In this paper a forward-backward can extrusion process are analyzed by using rigid-plastic FEM simulation. FEM simulation is conducted to investigate forming characteristics such as deformation modes fur different process parameters. Design parameters such as thickness ratio, punch angle, friction factor and diameter ratio are selected to study the effect of them on the pattern of material flow. The analysis is focused mainly on the influences of the design factors on deformation pattern in terms of forming load, extruded length ratio and volume ratio. It is known for the simulation that the forming load, the length ratio and the volume ratio increase as the thickness ratio (TR), the wall thickness in forward direction to that in backward direction, decreases. The various punch angles have slight influence on the forming load. length ratio and volume ratio. However friction factor have little effect on the forming characteristics such as the forming load, volume ratio and so on. In addition the forming load increases as diameter ratio (DR), the outer diameter of a can in forward direction to that in backward direction, increases. Furthermore the extruded length ratio is lowest with a certain value of DR=0.85 among diameter ratios. Pressure distribution exerted on the die-material interface is illustrated schematically.
Copper magnetron anode of a microsave-over consists of an cylindrical outer-tube and various inner-vanes. The magnetron anode is produced by the complex processes; vane blanking, pipe cutting and silver-alloy brazing of vanes. Recently, the backward extrusion process for forming vanes has been developed to avoid the complex procedures. The developed process is analyzed by using upper-bound elemental technique (UBET). In the UBET analysis, the upper-bound load, the configuration and the vane-height of final extruded product are determined by minimizing the roral power consumption with repect to chosen parameters. To verify theoretical analysis, experiments have been carried out with pure plasticine billets at room temperature, using different web-thickness and number of vanes. The theoretical predictions both for forming load and vane-height are in reasonable agreement with the experimental results.
Copper magnetron anode of a microwave-oven consists of an cylindrical outer-tube and various inner-vanes. The magnetron anode is produced by the complex process ; vane blanking, pipe cutting and sliver-alloy brazing of vanes. Recently, the backward extrusion process for forming vanes has been developed to avoid the complex procedures. The developed process is analyzed by using upper-bound elemental technique(UBET). In the UBET analysis, the upper-bound load, the configuration and the vane-height of final extruded product are determined by minimizing the total power consumption with respect to chosen parameters. To verify theoretical analysis, experiments have been carried out with pure plasticine billets at room temperature, using different web-thickness and number of vanes. The theoretical predictions both for forming load and vane-height are in reasonable agreement with the experimental results.
In this research, the friction and wear characteristic behaviors of coating materials of TiAlN and CrAlN were investigated. The wear test was conducted in air and un-lubricated state using the reciprocating friction wear tester. Temperature were 50 and $120^{\circ}C$, and load were 3, 7, and 11 kgf for tests. By comparing the coefficient of friction and observing the wear microstructure, the friction and wear characteristic behaviors of TiAlN and CrAlN coating layers on SKD61 were investigated. The coefficient of friction of CrAlN coating was lower than that of TiAlN at all conditions. Therefore, CrAlN was suggested to be more advantageous coating than TiAlN for the extrusion mold of aluminum.
With the recent increase in the demand for the net-shape forming, numerical simulations are being commonly adopted to increase the efficiency and effectiveness of design of bulk metal forming processes. Proper consideration of tribological problems at the contact interface between the tool and workpiece is crucial in such simulations. In other words, lubrication and friction play important roles in metal forming by influencing the metal flow, forming load and die wear. In order to quantitatively estimate such friction condition or lubricant characteristic, the constant shear friction model is widely used for bulk deformation analyses. For this, new friction testing method based on the forward or backward extrusion process is proposed to predict the shear friction factor in this work. In this method, the tube-shaped punch pressurizes the workpiece so that the heights at the center and outer of punch (or mandrel) become different according to the friction condition. That is, the height at the center of punch is higher than that at the outer of the punch when the friction condition at the contact interface is severe. From this founding, the proposed friction testing method can be applied to effectively evaluate the friction condition in bulk metal forming processes.
본 연구에서는 냉간 축대칭 전방 압출에 가중잔류항법을 적용하여 재료의 가 공 경화 및 강소성 경계를 고려하는 프로그램을 개발하여 변형도, 응력, 변형력, 강소 성 경계등을 FEM과 동일한 조건에서 비교 해석하고 다른 공정에 적용할 수 있게 하고 또한 곡면다이와 원추형다이를 설계 제작하여 다이의 형상과 단면 감소율이 변형도와 응력 분포에 미치는 영향을 검토하고 압출된 제품의 성질을 분석하여 실제 공정에 이 바지하며 이론 계산과 실험을 비교함이 목적이다.
Reducing production costs through net-shaped cold forging is an important aspect in the automobile industry. In this study, we intend to produce a net-shaped electronic parking brake (EPB) serration gear for automobiles, using multi-stage cold forging. These serrations are then assembled to the reduction gear of an EPB actuator. The forging process of the serrations and the cold forging design were verified through finite element analysis (FEA) in order to evaluate metal flow. The forging machine was selected by checking the load using FEA. Based on the FEA results, molds were designed, and parts were made using multi-stage cold forging to produce a net-shaped serration gear.
In this paper, the energy absorption capability of a novel cruciform composite lattice structure was evaluated through the simulation of compression tests. For this purpose, several test samples of Polylactic acid cellular reinforced with continuous glass fibers were prepared for compression testing using the additive manufacturing method of material extrusion. Using a conventional path design for material extrusion, multiple debonding is probable to be occurred at the joint regions of adjacent cells. Therefore, an innovative printing path design was proposed for the cruciform lattice structure. Afterwards, quasistatic compression tests were performed to evaluate the energy absorption behaviour of this structure. A finite element model based on local material property degradation was then developed to verify the experimental test and extend the virtual test method. Accordingly, different combinations of unit cells' dimensions using the design of the experiment were numerically proposed to obtain the optimal configuration in terms of the total absorbed energy. Having brilliant energy absorption properties, the studied cruciform lattice with its optimized unit cell dimensions can be used as an energy absorber in crashworthiness applications. Finally, a cellular structure will be suitable with optimal behavior in crush load efficiency and high energy absorption.
Recently, traffic accidents and damage on the highway have increased because of overloaded vehicles. The existing overload-detecting system has a low accuracy rate. An overload-detecting system using a weigh-in-motion (WIM) system has been developed to solve this problem. The WIM system can be used to detect overloaded vehicles by measuring the weight of the vehicles. The WIM system is divided into high-speed and low-speed types. The inaccuracy rate in the low-speed WIM system results mainly from the low response rate of the sensor when the velocity is moving at more than 20 km/h. In this study, a low-speed overload-detecting pad with a hydraulic structure using a WIM system was developed to make the system more accurate. The structural and formal analysis was carried out by using a finite element method (FEM) in order to analyze the structural stability and the extrusion velocity of the system. In addition, a static load test was performed to confirm the linearity and accuracy of the pad.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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