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재료의 변형거동 추적을 통한 예비형상 설계
Preform Design Technique by Tracing the Material Deformation Behavior

홍진태   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  ); 박철현   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  ); 이석렬   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  ); 양동열   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  );
  • 초록

    Preform design techniques have been investigated to reduce die wear and forming load and to improve material flow, filling ratio, etc. In hot forging processes, a thin deformed part of a workpiece, known as a flash, is formed in the narrow gap between the upper and lower tools. Although designers make tools that generate a flash intentionally in order to improve flow properties, excessive flash increases die wear and forming load. Therefore, it is necessary to make a preform shape that can reduce the excessive flash without changing flow properties. In this paper, a new preform design technique is proposed to reduce the excessive flash in a metal forging process. After a finite element simulation of the process is carried out with an initial billet, the flow of material in the flash region is traced from the final shape to the initial billet. The region belonging to the flash is then easily found in the initial billet. The finite element simulation is then carried out again with the modified billet from which the selected region has been removed. In several iterations of this technique, the optimal preform shape that minimizes the amount of flash without changing the forgeability can be obtained.


  • 주제어

    Hot Forging .   Rigid-plastic Finite Element Method .   Optimization .   Preform Design .   Material Flow Tracing.  

  • 참고문헌 (8)

    1. N. Akgerman and T. Altan, 1972, 'Modular analysis of geometry and Stresses in closed-die forging : Application to a structural part', J. Eng. Ind. - T. ASME, Vol.94, pp. 1025-1041 
    2. G. P. Tetrin et al., 1996, 'Shape difficulty criterion for forgings', Kuznechno - Stampovochnoe Proiz-vodst vo, pp. 6-13 
    3. J. J. Park, N. Rebelo and S. Kobayashi, 1983, 'A new approach to preform design in metal forming with the finite element method', Int. J. Mach. Tool Des. Res., Vol.23, pp. 71∼79 
    4. G. B. Yu and T. A. Dean, 1985, 'A practical computer -aided approach to mould design for axisymmetric forging die cavities', Int. J. Mach. Tool Des. Res., Vol.25, No.1, pp. 1-13 
    5. S. Badrinarayanan and N. Zabaras, 1994, 'A sensitivity analysis for the optimal design of metal forming process', J. Mater. Proc. Tech., Vol.129, pp. 83-104 
    6. H. Shim, 2003, 'Optimal perform design for the free forging of 3D shapes by the sensitivity method', J. Mater. Proc. Tech., Vol.134, pp. 99-107 
    7. J. H. Yoon and D. Y. Yang, 1988, 'Rigid-plastic finite element analysis of three-dimensional forging by considering friction on continuous curved dies with initial guess generation', Int. J. Mech. Sci., Vol.30, pp. 887-898 
    8. Y. Tronel and J. L. Chenot, 1992, 'Prediction of tool wear using finite-element software for the three-dimensional simulation of the hot-forging process' J. Mater. Proc. Tech., Vol.31, pp.255-263 

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