• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.4
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• pp.423-430
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• 2010

Hot closed-forging process and the die used for forming an automotive flange were analyzed from the viewpoints of heat transfer, grain-flow lines, and stresses to obtain a forged product without defects such as surface cracks, laps, cold shots, and partial filling. The forging process including up-set, pre-forging, final forging and pressing forces was investigated using finite element analysis. The influence of the preform die and the ratio of the heights of the upper die to lower die on the forging process and die were investigated and a die shape ($10^{\circ}$ for the preform die, and 1.5:1 ratio for the final die) suitable to achieve successful forging was determined on the basis of a parametric study. All parametric design requirements such as strength, full filling, and a load limit of 13,000 KN were satisfied for this newly developed flange die. New dies and flanges were fabricated and investigated. Defects such as partial filling and surface cracks were not observed.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.67-67
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• 2003

자동차, 항공기, 산업기계, 운반기계, 철도차량, 공작기계 등 거의 모든 산업부문에서 사용되는 베벨기어의 냉간단조 공정 및 금형 설계를 위한 해석을 수행하였다. 소성가공에 의해 생산된 베벨기어는 기계적 성질이 우수하여 동력 전달장치의 수명연장 및 신뢰성, 소형화 등을 달성할 수 있으며 생산 원가 절감의 효과가 크기 때문에 냉간 단조의 공정설계는 매우 중요하다. 베벨기어의 단조에 대한 상계해석 결과는 금형 설계 시 프레스에 필요한 단조하중을 예측할 수 있으므로 프레스의 최적성형과 안전한 금형 설계를 도모할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 베벨기어의 냉간 단조시의 내부 동적 가용속도 장을 제시하였고 단조하중, 금속유동 등을 계산하였다. 또한 강소성 유한요소해석을 동시에 수행하여 제시한 동적 가용속도장의 적절성을 비교 검토하였다. 본 연구의 결과는 베벨기어의 적절한 냉간 단조 성형공정 및 공정설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.11a
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• pp.337-340
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• 2007

냉간단조금형(Cold Forging Die)의 다이블록(Dieblock)을 제작하는 방법 중의 하나로, 다이블록 제작용 재료를 면가공 하여 다이블록 상면(上面)을 마스터펀치(Master Punch)인 호브(Hob)로 압입(Indentaion) 시켜 절삭가공((Cutting Work)이 아닌 다이호빙(Die Hobbing) 방법으로 임프레션(Impression)을 성형하여 제작하고 있다. 이 방법에 의하여 다이블록의 재료를 합금공구강(Alloy Tool Steel)인 SKD11을 사용하여 제작하고, 스테인리스판(Stainless Sheet Metal)을 제품 재료로 하여 냉간단조가공(Cold Forging Work)을 하였더니 6,000 스트로크(Stroke)에서 금형수명(Die Life)을 다 하였다. 본 논문에서는 다이블록 재료를 고속도공구강(High Speed Tool Steel)인 SKH51로 교체 제작하고, 탄소강(Carbon Steel)인 S45C를 제품 재료로 하여 냉간단조가공을 수행 하였더니 21,000 스트로크에서 금형수명을 다하고 종료 되어 종래의 방법과 비교 검토 하였을 때 350%의 금형수명 연장 효과를 얻게 되었다.

• Transactions of Materials Processing
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• v.1 no.2
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• pp.63-74
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• 1992

낙하햄머를 이용한 복잡형상의 다타격 단조(multi-blow forging)를 파동 방정식에 기초를둔 엑스플리시트 시간적분 유한요소법을 사용하여 해석하였다. 초기에 햄머가 일정속도로 단조 재료를 타격하고 그후 금형과 단조재료에 남아있는 탄성에너지에 의하여 금형이 단조재료로부터 완전히 분리될때 까지 계산을 수행한후 소성변형 만을 다음 타격시에 사용 하였다. 이러한 방법을 사용하여 원하는 형태가 이루어질때 까지 타격을 반복하였다. 마찰이 적을수록 그리고 햄머의 초기속도가 빠를수록 타격 효율이 증가함을 확인 하였다. 또한 일정 타격후 다이의 진동을 관찰할수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.16-16
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• 1998

우주발사체용 로켓트 구조재로 사용되는 알루미늄합금 단조재는 강도확보를 위하여 고온으로 가열후 급냉과정에서 상당한 크기의 잔류응력이 발생되고 이로 인해 기계가공시 변형이 유발되어 조립성이 나빠진다. 잔류응력은 그 크기가 재료의 항복강도를 초과할 때 제거되므로 응력제거(stress relief)를 위해서는 외부하중이 가해져야 한다. 응력제거 처리는 소성변형, 열처리 및 초음파 등의 방법으로 수행되며 소성변형에 의한 제거효과가 가장 크다 형상이 복잡한 형 단조재의 경우 열간단조금형과 동일한 금형을 이용하는 TX52 등의 방법을 적용한다고 알려져 있으나 TX54에 대한 금형설계 및 소성변형률 적용 데이터는 공정 know-how로 분류되어 있다. 잔류응력제거 처리의 해석적 연구로는 판재와 링롤재에 대해서는 인장 및 압축 소성변형에 적용에 대한 결과가 발표된 바 있으나 형 단조재의 경우에는 전무하다

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.13-13
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• 2009

현재 열간단조 금형을 제작함에 있어 육성용접을 실시하는 방법이 금형강 STD61, STD11 등으로 제작하는 방법에 비해 보수나 비용적인 측면에서 이점을 가지고 있기 때문에 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 열간단조 공정에서 금형은 $1000^{\circ}C$이상의 고온재료와 반복접촉하게 된다. 이때 이형제의 사용은 급속냉각 및 급속가열의 열피로를 가속시킨다. 또한, 금형은 반복충격에 의한 기계적 피로를 받게 된다. 이러한 금형의 사용환경을 고려한 FCW는 종래 고가의 $2.8{\sim}3.2{\Phi}$인 외국산 FCW를 사용하였으나 이를 대체한 $3.2{\Phi}$ 태경 FCW가 국내에서 개발되었다. 하지만 개발된 FCW를 사용하여 제작된 금형의 수명이 부족한 현상이 발생하였다. 이에 금형의 수명을 연장시킬 수 있는 내균열성 및 내열충격성을 확보한 태경 FCW의 개발과 개발된 FCW의 성능평가가 요구되었다. 특히 열간단조 금형에 있어서 중요한 내열충격성의 경우 가열과 냉각의 반복 Cycle에 의한 Thermal shock의 평가가 대부분이며 높은 Cycle로 인해 많은 시간이 걸리며, 또한 가열과 냉각을 오갈 수 있는 고가의 시험장치가 요구된다. 그러므로 개발된 FCW 육성용접부의 내균열성 및 내열충격성을 평가할 수 있는 방법에 대한 연구와 특히 내열충격성을 시간이 적게 걸리면서도 경제적으로 평가할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 열간단조 금형 육성용접부의 내균열성 및 열충격특성을 평가할 수 있는 방법에 대한 검토와 특히 내열충격성에 대해 J.W.Kim등의 시험방법을 참고하여 시간이 적게 걸리면서 저 비용으로 열 충격특성을 평가할 수 있는 시험법을 고안하는 것이다. 이를 위한 방법으로 육성용접부의 내균열성을 평가하기 위한 상온 Bending을 실시하였고, 내열충격성을 평가하기 위한 염욕로를 이용하는 고온 Bending을 고안하여 실시하였다. 상온 Bending, 고온 Bending 모두 3점 굽힘시험을 적용하였다. 고온 Bending의 가열방법으로는 염욕로를 사용하여 시편이 대기중에서 약 $850^{\circ}C$의 온도가 될 수 있도록 하였다. 시편은 각각 열처리를 하여 요구 경도를 확보하였고, 이를 염욕로에서 5분간 가열 및 유지하여 취출 후 굽힘하중을 가하여 변위의 정도로 열충격을 평가하는 방법을 사용하였다. 상온 Bending은 극한변형량과 파단부 극한응력으로, 고온 Bending은 고온 극한변형량으로 평가를 하였고, 외국산 FCW를 사용한 육성용접부를 비교대상으로 하였다. 평가 결과 개발된 국산 $3.2{\Phi}$ 태경 FCW의 성능은 외국산 FCW와 유사하거나 우수한 것으로 평가되었고, 실제 금형을 제작하여 현장에 적용한 결과 금형의 수명이 연장된 것이 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.4
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• pp.314-319
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• 2016

Flange bolt has a circular flange under the head that acts like a washer to distribute the clamping load over a large area. Flange bolt has usually been manufactured by cold forging. Flower shape defect occurs in the flange forging stage. This defect causes lack of dimensional accuracy and low quality. So it is needed to improve these forging defects. In this study, die design method for flower shape defect of flange bolt was suggested. In order to improve flower shape defect, inner diameter of the addition die in conventional forging process was modified. The forging process with applied modified die was simulated by commercial FEM code DEFORM-3D. The simulated results for modified die were confirmed by experimental trials with the same condition.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.18-22
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• 1993

본 논문은 H-형상 단면의 측대칭 부품에대하여 컴퓨터에 의한 열간단조 공정설계 및 금형설계 시스템을 개발하고 슬래브 해석법을 이용한 단조 시뮬레이션 프로그램을 통하여 단조하중을 예측하고자 한다. 이 시 스템을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램의 입력사항은 축대칭 H-형상 단조품 단면의 기하학적 형상, 소재비 도는 단조비, 마찰조건, 램속도, 다조온도, 소재 및 다이 재료명 등이다. 시스템의 실행 후 얻은 결과들은 실제 산업 현장의 요구에 맞추어 빌렛 형상, 예비 성형체, 그리고 최종다이 및 예비성형 다이가 도면화 되 어 출력된다. 수행된 출력결과가 사용자의 요구와 일치하지 않을 경우 입력사항을 변경하여 재 설계할 수 있도록 되어 있다. 그리고 본 시스템은 크게 세개의 모듈 즉, 공정설계 모듈, 시뮬레이션 모듈 등으로 구성되어 있고 각각의 모듈은 독립적으로 또는 통합하여 수행된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.2
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• pp.420-425
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• 2010

In the process of warm forging, billet is heated up to $800^{\circ}C$ and located in the upper part of die block impression. The scattered oxidized scale may cause workers burn and shortening of die life sticking to the die block impression. The separating materials sprayed in die block cause harmful dust, harmful mist, fume, and bad odor which contaminate workshop environment. The process is classified as one of the avoided jobs and make the planned output achievement difficult. Development of an elimination device to clear out the contaminating materials in the workshop and improvement of the unsatisfactory maintenance method to fix the abrasion of die block impression which delays the dead line, cost increases needs to be developed. In this research, I tried to solve the problems caused in warm forging of bronze pipe joint such as the billet heating process, die maintenance, and manufacturing cost through improvement of warming forging manufacturing method and die maintenance method and eliminating harmful gas which will make the workshop more environment friendly.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.84-84
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• 2004

다단 냉간단조 공정에서는 결함이 없는 재료의 유동, 금형내부의 완전한 충만과 금형의 수명향상 등을 위하여 예비성형체의 설계가 중요시되고 있다. 특히 최근 제품의 정밀도에 관심이 집중되어 냉간 상태에서 완제품으로 성형하여 후속 기계가공을 없앰으로써 재료의 절약, 에너지 절감, 가공공정수 단축 등 냉간단조를 고부가가치 가공의 유력한 수단으로 응용하려는 추세이다. 이러한 경우 예비성형체의 형상은 제품의 정밀도와 금형의 수명에 지대한 영향을 미친다.(중략)