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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임성한
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수22
이 논문의 연구 히스토리 (4)
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본 논문에서는 에어 서스펜션 Al튜브의 성형을 위해 후방 충격압출 일체
성형공법을 연구하였다.
후방충격압출 공정에서는 두께 설계기준(2.5±0.2mm)을 만족시키는 소재종
류와 공정단계를 선정하기 위하여 Al6061-0, T4, T6 소재, 1단, 2단 공정단
계에 따른 총 6가지 Case로 구분하여 유한요소해석을 진행하였다. 유한요소
해석 결과를 통해서 공정인자 값이 낮고, 두께 설계기준(2.5±0.2mm)을 만족
하는 Al6061-0소재, 2단 공정을 선정하였다.
축관성형은 후방 충격압출 공정의 데이터를 연계하여 유한요소해석을 진행
하였다. 축관율의 범위(Front: 8.17%, Rear: 25.6%)에 따라 Front Air
Suspension Tube는 1단 공정, Rear Air Suspension Tube는 1단,2단 공정으
로 분류하여 유한요소 해석을 진행하였다.
축관율이 적은 Front Air Suspension Tube는 후방 충격압출 공정보다 작
은 공정인자 값이 발생하고, 성형 결과의 형상 오차결과 또한 설계기준
(±0.5mm)을 만족시켰다. Rear Air Suspension Tube의 1단 공정 유한요소
해석결과는 단번에 많은 축관이 발생하였다. 응력집중에 의해 소재유동이 원
활하지 못하여 성형이 실패하였다. 2단공정의 경우 1차 축관성형을 통해
8.6%의 축관을 진행하였고, 2차 축관성형을 통해 17%의 축관을 진행하였다.
축관율이 큰 경우 2단 축관성형이 설계 기준을 만족시키는 결과를 보였다.
벌지 성형은 축관 성형 공정의 결과 데이터를 연계하여 유한요소 해석을
진행하였다. 복잡한 설계안에 대한 벌지 성형을 위해 소재 가열온도와 가스
압력의 범위를 설정하여 9개의 Case로 분류하여 성형해석을 진행하였다. 성
형해석 결과로 동일한 온도조건에서 압력이 높고, 동일한 압력조건에서 소재
가열온도가 높을수록 확관율이 상승하는 것을 확인하였다. 결과의 특이점으
로, 소재가열온도가 최대인 550℃, 가스압력 30bar, 40bar일 때 모두 설계기
준(±0.5mm)을 만족시켰다. 동일한 온도조건에서 설계기준을 만족하는 55
0℃,30bar의 가스압력을 성형조건으로 선정하였다.
유한요소 해석결과로 선정된 공정조건의 검증을 위해 각 공정 별 성형을
진행하였다. 실제 성형제품과 설계안의 비교를 진행하기 위해 3D스캐닝을
진행하였고, Front, Rear Air Suspension Tube의 후방 충격압출 제품의 형
상오차는 최대 0.5mm, 0.18mm로 확인하였다. 축관성형 제품의 최대 형상오
차는 최대 0.42mm, 0.25mm로 확인하였고, 벌지 성형 제품의 확관 영역 최대
형상오차는 0.34mm 0.17mm로 확인하였다.
유한요소 해석을 통한 후방 충격압출 일체 성형공정 연구결과에 의해 선정
된 공정조건을 실제 성형 공정조건으로 적용하였다. 실제 성형 적용결과, 설
계기준안을 만족시키는 결과를 확인하였다.
성형공법을 연구하였다.
후방충격압출 공정에서는 두께 설계기준(2.5±0.2mm)을 만족시키는 소재종
류와 공정단계를 선정하기 위하여 Al6061-0, T4, T6 소재, 1단, 2단 공정단
계에 따른 총 6가지 Case로 구분하여 유한요소해석을 진행하였다. 유한요소
해석 결과를 통해서 공정인자 값이 낮고, 두께 설계기준(2.5±0.2mm)을 만족
하는 Al6061-0소재, 2단 공정을 선정하였다.
축관성형은 후방 충격압출 공정의 데이터를 연계하여 유한요소해석을 진행
하였다. 축관율의 범위(Front: 8.17%, Rear: 25.6%)에 따라 Front Air
Suspension Tube는 1단 공정, Rear Air Suspension Tube는 1단,2단 공정으
로 분류하여 유한요소 해석을 진행하였다.
축관율이 적은 Front Air Suspension Tube는 후방 충격압출 공정보다 작
은 공정인자 값이 발생하고, 성형 결과의 형상 오차결과 또한 설계기준
(±0.5mm)을 만족시켰다. Rear Air Suspension Tube의 1단 공정 유한요소
해석결과는 단번에 많은 축관이 발생하였다. 응력집중에 의해 소재유동이 원
활하지 못하여 성형이 실패하였다. 2단공정의 경우 1차 축관성형을 통해
8.6%의 축관을 진행하였고, 2차 축관성형을 통해 17%의 축관을 진행하였다.
축관율이 큰 경우 2단 축관성형이 설계 기준을 만족시키는 결과를 보였다.
벌지 성형은 축관 성형 공정의 결과 데이터를 연계하여 유한요소 해석을
진행하였다. 복잡한 설계안에 대한 벌지 성형을 위해 소재 가열온도와 가스
압력의 범위를 설정하여 9개의 Case로 분류하여 성형해석을 진행하였다. 성
형해석 결과로 동일한 온도조건에서 압력이 높고, 동일한 압력조건에서 소재
가열온도가 높을수록 확관율이 상승하는 것을 확인하였다. 결과의 특이점으
로, 소재가열온도가 최대인 550℃, 가스압력 30bar, 40bar일 때 모두 설계기
준(±0.5mm)을 만족시켰다. 동일한 온도조건에서 설계기준을 만족하는 55
0℃,30bar의 가스압력을 성형조건으로 선정하였다.
유한요소 해석결과로 선정된 공정조건의 검증을 위해 각 공정 별 성형을
진행하였다. 실제 성형제품과 설계안의 비교를 진행하기 위해 3D스캐닝을
진행하였고, Front, Rear Air Suspension Tube의 후방 충격압출 제품의 형
상오차는 최대 0.5mm, 0.18mm로 확인하였다. 축관성형 제품의 최대 형상오
차는 최대 0.42mm, 0.25mm로 확인하였고, 벌지 성형 제품의 확관 영역 최대
형상오차는 0.34mm 0.17mm로 확인하였다.
유한요소 해석을 통한 후방 충격압출 일체 성형공정 연구결과에 의해 선정
된 공정조건을 실제 성형 공정조건으로 적용하였다. 실제 성형 적용결과, 설
계기준안을 만족시키는 결과를 확인하였다.
목차
목 차Ⅰ. 국문초록 ⅰⅡ. 목 차 ⅲⅢ. 표 목 차 ⅵⅣ. 그림목차 ⅶⅠ. 서 론11. 연구배경 11) 차량부품 경량화 12) 에어 서스펜션 13) 후방 충격압출 공법 22. 해외 연구동향 33. 국내 연구동향 44. 연구목표 5Ⅱ. 이론적 배경 61. 후방 충격압출 일체성형공정 62. 유한요소 해석 조건 8Ⅲ. 에어 서스펜션 튜브 111. 에어 서스펜션 튜브 소재 111) 에어 서스펜션 튜브 물성데이터 122. 기초 유한요소 해석 141) 에어 서스펜션 튜브 후방충격압출 설계도면 142) 강소성, 탄소성 유한요소 해석 163) 2D,3D 유한요소 해석 184) Element, 공정단계에 따른 유한요소 해석 215) Element, 공정단계에 따른 유한요소 해석 결과 25Ⅳ. 에어 서스펜션 튜브 후방충격압출 성형해석 291. 후방 충격압출 성형해석 공정조건 292. 후방 충격압출 성형해석 수치적조건 313. 후방 충격압출 Case별 성형해석 32(Front, Rear Air Suspension Tube)1) 후방 충격압출 Case별 성형해석 결과분석 33(Front Air Suspension Tube)2) 후방 충격압출 Case별 성형해석 결과분석 41(Rear Air Suspension Tube)Ⅴ. 에어 서스펜션 튜브 축관 성형해석 481. 축관 성형해석 설계도면 (Front, Rear Air Suspension Tube) 482. 축관 성형해석 공정조건 503. 축관 성형해석 수치적 조건 544. 축관 성형해석 551) 축관 성형해석 결과분석 (Front Air Suspension Tube) 552) 축관 성형해석 결과분석 (Rear Air Suspension Tube) 59Ⅵ. 에어 서스펜션 튜브 벌지 성형해석 661. 벌지 성형해석 설계도면 (Front, Rear Air Suspension Tube) 662. 벌지 성형해석 공정조건 683. 벌지 성형해석 수치적 조건 694. Case별 벌지 성형해석 701) Case별 벌지 성형해석 결과분석 (Front Air Suspension Tube) 712) Case별 벌지 성형해석 결과분석 (Rear Air Suspension Tube) 76Ⅶ. 에어 서스펜션 튜브 성형완성도 평가 811. Front Air Suspension Tube 성형 완성도평가 811)후방 충격압출 금형 형상오차 832)후방 충격압출 성형공정 성형 완성도 평가 853)축관 성형공정 성형 완성도 평가 874)벌지 성형공정 성형 완성도 평가 892. Rear Air Suspension Tube 성형 완성도평가 911)후방 충격압출 금형 형상오차 912)후방 충격압출 성형공정 성형 완성도 평가 933)축관 성형공정 성형 완성도 평가 954)벌지 성형공정 성형 완성도 평가 97Ⅷ. 연구결론 991. 후방 충격압출 성형공정의 연구결과 991) 후방 충격압출 성형공정의 연구결과 992. 축관 성형공정의 연구결과 1001) 축관 성형공정의 연구결과 1003. 벌지 성형공정의 연구결과 1011) 벌지 성형공정의 연구결과 1014. 후방 충격압출 일체 성형공정의 최종 연구결과 1021) 후방 충격압출 일체 성형공정의 최종 연구결과 102참고문헌 103영문요약 107
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