적합성형조건을 이용한 단일과정 수평식 링 압연공정 설계
Design of pure-radial ring rolling process by using advanced feasible forming condition
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초록
본 연구에서는 단일과정 수평식 링 압연공정의 대표적인 형상 결함인 링 퍼짐 및 어미 현상을 최소화하기 위한적합성형조건을 개발하였다. 이를 위해 각 롤의 움직임을 제어하기 위한 수학적 모델이 제시되었으며, 맨드렐 이송속도를 기반으로 한 단일과정 수평식 링 압연공정의 적합성형조건이 정의되었다. 제안된 적합성형조건의 유효성은 대형 링압연공정의 3차원 유한요소해석을 통해 검증되었다. 해석 결과, 설계된 공정 조건하에서 균일한 소성변형거동이 나타났으며 링 퍼짐이 상대적으로 감소되어 링 치수정밀도가 개선되었다. 개선된 적합성형조건을 이용해 결정된 맨드렐 이송속도는 성공적인 링 압연 공정 설계에 권장된다.
Abstract
In this study, we derived an advanced feasible forming condition for reducing ring spreads and fishtail defects during the pure-radial ring rolling process. First, the forming condition was determined from mathematical correlations among the main roll and mandrel, and the reasonable range of extreme mandrel feed rates. Then, to verify the proposed condition, we conducted finite element (FE) simulations by developing reliable 3D-FE models using Forge, a commercial FE software package. Simulation results showed that the new process presented relatively uniform deformation behavior and reduced ring spreads. The median value of the mandrel feed rate range, determined using the advanced feasible forming condition, improved forming process design, considering reduced ring spreads and uniform plastic deformation.
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