부산대학교 소성공정해석 PAM-STAMP 보고서

문서 내 토픽

1. 재료 물성 및 항복조건

SPFC 440 재료의 물성값으로 탄성계수(E) = 210GPa, R-value = 1.36을 사용. 항복조건식은 Krupkowsky law를 적용하여 0.748(0.0084 + ε)^0.18로 정의. 재료의 기계적 특성을 정확히 파악하기 위해 Hollowmon law 등 다양한 항복조건식을 검토하여 최적의 모델을 선택.
2. 금형 설정 및 성형 조건

최종 금형조건으로 스트로커 100mm, 홀더력 125ton을 설정. 금형 구성요소는 Punch, Blank holder, Locator pin 1~8 등으로 구성되며, 초기 상태(state1)의 blank를 기준으로 성형 진행. 이러한 조건들은 성형 품질과 파단 방지에 중요한 역할.
3. 성형한계도(FLD) 및 파단 분석

성형 후 Thinning과 FLD(Forming Limit Diagram)를 분석하여 파단 발생 부위를 파악. FLD의 아래쪽 영역은 안정적이나 윗쪽 영역에서 파단 발생. 빨간색으로 표시된 부분에서 실제 파단이 발생하였으며, 이는 성형한계를 초과한 변형이 진행되었음을 의미.
4. 성형 진행 과정 및 접촉력 분석

성형 진행 과정에 따른 Contact force를 모니터링하여 금형과 재료 간의 상호작용을 분석. 이를 통해 성형 과정의 각 단계에서 발생하는 응력 분포와 변형 거동을 파악하고, 파단 발생 메커니즘을 규명하는 데 활용.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 재료 물성 및 항복조건

재료의 물성과 항복조건은 금속 성형 공정의 기초를 이루는 핵심 요소입니다. 정확한 응력-변형률 곡선 측정과 항복 기준의 선택은 성형 시뮬레이션의 신뢰성을 직접적으로 결정합니다. Von Mises, Hill, Barlat 등 다양한 항복 기준이 존재하며, 재료의 이방성 정도에 따라 적절한 기준을 선택해야 합니다. 특히 고강도강이나 알루미늄 합금 같은 현대 경량 재료들은 복잡한 물성 거동을 보이므로, 온도와 변형률 속도에 따른 물성 변화를 정확히 파악하는 것이 중요합니다. 이는 성형성 예측과 공정 최적화의 출발점이 됩니다.
2. 금형 설정 및 성형 조건

금형 설정과 성형 조건은 최종 제품의 품질과 생산성을 결정하는 중요한 변수입니다. 금형의 형상, 간극, 모서리 반경, 그리고 블랭크 홀더력, 펀치 속도, 윤활 조건 등이 성형 결과에 미치는 영향은 매우 큽니다. 이들 인자들 간의 상호작용을 이해하고 최적화하는 것이 필수적입니다. 특히 복잡한 형상의 부품 성형에서는 수치해석을 통한 사전 검토가 비용 절감과 품질 향상에 크게 기여합니다. 현장 경험과 시뮬레이션의 결합이 효율적인 금형 설계를 가능하게 합니다.
3. 성형한계도(FLD) 및 파단 분석

성형한계도는 재료가 파단 없이 성형될 수 있는 변형 영역을 나타내는 중요한 도구입니다. FLD는 주변형률의 조합에 따라 안전 영역과 위험 영역을 구분하여 성형성을 평가합니다. 정확한 FLD 측정과 해석은 성형 불량 예측에 필수적이며, 재료의 미세조직, 두께, 온도 등에 따라 변합니다. 파단 분석을 통해 성형 공정 중 발생하는 문제점을 진단하고 개선 방안을 도출할 수 있습니다. 현대적 접근법으로는 손상 모델을 활용한 수치해석이 실험적 FLD 측정을 보완하고 있습니다.
4. 성형 진행 과정 및 접촉력 분석

성형 진행 과정의 상세한 분석은 공정 안정성과 제품 품질 확보에 필수적입니다. 펀치 하강에 따른 재료의 유동, 변형률 분포, 응력 상태의 시간적 변화를 추적함으로써 성형 메커니즘을 이해할 수 있습니다. 접촉력 분석은 금형과 재료 간의 상호작용을 정량화하여 마찰, 윤활, 마모 등을 평가하는 데 중요합니다. 블랭크 홀더력, 펀치력, 다이 반력 등의 변화 추이는 성형 상태를 진단하는 지표가 되며, 이를 통해 공정 조건 최적화와 금형 설계 개선이 가능합니다. 실험과 시뮬레이션의 비교 검증이 신뢰성을 높입니다.