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튜브 굽힘 성형기술의 발전 및 경향

전문가 제언: ○ 튜브 굽힘 부품은 많은 수량과 다양성을 가진 주요구성 요소 중의 한 종류로서, 증가하는 요구사항을 만족하는 재료와 구조적 측면에서 모두 경량 고강도 제품이다. 튜브 굽힘은 항공, 조선, 자동차 에너지 및 의료 같은 많은 고급산업에 널리 사용되고 경량제품 성형을 위한 주요 생산기술의 하나가 되었다.

○ 이 글은 굽힘 특성과 다양한 결함을 통해 튜브 굽힘의 공통적 문제에 대한 연구의 진보가 안 둘레에서 주름 불안정, 바깥 둘레에서 벽 얇아짐(크랙), 스프링 백 현상, 단면변형 성형한계 및 공정/공구 설계/최적화에 관해 요약하였다. 현재 개발된 굽힘 기법의 일부 장단점이 검토되었고, 항공과 우주분야에서 변형하기 어려운 경량재료를 갖는 고성능 튜브 굽힘 부품의 긴급한 요구를 고려하여 개발경향과 대응과제를 정확하고 고능률 튜브 굽힘 변형을 위해 제시하였다.

○ Φ14x1.35x42와 Φ20x1.9x60의 두꺼운 벽 두께 티타늄합금 튜브의 회전 인발 굽힘에서 벽 두께, 단면 뒤틀림 및 스프링 백 각도의 예측 정확도가, 재료의 응력 차이 효과를 반영한 굽힘의 바깥 쪽 인장응력 영역에 인장 강도를, 굽힘의 안쪽 압축응력 영역에 압축강도를 적용한 제안된 FE 모델이 축 방향 인장시험에서 얻은 재료성질만 적용한 종전의 FE 모델과 비교하여 각각 21%, 25% 및 17% 개선되었다.

○ POSCO 기술연구소 이 호국 등은 로타리 인발 굽힘을 FE 모델링하여 타원형 튜브의 굽힘 특성을 조사하였다. 하이드로포밍에 의한 자동차 부품 제조에 원형 튜브가 주로 사용되고 있지만 굽힘 공정에 맨드릴을 사용하지 않을 경우 심하게 함몰되는 경향이 발생한다. 예비성형 공정에서 단면이 타원으로 성형된 부품의 경우 주어진 굽힘 공정에 적정한 종횡비를 선택함으로써 굽힘 품질을 원형 품질보다 크게 향상시킬 수 있었다.

○ 항공과 우주항공 등 우리나라의 차세대 고부가 가치 산업에서 티타늄 합금과 고강도 함금 튜브 굽힘 부품의 주름, 벽 얇아짐, 단면 찌그러짐 및 스프링 백 등의 예측과 제어는 결정적으로 중요하므로 예측 및 제어를 위한 이론적 연구가 대학과 연구소에서 활성화 되어야 한다.

저자: Yang He et al,
자료유형: 학술정보