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압출가공의 이론 및 해석

전문가 제언: ○ 압출가공법은 일반적으로 압출기에 다양한 제품의 단면형상을 갖는 공구인 다이스를 설치, 다이스에 소재를 삽입시키고 후방으로부터 높은 압력으로 피가공재를 밀어내어 제품을 길게 뽑는 것이다. 다이스의 구조는 대략 경사진 홀로 형성되며 피가공재의 삽입구가 크고 최종 출구는 제품형상과 동일한 경사면 구조로 이루어진다.

○ 고정밀도 고품질 제품의 생산에는 정확한 다이스 설계가 필수다. 단면형상이 단순한 L, H, I 형상일 경우는 다이스설계가 간단하지만, 벌집모양(honey comb)이나, 파이프 형상일 경우는 다이스 내부의 컨테이너부에 브리지를 설치해야 하고, 브리지가 있는 경우에는 피가공재가 브리지를 통과한 후 출구 전에서 재료접합이 이루어져야 하는데 이때에 접합부에 불순물이 존재하거나 접합력이 부족하면 접합 불량에 의한 제품불량으로 이어진다.

○ 이들 문제를 해소하기 위하여 과거는 실험적 방법을 많이 사용하였으나 실험적 방법은 신뢰성은 높지만 많은 시간과 인력을 필요로 할 뿐만 아니라 시행착오가 많아 비경제적이다. 따라서 최근에는 이론해석법을 많이 활용하고 있다.

○ 이론해석에는 유한요소법과 경계요소법이 있다. 유한요소법은 해석결과의 신뢰도는 높지만 소요시간이 많이 들고 대형 컴퓨터 사용이 필수이며, 높은 전문성을 요하므로 활용도가 떨어진다. 따라서 복잡형상을 갖는 해석에는 경계요소법이 유효하다.

○ 경계요소법의 상계해, 특히 UBET(Upper-Bound Element Technique)법은 소성변형 이론을 숙지한 사람이면 활용할 수 있을 뿐 아니라 해석소요 시간도 짧고, 변형이 심한 부분만 요소분할수를 많게 하여 이 부분만 해석 정밀도를 높이는 방법이 가능하며, 개인용 컴퓨터로도 해석할 수 있어 중소기업에서도 접근이 가능하다. 따라서 압출재료의 치수정밀도를 높여 고품질화 하는 데 UBET법을 활용할 것을 추천한다.

저자: M. HOSHINO
자료유형: 학술정보