in the range of $143.9-319.6W/m^2^{\circ}C$ and $177.8-332.7W/m^2^{\circ}C$ for each die width of 30 and 60 mm depending on the size of die length.
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.
Young-Chul Shin;Seong-Ho Ha;Tae-Hoon Kang;Kee-Ahn Lee;Seung-Chul Lee
Design & Manufacturing
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v.17
no.4
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pp.63-71
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2023
In order to increase the extrusion production speed of aluminum, extrusion die cooling technology using liquid nitrogen has recently attracted a lot of attention. Increasing the extrusion speed increases the temperature of the bearing area of extrusion dies and the extrusion profile, which may cause defects on the surface of extruded profile. Extrusion die cooling technology is to directly inject liquid nitrogen through a cooling channel formed between the die and the backer inside the die-set. The liquid nitrogen removes heat from the die-set, and gaseous nitrogen at the exit of the channel, covers the extrusion profile of an inert atmosphere reducing the oxidation and the profile temperature. The aim of this study is to evaluate the cooling capacity by applying die cooling to extrusion of Al-Mn-based aluminum alloy flat tubes, and to investigate the effects of die cooling on the change in extrusion characteristics of flat tubes. Cooling capacity was confirmed by observing the temperature change of the extrusion profile depending on whether or not die cooling is applied. To observe changes in material characteristics due to die cooling, surface observation is conducted and microstructure and precipitate analysis are performed by FE-SEM on the surface and longitudinal cross section of the extruded flat tubes.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2003.05a
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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
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.05a
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pp.370-373
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2008
It is known that the temperatures of die, punch, holder and punch pad need to be kept different to get better formability in Mg sheet forming processes. Heating and cooling channels are usually equipped in each tool to assign different temperature. This study focused on the optimal design of the heating and cooling channels for a cross-shaped deep drawing die set. While the die and blankholder were heated to and kept at $250^{\circ}C$ by using heat cartridges, the punch and punch pad were kept at much lower temperature than that of the die and blankholder by water circulating through cooling channels. All the approaches were done by numerical analyses, aiming to maximize the cup height and to minimize the punch corner radius without any failure.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.1761-1765
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2005
The plastic injection molding industry is increasing pressure to reduce the cycle time in order to improve the productivity. The time of a cooling die is a large part of the cycle time. The conformal cooling channels can reduce the cooling time effectively as compared with conventional production die. It is hard to make the die with a conformal cooling channel by the conventional method. This paper introduces the method of a conformal cooling channel manufacturing by the DMT (Direct Metal Tooling) that is a new technology.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.10a
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pp.50-53
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2008
It's so difficult to obtain simultaneously both product quality and improvement of the productivity of which products are in hot aluminum extrusion process. But significant improvements in productivity and extrudate quality result from die cooling system using nitrogen gas injection during aluminum hot extrusion. These benefits are due primarily to cooling effect nitrogen gas and removal of excess heat in the extrudate temperature. This investigation is carried out hot extrusion experiment, also compared cooling system with non-cooling system to inspect cooling effects on hot aluminum extrusion. The purpose of this investigation is estimated the grain growth fur the extrudate quality, and the ram speed for the improvement of the productivity.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.2
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pp.185-192
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2012
The paper presents the development of a cooling circuit design system that automatically creates 3D cooling circuit on a given section plane conforming to design specifications, generates 3D solid model of cooling line segments defined on a 2D sketch plane, and verifies interference of 3D cooling channel with the molding die surface. The system was developed mainly for designing plastic injection molding die of vehicular lamp, which helps the mold designer to rapidly construct cooling circuits but also reduce designer's unintended mistakes by conforming to the dimensional design specifications. It is used by an injection molding die manufacturing company in Korea, and reported approximately 20% reduction of cooling channel design time.
Direct extrusions of an aluminum 7075 alloy were carried out using 1500 ton machine with and without die cooling system. Cooling of extrusion die has been performed by the flow of liquid nitrogen and controlled by laser thermometer. Billet was 180 mm in diameter and 500 mm in length. The preheating temperatures of billet, container and die were 390℃, 400℃ and 450℃, respectively. Ram speed was kept with 1.25 mm/sec first. The change of ram speed was carried out during extrusion according to the observation of surface defects such as crack or tearing. Extrudates of 8.3 m in length, 100 mm in width and 15 mm in thickness were obtained to observe and analyze surface defects by optical microscopy and EBSD (Electron BackScattered Diffraction). In case of extrusion without die cooling cracks on the surface and tearing in the corner of extrudate occurred in the middle stage and developed in size and frequency during the late stage of extrusion. At the extrusion with die cooling the occurrence of defects could be suppressed on the most part of extrudate. EBSD micrographs showed that cracks and tearings have been resulted from the same origin. Surface defects were generated at the boundaries of grains formed by secondary recrystallization due to surface overheating during extrusion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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