STD11 소재 피어싱 펀치의 날부 형상에 따른 피어싱 거동 예측
저자
최보성(B. S. Choi) ; 김환태(H. T. Kim) ; 최광용(K. Y. Choi) ; 이덕영(D.Y. Lee)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
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수록면
324-325(2쪽)
제공처
냉간 금형이나 공구는 우수한 내마모성이 요구되므로 각종 합금원소가 첨가된 합금 공구강을 담금질 및 뜨임 열처리하여 사용하고 있으며, 이 중 가장 대표적인 강종이 STD11 이다. 일반 프레스 공정 및 블랭킹 공정 등에 주로 사용되는 STD11 은 강도가 높고 내마모성이 우수하여 피어싱 펀치 소재로 많이 사용된다. 본 연구에서는 금형강의 미세조직을 개선하기 위하여 일반적인 냉간 성형용 금형강 소재의 열처리 공정인 진공열처리 조건을 개선하고자 담금질 후 서브제로 처리를 실시하는 방안을 도출하였다. 기존 열처리 방식과 담금질 및 서브제로 처리후 뜨임 열처리한 STD11 시편의 잔류 오스테나이트 비교는 X-선 회절(XRD) 방법으로 분석하였으며, Miller 방정식을 이용하여 잔류 오스테나이트의 부피 분율을 계산하였다. 피어싱 공정은 펀치와 다이를 사용하는 대표적인 전단 가공으로, 가공 후 전단된 소재 단면의 버(Burr)는 제품 조립 시 조립성을 저해하고 조립 불량을 유발하므로 가능하면 버 발생량이 적어야 한다. 버 발생량을 평가하기 위해 시편 단면 2 개 측정 포인트를 선정하여 버 높이를 확인하였으며, 이 때 사용한 피어싱 펀치 날 부분 형상은 전단 해석을 통하여 도출된 날부 구조 최적화 안을 적용하였다. 펀치 날부 형상에 따른 피어싱 거동 분석을 위해 5 가지의 날부 형상 모델링 및 공정조건을 도출하였으며, XMX 알고리즘을 사용한 Explicit Implicit Coupling 해석을 수행하였다. 이를 통해 펀치 날부 형상에 따른 펀치 끝단에 걸리는 최대 접촉 하중 및 응력, 펀치 어깨부의 최대 압력 분포를 분석하였고, 최적의 피어싱 펀치 날부 구조를 제안하였다.
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