Transition Nozzles are used in industrial air-cooled heat exchangers and widely used in industrial sites as an important component in the heat energy transfer between a heat source and an actuating fluid. There is a worldwide demand for transition nozzles with various materials and shapes, depending on the use environment. This paper aims to improve the transition nozzle forging process suitable for the production of many varieties using Steps 1 to 6 of the TRIZ Methodology for Problem Solving. By utilizing the TRIZ Methodology, this study derives a method to design a variable mold, which is more efficient and can reduce costs compared with having to use several molds. To verify the suitability of the methods derived using the TRIZ technique, a forging analysis is performed on a transition nozzle using DEFORMⓇ, a commercial program for plasticity analysis, and the nozzle material is evaluated for damage as a result of deformation of the transition nozzle thickness. The derived methods can be applied to transition nozzle formation equipment to improve the efficiency of the formation process.
In this paper, the computer simulation analyzed the effective plastic strain and temperature behaviors. The quantitative analyses which proposed the effective mold design of S/CAM shaft was executed. The parameters of forging shape that affected on the optimize conditions that was calculated with simple equation were investigated. it is expected that the developed analysis model and design technique would greatly contribute to the drum brake optimal design considering effective plastic strain and temperature affected behaviors. This development could save more than 20% of production cost and reduced failure rate to more than 30%. By improving the life span of mold from 15,000 to 25,000, financial difficulty of company imposed on a mold manufacture could be overcome.
자동차에 사용되는 LPI 연료필터 하우징 제품은 기존 다이캐스팅 공정에서 냉간 단조 공정으로 개발하여 경량화 및 내구성을 향상하였다. 하지만 T자형 단조 형상이기 때문에 제품을 생산하였을 경우 제품의 싱크 문제가 발생하게 된다. 이로 인해 제품의 후처리 가공 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 성형 해석 시뮬레이션을 이용해 문제를 예측하고 개선방안에 대해 연구했다. 성형 해석 시뮬레이션을 이용하여 문제를 개선하기 위해 완전 성형이 가능한 최적 블랭크의 부피를 결정하였다. 그리고 최적의 블랭크 부피에 맞춰 성형 해석 시뮬레이션을 수행하였고 싱크 현상을 가시화했다. 싱크 현상을 개선하기 위해 냉간 단조 공정 진행 시 싱크 부 밑 부분에 패드를 받침으로 싱크 현상을 개선하였다. 적정한 패드력을 구하기 위해 파라미터 스터디를 진행하였고, 적정한 패드력으로 공정 진행 시 싱크 문제를 개선하였다. 그리고 실제 산업 현장에 적용하여 싱크 문제 개선에 대한 검증을 수행했다.
최근 자동차 산업에서 전기 모터 연료 전지에 대한 수요가 급증했으며, 연료 전지 케이스로 사용되는 사각형 알루미늄 캔에 대한 수요 또한 증가하고 있다. 직사각형 배터리 케이스의 바닥에 있는 에어 벤트는 비정상적으로 높은 압력이 발생할 때 미리 압력을 방출하여 큰 폭발을 방지하는 역할을 한다. 직사각형 컵 배터리 케이스는 6 단계의 다단계 딥 드로잉으로 외형을 만들고 직사각형 배터리 케이스와 용접하여 벤트 부품을 제작해왔다. 그러나 본 연구에서는 직사각형 케이스의 바닥면에 공기 벤트 형상을 직접 추가 하는 연구를 수행하였다. 단조의 초기 형상으로는 사각 컵 다단식 딥 드로잉 성형 해석에서 추출한 두께와 형상을 이용한 유한 요소 해석 기법을 사용 하였다. 그 결과, 예측 정밀도가 향상되고, 배부름 및 파단 등의 결함을 미리 예측할 수 있었다. 초기 분석 결과를 토대로 두 가지 단조 형상이 후보로 제시되었고 성형 해석을 통해 최적의 단조 형상을 결정 하였다. 이러한 결과를 바탕으로 금형을 제작하고 실제 결과와 분석 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.
Titanium alloy has been in the spotlight as a core material in high-tech industries that require high strength and light weight because it has excellent strength and corrosion resistance and strength is higher than that of steel. Therefore, in various industries, existing steel products are intended to be replaced with titanium alloys. Titanium alloys can cause cutting tool breakage during cutting, and heat generated during cutting does not dissipate, accumulates in tools and workpieces, resulting in large wear and tear on thin workpieces. In addition, since titanium alloy is a metal with high chemical activity, the wear of the tool becomes more severe when the cutting speed is high, so machining of titanium bolt through cutting is very disadvantageous in terms of productivity. Therefore, the production of bolts using titanium alloys is being produced through a forging process to improve productivity and product quality. In this paper, hot forging molding analysis was performed on bolts used for fastening automobile parts using Ti-6Al-4V alloy, which is the most commonly used titanium alloy.
자동차용 LPI 연료필터 하우징의 냉간단조 공정에 대한 성형해석을 수행하였다. 변형과 하중의 분배를 고려하여 금형과 시제품을 제작하였다. 또한 기존 모델과 신규 모델의 유동 특성을 분석하기 위하여, 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과, 두 모델은 동등한 압력강하량을 나타내었다. 기존 제품 대비, 상부 하우징은 16 g, 하부 하우징은 30.5 g이 감소하여, 총 46.5 g의 중량이 감소하였다. 안정성을 검증하기 위해서 기밀시험 및 내압시험을 수행하였으며, 시험 기준을 만족하였다.
This paper is concerned with the analysis of material flow characteristics of stepped rod forming. The analysis in this paper concentrated on the evaluation of the design parameters for deformation patterns of tube forming, load characteristics, extruded length, and die pressure. The design factors such as punch nose radius, die corner radius, friction factor, and punch face angle are involved in the simulation. The stepped rod forming is analyzed by using a commercial finite element code. This simulation makes use of stepped rod material and punch geometry on the basis of punch geometry recommended by International Cold Forging Group. As radius ratio is large, forming load was reduced but extruded length ratio was increased.
In this paper, experimental and numerical study on a combined sheet metal forming and plate forging of a seal part of a passenger car's hub bearing is conducted to develop the new process of which target is to remove machining process by plate forging and to achieve near-net shape manufacturing. The previous process of a sheet metal forming inevitably needed a machining process for making stepped sheet after conventional sheet metal forming in a progressive way. The stepped sheet is intended to be formed by plate forging in this study. Through the systematic way of developing the combined forming process using solid elements based-elastoplastic finite element method (FEM), several conceptual designs are made and an optimized process design in terms of geometric dimensioning and tolerance of straightness of the thin part is found, which is exposed to bending in metal forming of axisymmetric part. The predicted straightness measured by the slope angle of the tilted thin region is compared with the experimental straightness, showing that they are in a good agreement with each other. Through this study, a systematic approach to optimal process design, based on elastoplastic FEM with solid elements, is established, which will contribute to innovating the conventional small-scaled sheet metal forming processes which can be dealt with by solid elements.
The scale of dendritic structure of a cast preform plays a key role in determining the mechanical properties of cast/forged products. In this study, casting experiments are carried out to reduce dendrite arm spacing (DAS) to smaller than 20 ${\mu}$m by increasing cooling rate of the mold and then to spheriodize dendritic structures by addition of alloying elements such as Zr and Ti-B. From the casting experiments, appropriate casting conditions for producing the cast preform of a motorcycle connecting rod are obtained. To obtain fine microstructures of the cast preform, mold temperature must set to be low whilst cooling rate being high. When cooling rate is 10 $^{\circ}C$/s, the size of DAS is 17.4 ${\mu}$m. And the degree of spheriodization of a grain in the cast preform is described by aspect ratio, which is defined as the ratio of major and minor radii of an elliptical grain. When 0.5% Zr and 0.24 % Ti+B are added to the molten aluminum alloy, the best aspect-ratio 0.75 is obtained. After forging the cast preform of a motorcycle connecting rod, the microstructure and mechanical properties of the cast preform are compared with those of the cast/forged product. Cast/forged products are superior in microstructure and in mechanical properties such as ultimate strength, elongation, and hardness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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