KR102168832B1 - 벌크 금속소재 성형성 평가방법 - Google Patents

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Abstract

벌크 금속소재 성형성 평가방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법은 상하에 V형 노치를 갖고, 상하 V형 노치가 대칭인 센터 모델과 상기 상하 V형 노치가 비대칭인 오프셋 모델을 가진 벌크 금속소재의 시험편을 마련하고, 지그를 이용하여 각 모델 시험편에 수직하중을 가하는 전단시험을 수행하여 성형한계에서 각 모델 시험편의 상하 V형 노치에 파단을 유도하고, 파단 유도에 의해 각 모델 시험편이 파단될 때까지 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 측정하고, 측정된 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 파단 시점에서 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출하고, 도출된 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 근거로 벌크 금속소재의 성형한계선도를 예측한다.

Description

벌크 금속소재 성형성 평가방법{METHOD OF EVALUATING FORMABILITY OF BULK METALLIC MATETERIAL}
본 발명은 벌크 금속소재 성형성 평가방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벌크 금속소재의 성형성을 평가하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법에 관한 것이다.
일반적으로, 금속소재는 두께 대비 표면적이 큰 판상형 소재와 두께 대비 표면적인 작은 벌크형 소재로 구분된다. 두 소재 모두 성형하중을 받으면 형상이 변화하여 성형한계에 도달하면 파단이 발생한다.
따라서 성형한계를 예측하고 성형한계 내에서 소성변형을 유도하여 원하는 형상으로 만드는 것이 소성가공 공정의 핵심이다. 여기서 가장 중요한 단계는 소재의 성형한계를 정확하게 예측하는 단계이다.
판상형 소재의 경우 두께 대비 표면적이 매우 크므로 두께 방향의 하중(응력)이 없어, 파단 시점에서의 변형률을 측정하여 부변형률을 가로축, 주변형률을 세로축으로 하는 FLD 평면상에 하나의 점으로 도시하며, 이를 연결한 곡선을 특정 소재의 성형한계선도로 도출하여 활용하는 방법이 일반적이다.
판상형 소재의 성형한계선도(Forming Limit Diagram: FLD)는 변형모드에 따라 구분된 일정한 형상의 시험편을 한계돔높이 시험에 적용하여 도출할 수 있다. 시험편의 형상 및 시험방법은 ISO에 명시되어 있어 공통으로 널리 사용이 가능하다.
반면, 벌크형 소재의 성형에서는 주로 연성파괴기준을 근거로 성형한계를 판단하지만, 기준 자체가 통일되어 있지 않으며, 이를 도출하는 실험방법 역시 규격화되어 있지 않은 실정이다. 특정 연성파괴기준에 대하여 특정소재의 각기 다른 실험결과를 이용하면, 서로 다른 성형한계를 예측하게 되며, 소성가공 공정 중 발생하는 다양한 변형모드를 대변하지 못한다. 따라서 벌크형 소재의 성형한계를 도출하기 위한 새로운 평가법이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1752678호
본 발명의 실시예는 벌크 금속소재의 성형성을 보다 정확하고 신뢰성 있게 평가할 수 있는 벌크 금속소재 성형성 평가방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하에 V형 노치를 갖고, 상하 V형 노치가 대칭인 센터 모델과 상기 상하 V형 노치가 비대칭인 오프셋 모델을 가진 벌크 금속소재의 시험편을 마련하고, 지그를 이용하여 상기 마련된 각 모델 시험편에 수직하중을 가하는 전단시험을 수행하여 성형한계에서 상기 각 모델 시험편의 상기 상하 V형 노치에 파단을 유도하고, 상기 파단 유도에 의해 상기 각 모델 시험편이 파단될 때까지 상기 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 측정하고, 상기 측정된 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 파단 시점에서 상기 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출하고, 상기 도출된 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 근거로 상기 벌크 금속소재의 성형한계선도를 예측하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 오프셋 모델은 상기 상하 V형 노치가 상기 센터 모델에 대비하여 서로 다른 오프셋을 갖는 복수의 오프셋 모델을 포함할 수 있다.
또한, 상기 변형률과 삼축응력 도출은, 상기 각 모델 시험편의 파단 시점에서 하중이 급격히 감소하는 변위값을 측정하고, 상기 측정된 변위값을 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 상기 파단 시점에서 상기 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출할 수 있다.
또한, 상기 성형한계선도 예측은, 상기 파단 시점에서 도출된 각 시험편의 변형률과 삼축응력을 동일 평면상에 하나의 점으로 각각 도시하고, 상기 도시된 점을 연결한 곡선을 상기 벌크 금속소재의 성형한계선도로 예측할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상하에 V형 노치를 갖고, 상하 V형 노치가 대칭인 센터 모델과 상기 상하 V형 노치가 비대칭인 오프셋 모델을 가지되, 상기 오프셋 모델은 상기 상하 V형 노치가 상기 센터 모델에 대비하여 서로 다른 오프셋을 갖는 복수의 오프셋 모델을 포함하는 벌크 금속소재의 시험편을 마련하고, 지그를 이용하여 상기 마련된 각 모델 시험편에 수직하중을 가하는 전단시험을 수행하여 성형한계에서 상기 각 모델 시험편의 상기 상하 V형 노치에 파단을 유도하고, 상기 파단 유도에 의해 상기 각 모델 시험편이 파단될 때까지 상기 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 측정하고, 상기 각 모델 시험편의 파단 시점에서 하중이 급격히 감소하는 변위값을 측정하고, 상기 측정된 변위값을 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 상기 파단 시점에서 상기 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출하고, 상기 파단 시점에서 도출된 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 동일 평면상에 하나의 점으로 각각 도시하고, 상기 벌크 금속소재의 성형한계선도를 상기 도시된 점을 연결한 곡선으로 예측하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 벌크 금속소재의 성형성을 보다 정확하고 신뢰성 있게 평가할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 1차원적인 손상계수에 의거한 벌크 소재의 성형한계 평가법을 넘어서는 판상형 소재의 성형한계선도와 유사한 삼축응력기반의 성형계선도 도출이 가능하며, 넓은 범위의 소재에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에 사용되는 상하 비대칭(V-notch) 시험편 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법의 비대칭 전단시험에 사용되는 전단지그를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 비대칭 전단시험이 진행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 상하 비대칭(V-notch) 시험편 형상에 의거하여 금속소재별로 제작된 시험편을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 내지 도 6에 도시된 시험편에 대한 상하 비대칭 전단시험에 의해 파단이 발생한 시험편 형상을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12는 도 내지 도 6에 도시된 시험편에 대한 상하 비대칭 전단시험에 의해 시험편에 파단 발생시 수직하중과 변위 그래프를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 10 내지 도 12에 도시된 그래프의 시험편별로 각 시험조건에서 파단 시점의 전단지그 수직방향 변위값을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 시험편 SWRCH 10A의 각 시험조건별 유한요소 해석을 설명하기 위한 예시도이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 유한요소 해석에 의해 도출된 각 시험편의 파단 지점에서의 삼축응력과 유효소성변형률의 선도를 나타낸 도면이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 예측된 벌크 금속소재의 성형한계선도를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에 대한 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
금속판재의 성형성 평가 기준으로 FLD 시험법이 규격화되어 있는 반면 벌크형 금속소재의 성형성 평가기준은 연성파괴이론에 근거하고 있으며 규격화되지 않아 사용자 환경에 따라 임의적이며, 특정 변형모드에서만 사용 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법은 이러한 문제점을 해결한다.
본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법은 시험편의 형상, 시험지그, 평가방법, 성형한계 도출방법, 성형한계선도 예측방법을 포함하며, 이러한 구성에 의해 시험과 유한요소해석을 연계하여 1차원적인 손상계수에 의거한 금속판재 성형성 평가법인 FLD와 유사한 성형한계선도를 도출할 수 있다. 이러한 구성에 의해 벌크 금속소재의 성형한계선도를 예측할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재의 성형성 평가방법에서 사용된 대상소재는 냉간압조용소재품질인 CHQ(Cold Heading Quality)용 선재로서 SWRCH 25k, POSA1021B 및 SWRCH 10A이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에 사용되는 상하 비대칭(V-notch) 시험편 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 벌크 금속소재 성형한계 평가시험에 사용되는 시험편(10)의 측면도를 통해 시험편(10)의 형상이 나타나 있다.
본 발명의 일실시예에서는 시험편(10)은 상하 비대칭으로 가공된 노치(notch) 형상으로 다양한 변형모드를 구현함과 동시에 시험편(10)의 단면적은 일정한 특징을 가지는 전단시험을 제시한다.
따라서, 소재 직경이 작은 경우에도 다양한 변형모드를 구현할 수 있다.
다양한 변형모드는 시험편(10)의 상하의 V형 노치(V-notch) 위치에 의존한다.
시험편(10)의 센터 모델(Center model)은 V형 노치의 위치가 상하 중심면을 기준으로 정확히 대칭을 형성한다.
오프셋 모델(예를 들면, 0.5mm, 1.0mm, 1.4mm)은 상하 중심면을 기준으로 상하 V 형 노치가 센터 모델 위치보다 오프셋 되는 특징을 가진다.
한편, 센터 하프 모델(Center half model)과 같이 단면적 형상 변화를 통하여 상이한 변형모드 구현도 가능하다.
V형 노치의 가공 깊이는 1.0mm일 수 있다.
시험편(10)의 단면 치수 및 V형 노치 가공 깊이는 소재의 직경에 따라 크게 혹은 작게 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법의 비대칭 전단시험에 사용되는 전단지그를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 전단지그(20)는 시험편(10)에 전단력을 부여한다.
본 지그(30)는 시험편 전단변형 시 장비에서 발생되는 회전력(moment)을 상쇄하기 위해 좌우 대칭형으로 설계되었다.
한 세트(set)의 시험지그(20, 30)) 및 일정한 단면적을 가지는 센터(center) 및 오프셋(offset) 타입의 시험편(10)의 제작을 통하여 다양한 변형모드에서의 성형한계 실험이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 비대칭 전단시험이 진행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 비대칭 전단시험이 진행되는 순서를 나타낸다.
본 지그인 좌우 고정지그(30)에 시험편(10)을 정렬하고, 시험 도중 슬립현상이 발생하지 않도록 고정시킨다(도 3의 (a)).
시험편(10)이 전단변형에 의하여 파단이 발생할 때까지 중심부에 수직하중을 부여한다(도 3의 (b)).
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 상하 비대칭(V-notch) 시험편 형상에 의거하여 금속소재별로 제작된 시험편을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 시험편 형상에 의거하여 제작된 시험편(10)인 SWRCH 25k(11)를 나타낸다.
도 5는 도 1의 시험편 형상에 의거하여 제작된 시험편(10)인 POSA1021B(12)를 나타낸다.
도 6은 도 5는 도 1의 시험편 형상에 의거하여 제작된 시험편(10)인 SWRCH 10A(13)를 나타낸다.
각 시험편(11, 12, 13))은 1개의 센터 모델(11a, 12a, 13a)과 7개의 오프셋 모델(11b-11g, 12b-12g, 13b-13g)로 이루어진다. 각 시험편(11, 12, 13)은 여러 개의 모델을 가짐으로써 각 시험조건을 형성한다.
11b, 12b 및 13b는 오프셋 모델 중 좌측 오프셋 0.5mm이다.
11c, 12c 및 13c는 오프셋 모델 중 좌측 오프셋 1.0mm이다.
11d, 12d 및 13d는 오프셋 모델 중 좌측 오프셋 1.4mm이다.
11e, 12e 및 13e는 오프셋 모델 중 우측 오프셋 0.5mm이다.
11f, 12f 및 13f는 오프셋 모델 중 우측 오프셋 1.0mm이다.
11g, 12g 및 13g는 오프셋 모델 중 우측 오프셋 1.4mm이다.
도 7 내지 도 9는 도 내지 도 6에 도시된 시험편에 대한 상하 비대칭 전단시험에 의해 파단이 발생한 시험편 형상을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 시험편인 SWRCH 25k(11)을 사용하여 도 3의 전단시험 절차에 의해 파단이 발생한 SWRCH 25k(11)의 형상이다.
도 8은 도 5의 시험편인 POSA1021B(12)를 사용하여 도 3의 전단시험 절차에 의해 파단이 발생한 POSA1021B(12)의 형상이다.
도 9는 도 6의 시험편인 SWRCH 10A(13)를 사용하여 도 3의 전단시험 절차에 의해 파단이 발생한 SWRCH 10A(13)의 형상이다.
센터 모델인 11a, 12a 및 13a는 파단에 의해 11a′, 12a′ 및 13a′로 변형된다.
오프셋 모델 중 좌측 오프셋 0.5mm인 11b, 12b 및 13b는 파단에 의해 11b′, 12b′ 및 13b′로 변형된다.
오프셋 모델 중 좌측 오프셋 1.0mm인 11c, 12c 및 13c는 파단에 의해 11c′, 12c′ 및 13c′로 변형된다.
오프셋 모델 중 좌측 오프셋 1.4mm인 11d, 12d 및 13d는 파단에 의해 11d′, 12d′ 및 13d′로 변형된다.
오프셋 모델 중 우측 오프셋 0.5mm인 11e, 12e 및 13e는 파단에 의해 11e′, 12e′ 및 13e′로 변형된다.
오프셋 모델 중 우측 오프셋 1.0mm인 11f, 12f 및 13f는 파단에 의해 11f′, 12f′ 및 13f′로 변형된다.
오프셋 모델 중 우측 오프셋 1.4mm인 11g, 12g 및 13g는 파단에 의해 11g′, 12g′ 및 13g′로 변형된다.
도 10 내지 도 12는 도 내지 도 6에 도시된 시험편에 대한 상하 비대칭 전단시험에 의해 시험편에 파단 발생시 수직하중과 변위 그래프를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, Y축은 수직 하중(Vertical Force)를 나타내고, X축은 시험편(10)의 변위(Displacement)를 나타낸다.
SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13) 등 각 시험편(10)의 각 시험조건(1개의 센터 모델과 6개의 오프셋 모델)별로 수직 하중별 변위가 선도로서 나타난다.
파단이 발생하는 순간은 수직 하중- 변위 곡선에서 하중이 급격히 감소하는 시점이다. 이를 통해 각 SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 파단 시점에서 하중이 급격히 감소하는 변위값을 알 수 있다.
도 13은 도 10 내지 도 12에 도시된 그래프의 시험편별로 각 시험조건에서 파단 시점의 전단지그 수직방향 변위값을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 비대칭 전단시험 결과를 나타낸다.
도 10 내지 도 12의 각 SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건(1개의 센터 모델과 6개의 오프셋 모델)별로 수직 하중- 변위 선도에서 수직 하중이 급격히 감소하는 시점의 지그 수직방향으로의 변위 측정값을 측정 및 저장하여 테이블화한다. 예를 들면, SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 센터 모델의 경우 파단 시점의 변위 측정값은 각각 0.80mm, 1.02mm, 3.80mm 일 수 있다.
재현성 확인을 위하여 총 4~5회 반복시험을 진행할 수 있다.
파단 시점에서의 변형률 및 삼축응력 산출을 위해 각 SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건에서 유한요소 해석을 진행해야 한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 시험편 SWRCH 10A의 각 시험조건별 유한요소 해석을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14를 참조하면, 시험편 SWRCH 10A(13)의 센터 모델, 좌측 오프셋 1.0mm 모델, 우측 오프셋 1.0mm 모델에 대한 유한요소해석결과의 예를 나타낸다. 참고로, Y축은 Stain-Effective는 변형률 분포를 나타낸다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 유한요소 해석에 의해 도출된 각 시험편의 파단 지점에서의 삼축응력과 유효소성변형률의 선도를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, Y축은 유효소성변형률을 나타내고, X축은 삼축응력(Stress triaxiality)를 나타낸다.
삼축응력은 정수압 응력과 유효응력의 비율로 유한요소해석을 통해서 계산 가능하다.
파단이 발생하는 시점의 삼축응력 및 변형률을 실험과 동일한 유한요소해석 결과에서 추적하여 실험으로부터 측정된 파단 스트로크에서의 삼축응력 및 변형률 값을 도출한다.
보다 구체적으로, 삼축응력은 유한요소해석의 결과로서 결정된 파단 변형률과 응력 분포로부터 도출할 수 있다.
유한요소해석에 의해 SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건별 변형률-삼축응력 선도를 얻을 수 있다. 각 시험조건 중 1개의 센터 모델과 6개의 오프셋 모델 외에도 인장(Tensile) 모델도 추가 시험할 경우 함께 적용 가능하다.
도 15은 스트로크 0로부터 파단 스트로크까지 유한요소해석에 의해 도출된 SWRCH 25k(11)의 각 시험조건별 변형률-삼축응력 선도를 나타낸다.
도 16은 스트로크 0로부터 파단 스트로크까지 유한요소해석에 의해 도출된 POSA1021B(12)의 각 시험조건별 변형률-삼축응력 선도를 나타낸다.
도 17은 스트로크 0로부터 파단 스트로크까지 유한요소해석에 의해 도출된 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건별 변형률-삼축응력 선도를 나타낸다.
도 15 내지 도 17과 같이, 각 시험 조건에서 유한요소해석을 수행 후 삼축응력 및 변형률을 도시한 결과 0.2 ~ 0.8의 삼축응력 범위에서 파단 한계 영역을 확인 가능하다.
도 15 내지 도 17의 SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건별 변형률-삼축응력 선도에서 파단 시점에서의 각 벌크 금속소재의 각 시험조건별 변형률과 삼축응력을 도출할 수 있다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에서 예측된 벌크 금속소재의 성형한계선도를 나타낸 도면이다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, Y축은 변형률을 X축은 삼축응력을 나타낸다.
SWRCH 25k(11), POSA1021B(12) 및 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건별 파단 시점에서의 변형률과 삼축응력을 근거로 벌크형 금속소재의 성형한계선도를 예측할 수 있다.
도 18은 SWRCH 25k(11)의 각 시험조건별 파단 시점에서의 변형률과 삼축응력으로부터 예측된 SWRCH 25k(11)의 성형한계선도(Estimated limit curve)를 나타낸다. 파단 시점의 8개의 시험 조건의 변형률과 삼축응력이 만나는 점들을 동일 평면상에 도시했을 때, 8개의 검은색 점들 간의 상관계수를 고려하여 상관계수가 낮은 점(Further examination ; 노란색 점)을 제외한 5개의 검은색 점들을 잇는 곡선을 25k(11)의 성형한계선도로 예측할 수 있다.
도 19는 POSA1021B(12)의 각 시험조건별 파단 시점에서의 변형률과 삼축응력으로부터 예측된 POSA1021B(12)의 성형한계선도(Estimated limit curve)를 나타낸다.
도 20은 SWRCH 10A(13)의 각 시험조건별 파단 시점에서의 변형률과 삼축응력으로부터 예측된 SWRCH 10A(13)의 성형한계선도(Estimated limit curve)를 나타낸다.
이와 같이, 비대칭 V형 노치 시험편을 이용한 전단시험, 유한요소해석을 이용한 벌크 금속소재의 파단 시점에서의 삼축응력 및 변형률 조합을 통해 벌크 금속소재의 성형한계선도를 예측할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 금속소재 성형성 평가방법에 대한 제어흐름도이다.
도 21을 참조하면, 먼저 상하에 V형 노치를 갖고, 상하 V형 노치가 대칭인 센터 모델과 상하 V형 노치가 비대칭인 복수의 오프셋 모델을 가진 시험편(10)을 마련한다(100). 예를 들면, 시험편(10)은 1개의 센터 모델 시험편과 6개의 오프셋 모델 시험편으로 이루어질 수 있다.
전단지그(20)와 본 지그(30)을 이용한 전단시험을 통해 각 모델 시험편(10)에 스트로크를 가하여 성형한계상황에서 각 모델 시험편(10)의 V형 노치에 파단을 유도한다(110).
작동모드 110의 파단 유도에 의해 각 모델 시험편(10)이 파단될 때까지 각 모델 시험편(10)별로 수직하중에 따른 변위를 측정한다(120). 파단 시점에서 하중이 급격히 감소하는 변위값을 측정한다.
작동모드 120의 측정결과를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 각 모델 시험편(10)의 V형 노치가 파단되는 시점의 변형률과 삼축응력을 도출한다(130).
작동모드 130에서 도출된 각 모델 시험편별 변형률과 삼축응력을 근거로 각 벌크 금속소재의 성형한계선도를 예측한다(140).
작동모드 140에서 예측된 각 벌크 금속소재의 성형한계선도를 기준으로 평가대상 벌크 금속소재의 성형성을 평가한다(150). 이때, 성형한계선도를 이용한 성형성 평가는 금속 판재의 FLD를 이용한 성형성 평가와 동일할 수 있다.
10 : 시험편 11 : SWRCH 25k
12 : POSA1021B 13 : SWRCH 10A

Claims (5)

  1. 상하에 V형 노치를 갖고, 상하 V형 노치가 대칭인 센터 모델과, 상기 상하 V형 노치가 비대칭인 서로 다른 복수의 좌측 오프셋 모델과 서로 다른 복수의 우측 오프셋 모델을 가진 벌크 금속소재의 시험편을 마련하고,
    지그를 이용하여 상기 마련된 각 모델 시험편에 수직하중을 가하는 전단시험을 수행하여 성형한계에서 상기 각 모델 시험편의 상기 상하 V형 노치에 파단을 유도하고,
    상기 파단 유도에 의해 상기 각 모델 시험편이 파단될 때까지 상기 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 측정하고,
    상기 측정된 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 파단 시점에서 상기 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출하고,
    상기 도출된 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 근거로 상기 벌크 금속소재의 성형한계선도를 예측하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변형률과 삼축응력 도출은, 상기 각 모델 시험편의 파단 시점에서 하중이 급격히 감소하는 변위값을 측정하고, 상기 측정된 변위값을 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 상기 파단 시점에서 상기 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성형한계선도 예측은, 상기 파단 시점에서 도출된 각 시험편의 변형률과 삼축응력을 동일 평면상에 하나의 점으로 각각 도시하고, 상기 도시된 점을 연결한 곡선을 상기 벌크 금속소재의 성형한계선도로 예측하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법.
  5. 상하에 V형 노치를 갖고, 상하 V형 노치가 대칭인 센터 모델과, 상기 상하 V형 노치가 비대칭인 서로 다른 복수의 좌측 오프셋 모델과 서로 다른 복수의 우측 오프셋 모델을 가진 벌크 금속소재의 시험편을 마련하고,
    지그를 이용하여 상기 마련된 각 모델 시험편에 수직하중을 가하는 전단시험을 수행하여 성형한계에서 상기 각 모델 시험편의 상기 상하 V형 노치에 파단을 유도하고,
    상기 파단 유도에 의해 상기 각 모델 시험편이 파단될 때까지 상기 각 모델 시험편의 수직하중에 따른 변위를 측정하고,
    상기 각 모델 시험편의 파단 시점에서 하중이 급격히 감소하는 변위값을 측정하고,
    상기 측정된 변위값을 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 상기 파단 시점에서 상기 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 도출하고,
    상기 파단 시점에서 도출된 각 모델 시험편의 변형률과 삼축응력을 동일 평면상에 하나의 점으로 각각 도시하고,
    상기 벌크 금속소재의 성형한계선도를 상기 도시된 점을 연결한 곡선으로 예측하는 벌크 금속소재 성형성 평가방법.
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