이종재료 접합을 위한 Self-Piercing Rivet의 단조공정설계
Forging Process Design of Self-Piercing Rivet for Joining dissimilar Sheet Metals
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초록
SPR(Self-piercing rivet)은 판재 접합법으로서 스틸과 알루미늄 합금 등의 이종재료 접합에 사용되고 있다. 접합 공정은 피어싱을 포함한 소성변형이 함께 이루어진다. 프레스에서 펀치의 아래에 있는리벳은 상부판재를 피어싱하고 하부 판재와 기계적으로 맞물리며 소성변형되어 결합된다. 본 논문에서는SPR을 제작하기 위한 단조공정을 설계하였고, 이를 위하여 상용 유한요소해석 코드인 DEFORM-2D를 이용하여 해석하였다. 리벳 제작을 위한 단조공정의 설계에서 공정 순서, 성형성, 단조하중, 응력과 변형률분포 등을 조사하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 통하여 적합한 단조공정을 설계하였다. 설계된 공정은 업세팅, 헤드부 성형, 후방압출, 두 번째 챔퍼링의 네 단계로 구성된다. 그리고 단조공정에 대한 시뮬레이션결과는 같은 조건을 적용한 실험 결과를 통하여 검증하였다.
Abstract
Self-piercing rivet is sheet joining method. It is being used more to join aluminum alloy sheets. Self-piercing riveting is a large-deformation process that involves piercing. The self-piercing rivet, under the press from the punch, pierces the top sheet and forms a mechanical interlock with the bottom sheet. In this study, forging process was designed for manufacturing self-piercing rivet. The forging process has been simulated by using commercial FEM code DEFORM-2D. In simulation of forging process for manufacturing rivet, process sequence, formability, forging load, and distributions of stress and strain were investigated. The suitable forging process could be designed by comparisons of simulation results. The developed process consists of four stages: upsetting, first chamfering, back extrusion, and second chamfering. The simulated results for forging process were confirmed by experimental trials with the same conditions.
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