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소성가공용 공구 · 소재변형과 손상 및 파괴 예측의 고정밀화

전문가 제언: ○ 소성가공에 있어 재료의 소성유동 해석시뮬레이션 수법에는 변형을 일으키는 부위의 다수요소분할 모델을 사용하는 유한요소법(FEM)과 상계해(上界解)나 하계해(下界解)를 적용하는 경계요소법이 있다. 소성변형 해석에는 일반적으로 유한요소법이 많이 사용되고 있지만 상계해의 경계요소법(UBET: Upper Bound Elemental Technique)도 사용되고 있다.

○ 유한요소법은 변형부위의 실 변형부위나 그렇지 않은 부위 모두에 대하여 다수의 요소로 분할 해석하기 때문에 대용량의 전산기가 필요할 뿐 아니라 계산시간도 많이 들기 때문에 대규모적 전문성을 필요로 하지만, 상계해의 경계요소법은 변형부위 중에서 실 변형부위는 해석 정밀도를 높이기 위해 분할 수를 많이 하고, 그렇지 않은 부위는 소수로 분할하여 해석 할 수 있기 때문에 용량이 적은 전산기(P.C)로도 해석이 가능할 뿐 아니라 소성가공 이론과 요소법에 대한 기초지식만 있으면 활용이 가능한 수법이다.

○ 그러나 최근 전산기의 성능향상으로 소성해석에 유한요소법의 사용이 확대되고 있으나 상계해의 경계요소법의 활용은 적다. 따라서 해석의 경제성이나 실 변형부위의 정밀도 향상을 위해서는 상계해의 경계요소법 활용도 검토해 보는 것이 소성가공 이론 이해에도 도움이 될 것으로 생각된다.

○ 소성가공용 공구의 파괴와 수명예측에 음향탐지법(AE: Acoustic Emission)을 사용하는 것은 음향검출 방법에 따라 그의 정밀도가 변화될 가능성이 크므로 상당한 주의가 필요하다. 최근 소성가공용 공구 뿐 아니라 절삭공구에서도 장수명화를 위한 공구표면 코팅법으로 기상증착법의 물리증착법(PVD: Phsical Vapor-Deposition)이나 화학증착법(CVD: Chemical Vapor-Deposition)등을 사용하고 있어 공구사용 중 가공력에 의해 코팅표면재가 분리되는 것을 조기에 발견할 수 있는 파괴 예측법이 개발되어 실 생산에 적용되고 있다. 절삭가공에서의 공구수명은 슐레징거(Schlesinger)법을 사용한다.

저자: Kunio HAYAKAWA
자료유형: 학술정보