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프레스 퀜칭 유한요소 해석에 의한 자동차용 드라이브 플레이트 제조 공정 최적화
이명규(M.G. Lee),김성준(S-J. Kim),곽은정(E.J. Kwak),강경필(G.P. Kang) 한국소성가공학회 2010 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.5
본 연구에서는 프레스 퀜칭 공정에서 고려되어야 하는 여러 공정 변수 중 하중, 냉각채널의 크기, 위치 및 개수, 냉각 시간이 성형 및 냉각공정 후 부품의 성능에 미치는 영향을 유한요소 해석을 통하여 알아보았다. 공정변수 이외에도 특히 상변태 시에 발생하는 소성변형이 부품의 치수변화에 미치는 영향에 대한 해석을 제공하였다. 열역학 및 상변태에 기반한 유한요소 해석결과 본 연구에서 선택한 자동차 부품인 드라이브 플레이트의 경우 벤딩 부위에서 접촉이 우선적으로 나타나고 이에 따라 마르텐사이트의 변태가 다른 지점보다 먼저 시작되어 이때 발생하는 체적변화가 다른 부위의 접촉 양상을 불량하게 만들 수 있다는 것이 발견되었다. 또한, 변태소성변형이 냉각 후 잔류응력을 감소시켜 스프링백 값을 낮춤을 확인하였다. 비록 단순한 형태의 부품에 대한 해석을 수행하였지만, 본 연구 결과는 향후 복잡한 제품의 프레스 퀜칭 해석 시 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다. Finite element (FE) simulation based on thermo-mechanical constitutive equations is introduced to study the effect of various parameters on properties of final hot press formed product. The FE analysis considers the phase transformations occurring during the hot forming and subsequent quenching. The thermo-mechanical parameters are obtained from the commercial software JMatPro® with calibration by published data. The model part is the drive plate which is installed in the automotive transmission and delivers a torque to an engine and the sheet material is typical boron added steel for the hot press forming. Several process parameters including punch load, location, number and size of cooling channels and quenching time are chosen to investigate how the final part satisfies the manufacturer"s specifications such as hardness (or higher volume fraction of martensite) and flatness (lower springback). Besides the process parameters, the effect of phase transformation plasticity is also analyzed especially on the springback after hot press forming.