구형 압력용기의 초소성 성형 공정에서 두께변화 예측에 관한 이론해석

초소성 공정을 이용하여 구형 압력용기를 제작하는 경우 두께와 구형의 형상은 일정하지 않고 성형공정이 진행함에 따라 변하게 된다. 본 연구에서는 공정과정 동안 발생하는 초기 블랭크의 두께변화 예측을 이론적으로 해석하였다. 두께변화 예측을 위한 이론적인 모델은 Kuglov 등이 적용한 박막이론을 사용하였으며 요구되는 최종 두께를 얻기 위한 초기 블랭크의 두께, 블랭크의 균일한 변형을 얻기 위한 시간에 따른 압력 프로파일, 각 성형단계에서 위치에 따른 두께분포 및 시간에 따른 두께분포를 결정하였다. 공정 단계 전반에 걸쳐서 적용 모델 및 해석 프로그램의 적합성을 문헌의 시험 결과와 비교하여 검증하였다.

When superplastic forming process is employed in manufacturing spherical pressure vessel, the thickness and spherical profile are not constant and varies during the forming process. In the current study, theoretical analysis for the prediction of thickness change was carried out under the consideration of membrane theory which has been employed in Kuglov et. al.'s study. Then the thickness of initial blank to obtain the required thickness at the final forming step, the time vs. pressure profile which yields uniform deformation in blank, and the thickness distribution according to the position at each forming step have been determined. The employed model and the developed analytical code were verified throughout comparing the theoretical predictions at each forming stage with the experimental results shown in literature.