KR20080002324A - Forming limit diagram tester - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of the molding limit test apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치의 지그 형상들을 나타내는 평면도,2 is a plan view showing jig shapes of the molding limit test apparatus according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치를 이용하여 측정한 성형한계도를 나타내는 그래프,Figure 3 is a graph showing the molding limit measured using a molding limit test apparatus according to the present invention,
도 4는 종래의 성형한계도 시험장치를 나타내는 사진,Figure 4 is a photograph showing a conventional molding limit test apparatus,
도 5는 종래의 성형한계도 시험장치를 나타내는 단면도,5 is a cross-sectional view showing a conventional molding limit test apparatus,
도 6은 종래의 성형한계도 시험장치를 이용하여 측정한 성형한계도를 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing a molding limit diagram measured using a conventional molding limit test apparatus.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 금형 11 : 상부 지그10: mold 11: upper jig
12 : 하부 지그 13 : 펀치12: lower jig 13: punch
14 : 마찰방지용 부재 20 : 시편14: friction preventing member 20: specimen
본 발명은 성형한계도 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편과 펀치 사이에 마찰방지용 부재를 삽입하여 마찰에 의한 오차를 최소화하고, 시편의 크기는 일정하게 하고 그 시편을 홀딩하는 지그의 크기를 달리하여 측정이 어려웠던 여러 가지 변형 모드를 용이하게 재현 가능하도록 하는 성형한계도 시험장치에 관한 것이다. The present invention relates to a molding limit test apparatus, and more particularly, by inserting a friction preventing member between the specimen and the punch to minimize the error caused by friction, the size of the specimen is constant and the size of the jig holding the specimen The molding limit for easily reproducing various deformation modes that were difficult to measure by using the present invention is also related to the test apparatus.
일반적으로, 기존의 FLD(Forming Limit Diagram : 성형한계도)시험은 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 시편(100)에 백색 스프레이를 도포한 후, 그 위에 검은색 스프레이를 도포한 다음, 그 시편(100)을 에릭슨 시험장치의 지그(110,120)를 가압하여 견고하게 고정한 상태에서 펀치(130)를 전진하여 상기 시편(100)에 크랙이 발생할 때까지 변형시키게 된다. In general, the conventional FLD (Forming Limit Diagram) test, as shown in Figures 4 and 5, after applying a white spray on the
이후, 측정 카메라(ARAMIS)를 이용하여 미세한 검은색 점들의 이동 거리와 시편(100) 각부분의 명암 변화, 일정 격자 내의 검은 점들의 분포량을 측정하고, 이를 통한 시편의 크기에 따라 이미지를 코드화하는 프로그램을 통해 주변형률(major strain) 및 부변형률(minor strain)을 산출하게 된다.Then, using a measuring camera (ARAMIS) to measure the moving distance of the fine black dots, the change in the contrast of each part of the
이때, 상기 시편(100)의 크기(가로 150mm에 세로 각각 30, 50, 70, 90, 110, 130mm인 강판)를 달리하여 여러 응력 상태에서의 변형량을 측정한다. At this time, by varying the size of the specimen 100 (steel plate is 30, 50, 70, 90, 110, 130mm in length to 150mm each) to measure the amount of deformation under various stress conditions.
그런데, 이러한 종래의 성형한계도 시험장치는 초기 시편을 변형시킬 때 펀치의 원형헤드부가 시편과 먼저 접촉하여 펀치와 시편 사이에 마찰이 발생하게 된 다.However, in the conventional molding limit test apparatus, when the initial specimen is deformed, friction occurs between the punch and the specimen because the circular head portion of the punch first contacts the specimen.
이때, 이론 상으로는 펀치가 상승하여 시편을 변형시킬 때 가장 많은 변형이 발생하는 시편 중심부(시험이 종료된 시편 곡면의 중심부)에서 크랙이 발생하여야 하나, 펀치와 시편 중심부가 초기부터 접촉하고 시편 테두리 부위는 펀치가 상승이 종료될 시점에 시편과 접촉함에 따라 실제 시험에서는 시편의 중심부와 펀치 사이의 마찰에 의해 상기 시편의 중심부의 변형이 억제되어 그 시편이 고정된 테두리 부위와 시편 중심 부위 사이에서 가장 많은 변형이 발생하게 되어 시편 테두리 부위에서 크랙이 발생한다. At this time, in theory, the crack should occur at the center of the specimen (the center of the curved surface of the specimen where the test is completed), when the punch is raised to deform the specimen. As the punch is in contact with the specimen at the end of the ascension, in the actual test, the deformation of the center portion of the specimen is suppressed by the friction between the center portion of the specimen and the punch, so that the edge between the edge where the specimen is fixed and the center portion of the specimen Many deformations occur and cracks occur at the specimen edges.
이로 인하여, 시편의 마찰에 의한 영향으로 고유 성형한계를 측정하는데 오차가 발생하는 한편, 도 6의 그래프에 보이는 바와 같이, 시편에 대한 성형 한계를 측정하는데 어려운 측정 범위가 발생하게 된다. Due to this, an error occurs in measuring the intrinsic molding limit due to the friction of the specimen, and as shown in the graph of FIG. 6, a measurement range that is difficult to measure the molding limit for the specimen occurs.
또한, 시편 테두리 부위에서 크랙이 발생함에 따라 변형량 측정을 위한 카메라가 이미지를 촬영하는 경우에 크랙 부위 이미지가 화면에 들어오기 힘들며, 시편 중심부와 높이 차이에 의해 명암이 어두워져 이미지 측정 및 계산이 어려워지는 문제점이 발생하게 된다. In addition, as the crack occurs at the edge of the specimen, the image of the cracked portion is hard to enter the screen when the camera for measuring the deformation is taken, and the contrast is dark due to the height difference with the center of the specimen, making it difficult to measure and calculate the image. The problem is losing.
따라서, 기존에 사용되고 있는 성형한계도 시험장치는 유압을 이용한 장치로서, 판재의 하부에 고압을 발생시켜 상부로 변형을 유도하는 방식으로 되어 있으며, 기존의 유압을 이용한 성형한계도 시험장치는 판재의 정 중앙부에 마찰이 작용하지 않고도 전체 면적에 균일한 압력이 작용하므로 모든 방향으로 동일한 인장응력이 발생하게 된다.Therefore, the existing molding limit test apparatus is a device using a hydraulic pressure, it generates a high pressure in the lower part of the plate to induce deformation to the upper side, and the conventional molding limit test apparatus using a hydraulic pressure Uniform pressure acts on the entire area without friction at the center, resulting in the same tensile stress in all directions.
이러한 특징으로 인해 금형 내부에 고압을 생성하기 위한 유압 펌프 및 압력 조절 스위치가 필요하며, 유압 파이프를 통해 금형 내부로 유체를 이송시키는 작동을 하게 되며, 스트레인 게이지(strain gage)를 부착하거나 레이저 등을 이용해 판재의 중앙부에서의 변형률을 측정하게 된다.This feature requires a hydraulic pump and pressure control switch to generate high pressure inside the mold, and acts to transfer the fluid into the mold through the hydraulic pipe, and attaches a strain gage or laser. The strain at the center of the sheet is measured.
그러나, 판재의 변형이 진전되다가 크랙이 발생하면 판재 하부의 고압 유체가 크랙을 통하여 상부쪽으로 토출되어, 그 위쪽에 이격 배치된 고가의 측정용 카메라, 레이저 장치 및 각종 시험 장비를 오염시키거나 파손을 유발하게 되는 문제점이 있다.However, when the deformation of the plate progresses and a crack occurs, the high pressure fluid in the lower part of the plate is discharged upward through the crack, which contaminates or damages expensive measuring cameras, laser devices, and various test equipments spaced above the plate. There is a problem that is caused.
이러한 유압을 이용할 경우에는 항상 대기압보다 큰 압력을 사용해야 하므로 판재의 크랙시 위쪽 방향으로 유체가 토출되는 문제를 용이하게 해결할 수 없고, 또한 카메라에 의해 파단 예상 지점을 실시간으로 측정해야 하므로 튐 방지용 차단막을 설치할 수도 없는 문제점이 있으며, 또한 실험에 사용된 유체를 항상 회수해야 하므로 회수하는 장치를 별도로 추가 설치해야 하는 불편함도 있다.When using such hydraulic pressure, it is always necessary to use a pressure higher than atmospheric pressure. Therefore, it is not easy to solve the problem of the fluid discharged upward when the crack of the plate is not easily solved. Also, it is necessary to measure the expected break point by the camera in real time. There is also a problem that can not be installed, and also because the fluid used in the experiments must always be recovered, there is also the inconvenience of additionally installing a recovery device.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 에릭슨 시험장치를 이용하여 시편의 변형률을 측정하는 성형한계도 시험장치에 있어서, 시편과 펀치의 마찰력 때문에 측정이 어려운 구간에서의 성형한계를 구하기 위하여 기존의 폭이 다른 시편을 이용하는 방법을 배제하고, 대신에 폭이 일정한 시편을 사용하는 대신, 여러가지 변형 모드를 재현하기 위한 여러 형상의 지그를 적용하며, 시편과 펀치의 마찰력을 제거하기 위하여 그 사이에 마찰방지용 부재를 개재함으로써, 변형량 및 응력 측정의 어려움을 최소화하여 시편의 고유한 성형 한계도를 얻을 수 있는 성형한계도 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was invented to solve the above problems, in the molding limit test apparatus for measuring the strain of the specimen using the Ericsson test apparatus, molding in a section difficult to measure due to the friction between the specimen and the punch In order to find the limit, the method of using the specimen of different width is excluded, instead of using the specimen of constant width, instead of applying the jig of various shapes to reproduce various deformation modes, eliminating the friction between the specimen and the punch. The purpose of the present invention is to provide a molding limit test apparatus capable of obtaining an inherent molding limit of the specimen by minimizing the amount of deformation and stress measurement by interposing a friction preventing member therebetween.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the features of the present invention for achieving the above object are as follows.
본 발명에 따른 성형한계도 시험장치는, 시편과, 상기 시편을 고정하여 주는 상부 지그 및 하부 지그, 그리고 상기 상,하부 지그 사이에 고정된 시편에 충격을 가하는 펀치를 포함하여 이루어진 성형한계도 시험장치에 있어서,Molding limit test apparatus according to the present invention, a molding limit test comprising a specimen, an upper jig and a lower jig for fixing the specimen, and a punch for impacting the specimen fixed between the upper and lower jig In the apparatus,
모든 변형 모드의 구현이 가능한 정원(正員) 형상의 통일된 시편과;A uniform specimen in a garden shape capable of implementing all deformation modes;
상기 시편을 고정시 그 가압 범위를 달리하여 상기 모든 변형 모드를 재현할 수 있는 상부 지그와;An upper jig capable of reproducing all the deformation modes by varying the pressing range when the specimen is fixed;
상기 시편과 펀치의 작동 구간 사이에 삽입된 마찰방지용 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. Characterized in that it comprises a friction preventing member inserted between the operation section of the specimen and the punch.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치의 지그 형상들을 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치를 이용하여 측정한 성형한계도를 나타내는 그래프이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a molding limit test apparatus according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing jig shapes of the molding limit test apparatus according to the present invention, Figure 3 is a molding limit diagram according to the present invention It is a graph showing the molding limit measured using a test apparatus.
본 발명은 소재에 대한 실시간 변형률 측정을 정확하게 수행하기 위하여 고가의 카메라 장비(ARAMIS)가 장착되어 있는 금형(10)에 시편(20)을 고정 설치하게된다(도 4의 사진 참조).In the present invention, the
이때, 여러 가지 변형 모드, 즉 단축인장, 딥드로잉(deep drawing), 평면변형, 2축인장 등을 재현하기 위하여 기존에 사용되었던 다수개의 폭이 다른 시편(100)을 배제하고, 단축인장은 물론, 평면 변형 및 2축 인장변형 등이 모두 가능한 정원(正員) 형상의 통일된 시편(20)을 구비하게 된다.In this case, a plurality of different widths of the
이는 기존의 시편(100)과 펀치(130) 사이에 발생하는 마찰력으로 인하여 여러 응력 상태에서의 변형량을 측정하는데 한계가 있어 모든 변형 모드를 측정 가능한 상기한 형상의 시편(20)을 준비하게 되는 것이다.This is because the friction force generated between the existing
그리고, 기존의 시편(100)의 크기에 따른 여러 가지 변형 모드의 재현은 상기 시편(20)을 압착하여 고정시키는 상,하부 지그(11,12)를 통해 구현하게 되는 바, 상기 상부 지그(11)의 형상을 달리한 다음, 여러 응력 상태에서의 변형량을 측정하게 된다.In addition, the reproduction of the various deformation modes according to the size of the existing
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 통일된 단일 형상의 시편(20)을 고정시키는 상부 지그(11)의 형상에 따라, 다시 말해 상부 지그(11)의 가압 범위에 따라 4가지 변형 모드(예를 들어, 단축인장, 딥드로잉, 평면변형, 2축인장)를 통일된 시편 상에 모두 구현할 수 있게 되는 것이다.That is, as shown in Figure 2, according to the shape of the
이때, 상부 지그(11)의 형상을 4가지 모드로 구현하는 바, 제1모드는 상기 정원(正員) 형상의 시편(20) 테두리 전체에 동일한 압력으로 가압하여 2축 인장이 발생할 수 있도록 상부 지그(11)의 내측 홀을 이루는 장축 및 단축의 비가 5:5인 완전한 정원(正員) 형태의 일정한 두께를 갖는 링부재로 이루어져 있다. At this time, the shape of the
그리고, 제2모드는 장축 및 단축의 비가 5:4인 타원형 링부재로 이루어져 있으며, 제3모드는 장축 및 단축의 비가 5:3, 제4모드는 장축 및 단축의 비가 5:2로 설정된다.The second mode is composed of an elliptical ring member having a ratio of long axis and short axis of 5: 4, and the third mode has a ratio of long axis and short axis of 5: 3, and the fourth mode has a ratio of long axis and short axis of 5: 2. .
이와 같이 각각 다른 형상의 모드로 이루어진 상부 지그는, 상기 시편(20)을 고정시키는 가압 범위를 순차적으로 좁게 하여, 다시 말해 가압력에 차이를 주어 상기 2축 인장 모드 외에, 평면 변형, 딥드로잉, 단축 인장이 발생할 수 있도록 한다.As described above, the upper jig composed of modes of different shapes sequentially narrows the pressing range for fixing the
이는 폭이 통일된 시편(20)에, 그 시편(20)을 고정하면서 상기 변형 모드를 각각 재현할 수 있도록 하는 상부 지그(11)를 선택적으로 채택하므로, 기존의 폭이 다른 여러 종류의 시편(100)을 고정하여 변형 모드를 재현시 시편 및 펀치의 마찰로 인해 생기는 측정 불능 구간에서 한계 성형을 쉽게 측정할 수 있는 발명인 것이다. It selectively adopts the
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기한 상부 지그(11)를 사용할 경우, 모든 변형 모드를 재현할 수 있으며, 기존에 측정이 어려웠던 범위에서도 다양한 시험값을 측정하는 동시에 용이하게 측정 가능하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 3, when the
한편, 유압을 이용한 성형한계도 시험장치의 사용시 소재의 크랙 시점에서의 폭발을 억제할 수 있고, 다른 한편으로는 펀치(13)의 사용시 발생하는 마찰 문제를 방지할 수 있도록 상기 펀치(13)가 작동하는 구간 사이에 마찰방지용 부재(14)를 삽입하여 시편(20)과 펀치(13) 사이에서의 마찰을 억제하여 시편(20) 중심부에서 변형이 발생할 수 있도록 한다. On the other hand, the molding limit using hydraulic pressure can suppress the explosion at the time of cracking of the material when the test apparatus is used, and on the other hand, the
이때, 상기 마찰방지용 부재(14)는 그 재질이 소프트한 실리콘(silicone) 재질인 것이 바람직하다. At this time, the
따라서, 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치는 통일된 시편(20)을 적용하고, 그 통일된 시편(20)을 고정하는 상부 지그(11)를 여러 형상으로 적용하여 여러 가지 변형 모드를 용이하게 재현할 수 있도록 하고, 상기 시편(20) 및 펀치(13)의 작동 구간 사이에 마찰방지용 부재(14)를 삽입하여 상기 시편(20)과 펀치(13) 사이의 마찰이 최소화됨에 따라 이론적인 크랙 발생 부위인 시편(20)의 중심부에서 크랙이 발생하도록 유도하여 정확한 성형한계도 시험을 실시할 수 있도록 하는 장치이다. Therefore, the molding limit test apparatus according to the present invention applies a
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 성형한계도 시험장치에 의하면, 시편과 펀치 사이에 마찰방지용 부재를 삽입하여 마찰에 의한 오차를 최소화하고, 시편의 크기는 일정하게 하고 그 시편을 홀딩하는 지그의 크기를 달리하여 측정이 어려웠던 여러 가지 변형 모드를 용이하게 재현 가능하도록 함으로써, 변형량 및 응력 측정의 어려움을 최소화하여 시편의 고유한 성형 한계도를 얻을 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the molding limit test apparatus according to the present invention, by inserting the anti-friction member between the specimen and the punch to minimize the error caused by friction, the size of the specimen is constant and the jig holding the specimen By varying the size, it is possible to easily reproduce the various deformation modes that were difficult to measure, thereby minimizing the difficulty of measuring the amount of deformation and stress, thereby obtaining a unique forming limit of the specimen.
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Payment date: 20110302 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |