[논문자료] 순 티탄늄 판재의 프레스 성형성 평가

출처: 픽사베이

---

열교환기란 서로 온도가 다르고, 고체벽(원관 혹은 판)으로 분리된 두 열전달 매체(heat transfer fluid)들 사이에 열교환을 수행하는 장치를 말하며 다양한 형태가 존재한다. 이 중에서 판형열교환 장치(plate heat exchanger, PHE)는 식품산업, 화학 공업, 발전설비, 일반 공업 등 거의 모든 산업분야에 걸쳐 광범위하게 응용되고 있다. PHE에 자주 사용되는 티타늄 전열판은 열교환 면적을 극대화하고 판재의 강도와 강성을 높이기 위하여 다양한 굴곡형태(ridge, corrugation)의 패턴 (washboar pattern, herringbone pattern 등)을 가지며 유압프레스로 가공하여 제조된다. Fig. 1은 대표적인 티타늄 PHE 형상을 나타낸 것으로 그림에서 붉은색 화살표 방향은 고온의 매체가 유동하는 방향을, 청색은 저온의 매체가 유동하는 방향을 나타낸다.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO202219957291241

본 논문에서는 판형 열교환기 등에 널리 이용되고 있는 순 티타늄 판재의 프레스 성형성을 평가하기 위해 인장실험과 장출성형실험을 수행하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.

 

(1) 인장실험 결과, 본 연구에서 제안한 Kim-Tuan 의 가공경화모델의 경우가 인장실험값과의 오차가 2.6%로 가장 작아 실험값을 정밀하게 묘사하고 있음을 알 수 있었다.

 

(2) Hora의 수정된 최대하중조건식에 Hosford의 이 방성항복조건식에서 a=2와 Kim-Tuan의 모델을 도입하는 것에 의해 성형한계선을 예측한 결과, 본 연구에서 제안한 Kim-Tuan 모델의 적용은 장출성형실험에서 구한 성형한계선을 잘 예측하고 있음을 알 수 있었다.

 

(3) 반면 Swift 모델과 Voce 모델에서 예측한 성형 한계선은 실험결과를 낮게 평가하고 있다.

 

이상의 결과로부터 단축인장실험에 의한 재료의 가공경화특성을 잘 표현해주는 모델의 도입은 소성변형공정의 CAE 해석 뿐 아니라 재료의 가공한계를 예측하는데 있어서 중요한 인자이라는 것을 알 수 있었다.

 

---

유압 프레스 (WP) / 유압 프레스 (HP)

유압프레스의 경우 사용 동력에 따라 인력 프레스와 동력 프레스로 구분되며 가공 압력을 발생시키는 방법에 따라서도 기계적 프레스와 공압, 액압 프레스로 구분됩니다. 유압프레스 WP(Work Press)와 HP(Hot Press)는 유압오일을 사용하는 액압프레스의 일종으로 핸드 펌프를 사용하는 수동 인력 프레스와 모터 펌프를 사용하는 자동 동력 프레스로 구분할 수 있습니다.

 

유압프레스의 적용분야

금속가공 및 산업 부품 제조	자동차 부품 조립, 금속의 가공 및 압착, SUS 부품 가공, 강제 압입 작업, 베어링 제조, 분말야금 성형 작업, 절단작업, Punching 작업 등
전기·전자 부품 및 회로 기판	회로 기판의 압착, 전자 부품의 조립, 금속부품의 가공, 기능성 필름 제조 시 압착, 절단작업, 성형 작업, Marking 작업, Punching 작업 등
각종 무기재료 부품의 생산 및 가공	치과용 인공치아 조립, 내화물의 압착, 지르코니아 볼, 질화규소 부품 가공, 세라믹 분말 성형 압축 작업, 인공 생체 재료 가공 작업 등
고분자 플라스틱 수지의 합성 및 가공	고분자 수지 압출, 성형 가공 작업, 압착(당사 판재 생산), 압착 물성 시험, 기능성 복층 필름의 압착, 절단가공, Punching 작업 등

---