• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.735-742
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• 2014

Self-piercing rivet(SPR)은 이종재료 접합을 위해 사용되는 결합용 기계요소로써, 대표적으로는 알루미늄 합금과 강판 등 용융점이 서로 다른 재료의 접합에 사용된다. SPR 접합은 일반 리벳접합과 달리 스스로 홀을 가공하며 삽입되기 때문에 사전의 홀 가공이 필요 없다.(1) 상부판재를 천공하고 하부판재와 함께 소성 변형되어 결합된다. 자동차의 차체 경량화를 위해서는 알루미늄 합금과 같은 경량소재가 사용되며, 부분적으로 스틸과 알루미늄 합금의 이종재료 접합이 요구된다. 그러나 알루미늄 합금과 강판은 용융점이 다르므로 기존의 차체 결합방법으로 이용되고 있는 저항 용접이 불가능하다. 이에 따라, 기계적 결합방법의 하나인 SPR 접합이 요구된다.(2) 따라서 본 연구에서는 강소성 유한요소해석 프로그램을 이용하여 리벳과 판재의 접합 성형성을 검토하고, 고장력 강판을 접합할 수 있는 새로운 형상의 SPR을 설계하였다. 또한 해석결과와 실험의 비교를 통하여 해석의 신뢰성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.952-962
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• 2015

열간 링 롤링 공법은 열간단조 후의 잠열을 이용하기 때문에 가공 부하가 적고 최종 환형제품에 가까운 제품을 제조하는 장점이 있다. 본 연구에서는 열간 링 롤링 공법에 의한 대형 직경의 환형 부품의 다중형상 링 제조를 목표로 AFDEX2D 및 AFDEX3D/HEXA/RING 시뮬레이터(simulator)를 이용하여 열간 단조공정부터 링 롤링 공정까지 연계된 공정을 유한요소 해석하였다. 또한 링 롤링공정의 유한요소해석 시간을 줄이기 위해 소성변형이 일어나고 있는 영역에서만 요소망을 조밀하게 재구성하는 이중요소 시스템을 적용하였다. 이 유한요소해석 결과를 바탕으로 실제 공정을 설계하고 실험하여 개발된 제품이 품질 규격을 만족하는지를 확인하였다. 또한 링 롤링 실험 완성품을 통하여 부품의 품질수준 및 공정능력을 평가하였다. 그 결과, 개발된 환형 부품은 40%의 투입재료 감소과 최종 제품의 원소재 회수율이 24% 증가하였다. 또한 링 롤링 제품은 내, 외경의 진원도가 0.5mm로 우수하였으며 공정능력 분석결과 외경 Cpk 1.49, 내경 Cpk 0.85를 확보하여 환형 부품의 다중 형상 열간 링 롤링 공정의 최적화를 실현하였다.