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알루미늄합금의 반용융 단조 및 주조공정에 관한 수치해석
Numerical Analysis on Semi-Solid Forging and Casting Process of Aluminum Alloys

강충길    (부산대학교 기계공학부   ); 임미동    (경남금속 기술연구소  );
  • 초록

    The behaviour of alloys in the semi-solid state strongly depends on the imposed stress state and on the morphology of the phase which can vary from dendritic to globular. To optimal net shape forging of semi-solid materials, it is important to investigate for filling phenomena in forging process of arbitrarily shaped dies. To produce a automotive part which has good mechanical property, the filling pattern according to die velocity and solid fraction distribution has to be estimated for arbitrarily shaped dies. Therefore, the estimation of filling characteristic in the forging simulation with arbitrarily shaped dies of semi-solid materials are calculated by finite element method with proposed algorithm. The proposed theoretical model and a various boundary conditions for arbitrarily shaped dies is investigated with the coupling calculation between the liquid phase flow and the solid phase deformation. The simulation process with arbitrarily shaped dies is performed to the isothermal conditions of two dimensional problems. To analysis of forging process by using semi-solid materials, a new stress-strain relationship is described, and forging analysis is performed by viscoelastic model for the solid phase and the Darcy's law for the liquid flow. The calculated results for forging force and filling limitations will be compared to experimental data. The filling simulation of simple products performed with the uniform billet temperature(584 $^{\circ}C$ ) from the induction heating by the commercial package MAGMAsoft. The initial step of computation is the touching of semi-solid material with the end of die gate and the initial concept of proposed system just fit with the capability of MAGMAsoft.


  • 주제어

    Semi-Solid Forging .   Arbitrarily Shaped Die .   Filling Analysis .   Semi-Solid Materials .   Separation Factor.  

  • 참고문헌 (8)

    1. Plasticity Theory for Porous Metals , S. Shima;M. Oyane , Int. J. Mechanical Science / v.18,pp.285-291,
    2. Rheological Behaviour and Microstructure of Ceramic Particulate/Aluminum Alloy Composites , H. K. Moon , Dissertation / v.,pp.133,
    3. Effect of Strain Rate on Deformation Behavior of Semi-solid Dendritic Alloys , M. Suary;M. C. Flemings , Metall. Trans. / v.13A,pp.1809-1819,
    4. Rigid-Plastic Finite Element Analysis of Ring Compression , C. C. Chen;S. Kobayashi , Applications of Numerical Methods to Forming Process / v.28,pp.163-174,
    5. 반용융재료의 압축거동 및 액상의 유동을 고려한 유한요소해석 , 강충길;윤종훈 , 대한기계학회논문집 / v.20-12,pp.3715-3725,
         
    6. A Numerical Simulation of Forming Processes for Semi-Solid Materials , S. Toyoshima;Y. Takahashi , ISIJ Int'l / v.31,pp.,
    7. Forging Process Analysis of semi-solid Aluminum Materials , C. G. Kang;D. W. Kang , The 4rd Int. Conf. on Semi-Solid Processing of Alloys and Composites / v.,pp.142-147,
    8. 거시적 조직변화를 고려한 알루미늄재료의 유동응력관계식 , 강충길;김기훈 , 대한기계학회 춘계학술대회논문집 A / v.,pp.541-546,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. 1999. "Finite Element Analysis and Experiment of Combined Extrusion in Semi-Solid State" 소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, 8(3): 313~318     

 저자의 다른 논문

  • 강충길 (104)

    1. 1988 "고속 연속주조에 있어서 동적 벌징의 변형거동 해석" 大韓機械學會論文集 12 (6): 1217~1226    
    2. 1989 "직접압연을 이용한 박판제조법에 관한 연구(I) -주편의 표면상태 및 기계적 성질-" 大韓機械學會論文集 13 (6): 1061~1069    
    3. 1989 "직접압연에서 용강의 유동을 고력한 열전달 해석" 大韓機械學會論文集 13 (6): 1082~1091    
    4. 1990 "반응고법에 의한 금속복합재료의 제조 및 성형 시스템의 개발" 大韓機械學會論文集 14 (3): 581~593    
    5. 1990 "쌍로울형 박판연속주조공정의 개발과 자동화에 관한 연구" 정밀공학 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 7 (1): 37~52    
    6. 1993 "금속복합재료의 열간압출공정에 있어서 압출비가 섬유의 파단 및 배향에 미치는 영향" 大韓機械學會論文集 17 (7): 1740~1750    
    7. 1993 "용탕단조법에 의한 금속복합재료의 성형공정에 있어서 함침한계성에 관한 연구" 大韓機械學會論文集 17 (7): 1751~1760    
    8. 1993 "반용융가공에 의한 $Al_2O_3/Al$ 복합재료의 제조 및 열간압출공정" 주조 = Journal of the Korean Foundrymen's Society 13 (3): 248~258    
    9. 1994 "반용융재료의 제조 및 부품성형공정" 소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics 3 (1): 3~17    
    10. 1995 "용탕직접압연공정의 초기조건예측 및 냉각로울 설계" 소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics 4 (3): 233~244    

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