• Transactions of Materials Processing
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.340-347
• /
• 2003

In the rigid-plastic finite element simulation of hot forging processes using hexahedral mesh, remeshing of a flash is important for design and control of the process to obtain desirable defect-free products. The mesh compression method is a remeshing technique which enables the construction of an effective hexahedral mesh in the flash. However, because the mesh is distorted during the compression procedure of the mesh compression method, when it is used in resuming the analysis, it causes discretization error and decreases the conversance rate. Therefore, mesh smoothing is necessary to improve the mesh quality. In this study, several geometric mesh smoothing techniques and optimization techniques are introduced and modified to improve mesh quality. Then, the most adaptive technique is recommended for the mesh compression method.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
• /
• 2018.10a
• /
• pp.641-644
• /
• 2018

열간 자유 단조는 고온으로 가열한 강피에 압력을 가하여 원하는 형상을 빚는 공정이다. 가열로에서 여러 개의 강피를 동시에 가열하며 목표 온도에 도달하면 꺼내어 다음 공정을 진행한다. 이때 가열로에 투입하는 소재의 조합과 후단 공정을 위해 소재를 꺼내는 순서가 가열로의 에너지 효율에 영향을 끼친다. 본 논문에서는 열간 자유 단조의 에너지 효율을 높이기 위한 비용 예측 모형 기반 작업 계획 최적화 방안을 제안한다. 유전 알고리즘을 이용하여 가열로 강피 조합을 최적화하며 각 설비별 작업 할당 규칙에 따라 전체 작업 계획을 수립한다. 시뮬레이션 기반으로 후보 작업 계획을 평가하여 계획을 최적화 하며 이를 위해 각 설비별 공정 소요 시간 및 에너지 사용량 예측 모형을 이용한다. 예측 모형은 공정 데이터를 기반으로 기계 학습 알고리즘을 적용하여 학습한다. 또한 주기적인 재계획을 통해 예측의 불확실성으로 인해 작업의 진행이 계획대로 이루어지지 않는 문제점을 해결하고자 한다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
• /
• v.33 no.5
• /
• pp.365-372
• /
• 2000

Pure $Fe_3$Al alloys with three different compositions of Fe-21.8%Al, Fe-24.1%Al and Fe-27.2%Al were prepared by vacuum induction melting followed by homogenization and hot forging. The long-time oxidation behavior of the prepared alloys was studied at 1073, 1273 and 1473k in air. The oxidation resistance greatly increased with an increase in Al contents. Thin and uniform oxide scales were always formed on Fe-27.2%Al, while thick and fragile oxide scales were formed on Fe-(21.8, 24.1%)Al. Internal oxidation was observed in Fe-(21.8, 24.1%)Al, when oxidized above 1273K. The major oxidation product of all the oxidized alloys was always $\alpha$-$Al_2$$O_3$.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
• /
• 2019.10a
• /
• pp.939-941
• /
• 2019

단조는 강괴를 고온으로 가열하고 원하는 형상으로 만드는 공정이다. 가열로에 강괴를 장입하여 가열하고, 고온의 강괴에 프레스, 절단 공정을 적절히 반복하여 원하는 형상으로 만든다. 형상이 완성된 강괴의 경도 및 강도를 조절하기 위해 열처리 공정을 진행한다. 열처리로에 여러 개의 강괴를 장입하여 가열하기 때문에 에너지 비용이 많이 소모된다. 열처리 공정 비용은 열처리 공정의 종류와 장입되는 강괴들의 특성 및 수량 등에 따라서 결정된다. 열처리로에 장입할 강괴 조합을 최적화함으로써 비용을 최소화시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 비용 예측 모형을 이용하여 열처리로 작업 계획을 최적화하는 방안을 제안한다. 비용 예측 모형은 IoT 인프라를 기반으로 수집한 공정 데이터를 이용하여 학습한다. 다양한 열처리로 작업 계획은 학습한 모형 기반의 시뮬레이션을 통해 평가하여 유전 알고리즘을 기반으로 최적화한다. 최적의 열처리로 작업 계획을 수립함으로써 공정 비용을 최소화하고 에너지 효율을 극대화할 수 있다.

• Transactions of Materials Processing
• /
• v.31 no.6
• /
• pp.344-350
• /
• 2022

Extruded Mg-Bi binary alloys are known to have an undesirable bimodal grain structure containing a large amount of coarse unrecrystallized grains. Accordingly, to improve the microstructural homogeneity of extruded Mg-Bi alloys, it is necessary to promote the dynamic recrystallization (DRX) behavior during hot extrusion. An effective way to promote DRX is an increase in nucleation sites for DRX through a pre-deformation process before extrusion, such as cold pre-forging and hot pre-compression. However, the application of these pre-deformation processes increases the cost of final extruded Mg products because of an increase in energy consumption and decrease in productivity. Therefore, a low-cost new continuous process with high productivity is required to improve the microstructural homogeneity and mechanical properties of extruded Mg alloys without a drastic increase in the entire process cost. This study proposes a new extrusion method using an extrusion billet with a truncated cone shape (i.e., tapered billet) instead of a conventional extrusion billet with a cylindrical shape. When the hot extrusion of a Mg-5Bi alloy is conducted using the tapered billet, the DRX behavior during extrusion is considerably promoted. The DRX fraction and average grain size of the extruded alloy significantly increase and decrease from 65% to 91% and from 225 ㎛ to 49 ㎛, respectively. Consequently, the extruded Mg-5Bi alloy fabricated using the tapered billet has a finer homogeneous grain structure and higher tensile elongation than the extruded counterpart fabricated using the cylindrical billet.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
• /
• 1997.10a
• /
• pp.7-7
• /
• 1997

During sintering of very porous green bodies, as obtained by compaction of hard powders - such as tungsten carbide or ceramics - or by injection moulding, important shrinkage occurs. Due to heterogeneous green density field, gravity effects, friction on the support, thermal gradients, etc., this shrinkage is often non-uniform, which' may induce significant shape changes. As the ratio of compact dimension to powder size is very high, the mechanics of continuum is relevant to model such phenomena. Thus numerical techniques, such as the finite element method can be used to simulate the sintering process and predict the final shape of the sintered part. Such type of simulation has much been developed in the last decade firstly for hot isostatic pressing and next for die compaction. Finite element modelling has been recently applied to free sintering. The simulation of sintering should be based on constitutive equations describing the thermo-mechanical behaviour of the material under any state of stress and any temperature which may arise within the sintering body. These equations can be drawn either from experimental data or from micromechanical models. The experiments usually consist in free sintering and sinter-forging tests. Indeed applying more complex loading conditions at high temperature under controlled atmosphere is delicate. Micromechanical models describe the constitutive behaviour of aggregates of spheres from the deformation of two-sphere contact either by viscous flow or grain boundary diffusion. Such models are not able to describe complex microstructure and mechanisms as observed in real materials but they can give some basic information on the formulation of constitutive equations. Practically both experimental and theoretical approaches can be coupled to identify the constitutive equations. Such procedure has been performed for modelling the sintering of compacts obtained by die pressing of a mixture of tungsten carbide and cobalt powders. The constitutive behaviour of this material during sintering has been described by a linear viscous constitutive model, whose functions have been fitted from results of free sintering and sinter-forging experiments. This model has next been introduced in ABAQUS finite element code to simulate the sintering of heterogeneous green compacts of various geometries at constant temperature. Examples of simulations are shown and compared with experiments.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.10 no.9
• /
• pp.629-635
• /
• 2000

The texture evolution during isothermal forging and subsequent heat treatment in Ti-48.5at%Al-0.6at%Mo alloy was investigated. Especially, in the present study, research interest was focused on the interrelation between lamellar volume fraction and textures varied with the change of heat-treated time and temperature. It was found that texture components having ND┴{302) and TD$\perp${100} with minor TD$\perp${111} were developed by isothermal forging. In addition, when the followed heat-treatment time and temperature increased from $1330^{\circ}C$/10h to $1350^{\circ}C$/20h respectively, both the lamellar volume fraction and the intensity of textures mentioned above also gradually increased. However, the tensile elongation at room temperature decreased oppositely, as the lamellar volume fraction increased. These results suggested that tensile properties of $\gamma$-TiAl with the nearly lamellar microstructure at room temperature were affected more strongly by the microstructural features such as lamellar volume fraction rather than by textures.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.48-48
• /
• 2008

현재 압전재료로써 사용되고 있는 PZT계 세라믹스는 우수한 압전 및 유전특성으로 초음파 센서, 압전변압기, 액츄에이터, 필터, 레조네이터와 같은 여러 응용분야에 널리 사용되어지고 있다. 그러나 납을 60%이상 포함하므로 환경오염에 의하여 그 사용에 대한 규제가 강화되고 있어 최근에는 납을 함유하지 않은 무연 환경친화형 압전세라믹스가 주목받고 있다. 현재 무연 조성 세라믹스에는 텅스텐-브론즈 형, 비스머스 레이어형, 페로브스카이트 형 등이 이으며, 그 중 페로보스카이트 혈을 제외하고는 보통 소성법 조제시 낮은 압전특성을 갖는다. 그러므로 압전특성을 증가시키기 위하여 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark Plasma Sintering), 그러나 이는 무연 세라믹스의 대량생산 과정에서 어려운 문제를 가지고 있고, 저가격 관점에서 볼 때 보통소성법이 보다 바람직하다. 그래서 보통소성법으로 NKN세라믹스의 소결성을 향상 시키고 비교적 높은 압전특성을 얻기 위해서 $LiSbO_3$, $LiNbO_3$, $LiTaO_3$, alkaline-earth(Mg, Ca, Sr, Ba) 등을 첨가한 논문들이 보고되고 있으며, 이러한 재료들의 kp는 대략 0.3-0.4를 나타내고 있다. 따라서, 본 연구에서는 소결온도를 낮추고자 $Ag_2O$를 소결조제로 사용하였고 유전 및 압전특성을 높이고자 소결시간 변화시켜 시편을 제작하여 NKN 세라믹스의 유전 및 압전특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.59-59
• /
• 2008

Pb(Zr,Ti)$O_3$(PZT)는 현재 가장 우수한 압전특성을 가진 압전 재료로써, 압전효과와 역압전효과를 이용한 압전 액추에이터, 압전 트랜스듀서, 센서, 레조네이터 등의 활동에 대한 연구과 활발하게 이루어 지고 있다. 그러나 압전성이 우수한 PZT 세라믹스들은 Pb 성분이 포함되어 있기 때문에 환경오염뿐 아니라, 경제적인 측면에서도 많은 문제점을 가지고 있어 최근에는 유해원소인 Pb를 포함하지 않는 친환경 압전 세라믹스에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. (Na, K)$NbO_3$은 뛰어난 특성을 가지고 있어 Pb를 기본조성으로 하는 압전세라믹스를 대체할 수 있는 대표적인 물질중의 하나로 알려져 있다. 그러나, potassium의 수분과의 반응성과, 소결시 휘발로 인해 높은 소결밀도의 NKN을 제조하기 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 Hot pressing, Hot forging, SPS 등 여러가지 방법을 이용하여 연구가 수행되고 있지만, 고가의 제조공정을 이용해야만 한다. 본 연구에서는 $BaSrTiO_3$의 새로운 고용체를 추가시켜 기본 NKN 조성보다 소결밀도, 유전 및 압전특성을 향상시키고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.258-258
• /
• 2007

KNN계 세라믹스는 $400^{\circ}C$ 이상의 높은 큐리온도와 압전특성을 가져 Pb대체용 소재로 각광을 받고 있고 많은 연구들이 진행중이다. 하지만 potassium의 수분과의 반응성이 강하고 녹는점이 낮아 소결시 K2O의 휘발로 인해 화학양론적인 정확도를 맞추기가 어려운 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 Hot pressing, Hot forging, SPS등 여러 가지 방법을 이용한 연구가 보고되었다. 본 연구에서는 낮은 소결밀도를 향상시키기 위하여 성형압과 성형방법을 달리하여 성형밀도에 따른 소결 밀도와 압전 특성 변화에 대하여 관찰하였다. 넓은 범위의 성형밀도를 얻기 위하여 낮은 성형압을 가할 수 있는 기계적으로 작동하는 press와 높은 성형밀도를 가할 수 있는 유압식 press를 사용하였고, 양산성을 고려하여 일반적인 세라믹 제조공정을 이용하였다.