• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.96-113
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• 2011

녹색기술 및 친환경 공정의 필요성이 급증함에 따라 재료이용률 향상을 지향하는 차세대 압출공정의 대두가 필요하게 됨에 따라 유압 CNC(Servo) 제어를 이용한 가변단면 압출기술을 개발하게 되었다. 이러한 가변단면 압출(Varied section extrusion, VSE)기술은 공정 중에 압출구를 빠져 나가는 소재의 단면 형상을 변화시켜 재료이용률을 향상을 도모하였으며, 후가공 공정의 생략도 가능하여 국내 압출업체의 생산원가 절감 및 글로벌 기술경쟁력 확보에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 아직은 소수의 선진국에서 시도한바 있으나 양산품 적용에는 생산원가 및 생산속도, 상품성 등에 문제가 있어 자동차 부품 적용에 한계를 보이고 있는 기술이다. 따라서 본 연구팀이 가변단면 압출용 금형을 포함한 최적의 압출공정 및 양산성 문제의 해결점을 거의 확보하고 있는 단계로 세계를 선도하는 리딩기술(Leading technology)을 보유하게 됨으로써 국가의 기술경쟁력 향상에 중요한 역할을 수행할 수 있을 것이다. 본 연구의 내용을 요약하여 정리해 보면 첫째로는 CNC 제어 가변단면 압출공정에 대하여 자세하게 소개하고 특징 및 장 단점을 설명하였으며, 자동차 부품군에로의 적용에 많은 이점들을 갖고 있음을 설명하였다. 두 번째로는 가변단면 압출을 위한 이동 금형(Moving die)부품을 갖는 구조의 압출금형에 관하여 기존의 압출금형과 비교하여 설명하였으며, 가변단면 압출용 금형의 구조 및 메커니즘의 최적화를 이루고자 하였다. 세 번째로는 가변단면 압출공정을 실현하기 위한 CNC 제어 압출시스템에 대하여 간략히 설명하였다. 네 번째로는 자동차 부품 적용을 위한 정밀 압출공정으로서 가변단면 압출공정에 대하여 유한요소해석을 통하여 가변단면 압출공정 변수 및 금형 변수 등에 대한 엄격한 검토를 선행적으로 수행하여 양산성 확보를 위한 정보들을 분석 정리하였다. 끝으로는 세 가지 단면형태를 갖는 가변단면 압출제 시제품에 대하여 CNC 제어 가변 단면 압출공정의 상용화 가능성을 확인 적용성 검토를 완료하였다. CNC 제어 가변단면 압출기술은 압출공정에 있어서 많은 경험과 기술적 검토가 선행되어져야 하는 고부가가치 성형공정으로써 재료 이용률을 획기적으로 향상시킬 수 있는 압출공법으로 향후 자동차 부품 뿐만아니라 다양한 알루미늄 제품군에 적용이 가능하다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.299-305
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• 2010

가변성형 공정에서 동일한 크기의 성형펀치 배열로 구성된 가변금형을 이용하는 경우 펀치의 크기가 일정하여 성형 가능한 곡률 반경이 제한되기 때문에 비교적 유연성이 낮다. 이에 본 연구에서는 가변금형의 유연성을 높이기 위하여 분할가변금형에 대한 개념을 제안하였다. 임의의 성형면을 형성하기 위하여 두 가지 크기의 펀치로 구성된 펀치 블록을 착안하였다. 상대적으로 큰 곡률 반경을 갖는 성형영역에 대해서는 크기가 큰 펀치 블록을 적용하였으며, 작은 곡률 반경을 갖는 성형영역에 대해서는 작은 크기의 펀치로 구성된 펀치 블록을 적용하였다. 해석적 연구를 토대로 성형된 제품의 단면 형상을 비교하였으며 이로부터 서로 다른 크기의 펀치 블록을 조합하여 구성한 분할가변금형을 이용한 판재의 성형공정이 비교적 복잡한 곡률 반경 분포를 갖는 곡면 가공에 적합함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.35-41
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• 2013

금형온도는 사출성형시 수지의 유동특성이나 성형품의 변형에 영향을 미치는 중요한 변수로서, 고온의 수지 주입과 냉각회로에 주입되는 냉각수의 영향을 받아 사출 사이클이 반복될수록 온도의 상승과 하강이 반복되는 주기적인 변화특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 금형 냉각회로에 저온과 고온의 유체를 번갈아 주입하는 가변 금형온도 제어기법을 적용하여 성형전에는 금형온도를 높게 유지하고 성형후에는 낮게 유지함으로써 사출성형시 품질과 생산성을 동시에 높일 수 있는 연구를 수행하였다. 특히 열전달-유동해석을 연계한 다중사이클 사출성형 과도해석을 수행하여 수지와 금형, 냉각수간의 과도적인 온도변화를 수치적으로 고찰하였고, 기존 냉각방법과의 해석결과를 비교하여 제안된 가변 금형온도 제어기법의 가열 및 냉각과정에서의 효율성을 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.549-556
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• 2010

가변성형공정에서는 형상 변형이 가능한 가변금형의 성형면을 고르게 형성하기 위하여 일반적으로 우레탄, 고무 등 같은 탄성체 패드를 가변금형과 소재 사이에 삽입하여 이용한다. 이에 본 연구에서는 이러한 탄성패드가 성형성에 미치는 영향에 대한 조사를 위하여 탄성체의 경도 및 두께를 주요 변수로 고려한 수치해석적 연구를 수행하였다. 탄성패드 소재로는 우레탄을 이용하였으며, 이의 물성 획득을 위한 압축시험을 수행하였고, 초탄성체 재료 모델로 가정하여 가변성형공정해석에 적용하였다. 탄성체의 경도와 두께의 변화에 따른 해석 결과로부터 성형 정확도를 조사하기 위하여 주방향의 단면형상을 비교하였으며, 목적형상에 대한 오차를 비교하였다. 이로부터 가변성형공정에 이용되는 탄성 패드가 적절히 선정되어야 함을 확인하였으며, 패드의 경도 및 두께 선정에 대한 기준을 제안하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권6호
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• pp.29-35
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• 2020

Transition Nozzles are used in industrial air-cooled heat exchangers and widely used in industrial sites as an important component in the heat energy transfer between a heat source and an actuating fluid. There is a worldwide demand for transition nozzles with various materials and shapes, depending on the use environment. This paper aims to improve the transition nozzle forging process suitable for the production of many varieties using Steps 1 to 6 of the TRIZ Methodology for Problem Solving. By utilizing the TRIZ Methodology, this study derives a method to design a variable mold, which is more efficient and can reduce costs compared with having to use several molds. To verify the suitability of the methods derived using the TRIZ technique, a forging analysis is performed on a transition nozzle using DEFORMⓇ, a commercial program for plasticity analysis, and the nozzle material is evaluated for damage as a result of deformation of the transition nozzle thickness. The derived methods can be applied to transition nozzle formation equipment to improve the efficiency of the formation process.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.275-278
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• 2007

In family mold, defects are frequently occurred by an excessive packing the smaller volume cavity during molding. Although runner size could be optimized by CAE analysis or experimental data, the filling imbalance is hardly avoided in the actual injection molding process by various means. Before this study, we developed a variable-runner system for balancing the cavity-filling for three resins (ABS, LDPE, and PA66) in the family-mold, and examined the effect of cross-sectional area reduction of a runner in the system. In this study, we examined the conditions of the pressure and temperature in the system with a CAE analysis. We also analyzed the influence of the rheological characteristic of resins to the balancing-capability of the system in order to help mold designers easily adopt the variable-runner system to their design.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.281-284
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• 2009

Flexible forming process for sheet metal using reconfigurable die is introduced based on numerical simulation. Numerical simulation of sheet metal forming process is carried out by using flexible dies model instead of conventional matched die set. Elastic cushion which has high resilience behavior from excessive deformation are inserted between forming punches and blank material for smoothing the forming surface which has discrete due to characteristics of the flexile die. As an elastic cushion, urethane pads are utilized using hyperelastic material model in the simulation. Formability in view of surface defect such as onset of dimple is compared with regard to various punch sizes. Consequently, it is confirmed that the flexible forming process for sheet material has appropriate capability and feasibility for manufacturing of smoothly curved surface instead of conventional die forming process.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1623-1630
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• 2010

본 연구에서는 자동차용 시트 리클라이너의 주요 부품인 섹터투스 결합부의 롤오버 저감을 위한 효과적인 성형 방법을 제시하였다. 기존의 성형 공정에 의하여 발생한 과도한 롤오버 때문에 섹터투스 내측기어와 결합 부품인 폴투스 외측기어 간의 정확한 결합이 이루어지지 않아 승차감 및 안전성이 저하된다. 따라서 성형 시, 소재를 롤오버 측으로 유동시켜 롤오버량을 최소화 해야 하며, 이를 위하여 국부 돌기형 다이, 코이닝 펀치를 이용한 방법 및 가변 역클리어런스를 통한 롤오버 저감 방법에 대해 유한요소해석으로 비교 평가 하였고, 이를 검증하기 위해 금형 제작 및 실험을 수행하였다. 실험 결과, 가변 역클리어런스를 이용한 방법이 롤오버 저감 및 금형 강도 측면에서 우수한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

• Design & Manufacturing
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• 제2권6호
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• pp.23-27
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• 2008

It is well known that the family-mold has an advantage to reduce the cost for production and mold. However, defects are frequently occurred by over packing the smaller volume cavity during molding, especially when the family-mold has a volumetric difference between two cavities. In this study, the cavity-filling imbalance was confirmed by the temperature and the pressure sensors, and a variable-runner system was developed for balancing the cavity-filling. Experiments of balancing the cavity filling was carried out in the family-mold with the variable-runner system, and balancing the cavity-filling was confirmed by changing the cross-sectional area of a runner in the variable-runner system with the temperature and pressure sensors. The influence of the injection speed to the balancing-capability of the variable-runner system was also examined in the experiment.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.896-907
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• 1995

Titanium 6242(.alpha. + .betha.) alloy has a good strength/weight ratio and is used for aircraft components such as engine disks and compressor blades. When this material is forged at an elevated temperature, the process parameters should be carefully controlled because the process window of this material is quite narrow. In the present investigation, a rigid-thermoviscoplastic finite element method is used to predict the deformation behavior and temperature/strain distributions in an engine disk during near-net shape hot forging. The purpose of the investigation is to obtain a proper ram speed profile, assuming the hydraulic press used in the forging is capable of varying ram speed during loading. In result, it was found that the ram speed at constant strain-rate of 0.5/sec shows a sound deformation behavior, a relatively uniform deformation and a good temperature distribution. This information is also valuable in predicting resulting microstructures in the disk.