이산화탄소를 적게 배출하는 안전하고 경량의 자동차를 제작하는 것이 일본 히로시마 대학교(Hiroshima University)의 명석한 새로운 엔지니어링적 개발을 통해 더욱 쉬워질 것이다.

콤그리트 라반옹(Komgrit Lawanwong) 박사와 동료들은 소위 스프링백(springback)이라고 불리는 어려운 문제를 방지할 수 있도록 하는 금속 소성가공(metal forming) 기술에 일부 미묘한 개선을 이루어 내었다. 이 스프링백(springback) 문제는 고강도 강철(HSS, high-strength steel) 굽힘 프로세스를 어렵게 만드는 것이다. 그들의 연구결과는 [Materials Processing Technology] 저널에 발표되었다.

고강도 강철은 자동차의 몸체 무게를 증가시키지 않고 내충격성을 가지도록 자동차 구조 부품 부문에서 광범위하게 사용되고 있다. 이 제품은 환경적 편익의 가능성이 높은데, 차량이 경량화될수록 연료가 적게 들고 그로 인한 배출가스 감소로 이어지는 것이다.

이러한 강철 시트를 프레스 성형(press-forming)하는 과정에서 가장 심각한 문제는 극도로 큰 스프링백(springback) 현상을 가지는 것으로, 이것은 금속이 압축이나 인장 이후에 원래의 모습으로 복귀하고자 하는 경향을 말한다. 이 스프링백(springback) 현상의 간단한 본보기는 당신이 금속 시트를 손가락으로 접었다가 놓으면 그것이 다시 펴지는 것과 같은 작은 차이를 말한다.산업적 규모에서는, 이 스프링백(springback) 현상은 금속이 프레스 성형될 때 결함을 일으킨다."이 문제는 고강도 재료가 사용될 경우에는 특히 민감한 문제이다. 그래서 이러한 스프링백(springback) 현상을 제거하는 새로운 기술은 스탬핑 산업계에서는 시급하게 필요하다"고 콤그리트(Komgrit) 박사는 말했다.

U자형의 채널을 제작하기 위해서는 3가지의 기하학적 품질이 필요하다고 그는 설명했다. 즉, 스프링백(springback)이 없는 상태에서의 정밀한 굽힘 각도, 예리한 코너 굽힘 그리고 편평한 바닥이 그것이다.

이 문제를 피하기 위해, 히로시마 대학교 연구그룹은 4단계 프로세스를 제안했다. 펀치와 카운터 펀치 사이에 시트를 클램핑한 후, 일정한 클램핑 힘을 유지하면서 U자형 굽힘을 시행하고, 카운터 펀치 쪽의 U자형 벤딩 바닥부위까지 밀어붙인 다음, 다이에서 시트를 제거하는 프로세스이다. 이 프로세스에 새롭게 사용되는 부품은 카운터펀칭(counterpunching)이다.

이 새로운 기술의 효과성을 연구하기 위해, 연구진들은 기존의 980Y 강철 즉, 고강도 금속에의 접근법과 이 방식을 비교했다. 기존의 방식을 이용하게 되면, 많은 정도의 스프링백(springback) 현상이 나타나고 U자형 벤딩부의 바닥부는 여전히 곡선 형태를 띠고 있다.

"다른 한편으로, 새롭게 개발된 기술은 편평한 바닥과 함께 거의 0에 가까운 스프링백(springback) 각도라는 최상의 결과를 제공했다"고 연구진들은 밝혔다. "스프링백(springback) 현상은 많은 분야에서 우리가 고강도 재료를 사용하게 됨에 따라 더 문제가 많이 되고 있다. 우리가 개발한 기술은 프레스 성형 프로세스에서 고강도 강철의 스프링백(springback) 현상을 제거하는 유용한 방법"이라고 콤그리트(Komgrit) 박사는 말했다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 12월 10일]

 

Manufacturing safe and lightweight cars that emit less carbon dioxide could become easier thanks to a clever new engineering development from researchers at Hiroshima University.

Dr. Komgrit Lawanwong and colleagues have engineered some subtle refinements to metal forming techniques that allowed them to prevent a difficult problem called "springback," which plagues the process of bending high-strength steel (HSS). Their results appear in the Journal of Materials Processing Technology.

High-strength steel is widely used in automotive structural components to help them withstand impacts without increasing their body weight. This has potential environmental benefits, as lightweight cars burn less fuel, and therefore have lower emissions.

The most serious problem in the press-forming of these steel sheets is their extremely large 'springback'—which is the tendency of a metal to return to its original shape after compression or stretching. A simple example of springback is the small gap that will remain if you fold a metal sheet in the middle with your fingers and then release it.

On an industrial scale, springback causes defects when metals are press formed.

"The problems become particularly acute when high-strength materials are used," Dr. Komgrit said. "So a new technique to eliminate springback is urgently needed in the stamping industry."

To make a U-shaped channel, three geometrical qualities are important, he explains: a precise bending angle with no springback, a sharp corner bend, and a flat bottom.

To avoid these problems, the Hiroshima group proposed a four-step process: clamping of a sheet between a punch and a counter punch; U-bending while maintaining constant clamping force; pushing up of the bottom section of the U-bend with a counter punch; and removing the sheet from the die. The new component of this process is the counterpunching.

To study the effectiveness of this new technique the researchers compared it with the existing approach on 980Y steel—a high-strength metal. With the existing method, a large degree of springback was seen, and the bottom part of the U-bend remained curved.

"On the other hand, the new method delivered the best result for the springback angle—almost zero—together with a flat bottom," the researchers note.

"Springback is becoming more of a problem as we try to use high-strength materials in many applications," Dr. Komgrit said. "This method is a useful way to eliminate the springback of high-strength steel in press forming."

 

[원문출처 : http://phys.org/news/2015-12-springback-environmentally-friendly-cars.html?utm_source=menu&utm_medium=link&utm_campaign=item-menu]