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단조금형의 수명 예측

전문가 제언: ○ 단조작업에 사용하는 금형의 마모와 파손과 관련된 탄소성 응력, 열분석과 미세 조직 분석, 변형, 그리고 잔류응력 등의 거동을 예측하고 분석하는 데 유한요소법을 이용하고 수치계산법을 포함하는 전산시뮬레이션 프로그램 기술이 폭넓게 이용되고 있다.

○ 금형의 수명을 길게 하고 신뢰성을 높이기 위해 레이저 조사, 경질막 코팅 등과 같은 표면개질 처리가 행하여지고 있다. 따라서 전산시뮬레이션 프로그램을 이용하여 금형의 마모와 파손거동을 분석할 경우에는 표면개질 처리의 효과를 함께 고려해야 한다.

○ 작업 중에 파손되어 수명이 단축된 대형의 열간 단조용 금형을 육성용접으로 재생하면 수천만 원에 이르는 신규 금형의 제조비용과 1개월 이상 소요되는 금형 제작기간을 절약할 수 있다. 또한 재생된 금형의 사용수명은 원래의 금형보다 수배에 달한다. 이와 같은 재생금형의 사용수명을 전산시뮬레이션을 이용하여 정밀하게 예측하고 그 결과를 단조작업 현장에 적극적으로 활용할 필요가 있다.

○ 현재 전산시뮬레이션 프로그램 기술은 컴퓨터의 성능이 획기적으로 개선되면서 원자단위 거동을 이해하기 위한 연구에 광범위하게 사용되고 있으며, 소재/소자의 규모가 나노 스케일로 작아지면서 그 연구 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 미국과 일본, 유럽에서는 단조작업, 열처리 작업 등에 대한 전산시뮬레이션 연구개발이 체계적으로 진행 중이며, 국제학술대회 등을 통해 연구결과들이 많이 발표되고 있다.

○ 이와 같은 해외의 활발한 연구활동을 볼 때 국내의 기술개발은 부진하다. 따라서 국내 기계류부품의 품질을 확보하고 대외경쟁력을 높일 수 있도록 단조작업과 열처리공정을 포함하는 생산기반기술 분야에 대한 전산시뮬레이션 프로그램 연구개발 수준을 향상시키도록 관련되는 산학연 단체들이 적극적으로 연구개발에 참여해야 하며, 이에 대한 국가의 적극적인 지원과 육성이 필요하다.

저자: Shinichiro Fujikawa
자료유형: 학술정보