KR101134030B1 - 판재의 마찰 특성 예측 방법 - Google Patents

판재의 마찰 특성 예측 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101134030B1
KR101134030B1 KR1020090028698A KR20090028698A KR101134030B1 KR 101134030 B1 KR101134030 B1 KR 101134030B1 KR 1020090028698 A KR1020090028698 A KR 1020090028698A KR 20090028698 A KR20090028698 A KR 20090028698A KR 101134030 B1 KR101134030 B1 KR 101134030B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrostatic pressure
area
region
friction
oil pocket
Prior art date
Application number
KR1020090028698A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100110230A (ko
Inventor
이홍우
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020090028698A priority Critical patent/KR101134030B1/ko
Publication of KR20100110230A publication Critical patent/KR20100110230A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101134030B1 publication Critical patent/KR101134030B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G01N33/204—Structure thereof, e.g. crystal structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

본 발명은 마찰 특성 예측 장치가 광학 현미경을 통해 관측되는 상기 판재의 표면을 기반으로 각 지점의 3차원 측정 좌표를 설정하는 단계와, 상기 측정 좌표를 기반으로 가상 평면의 조도를 침투시켜 각기 다른 힘을 발생시키는 영역으로 구분하는 단계와, 상기 판재에 가해지는 하중에 의해 발생되는 변형 응력과, 고립된 오일 포켓에 의해 발생되는 정수압과, 상기 하중을 가하는 프레스와 상기 오일 포켓의 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 산출하는 단계와, 상기 정수압 발생 정도와, 상기 오일 포켓의 위치에 따라 윤활 인자를 도출하는 단계와, 상기 도출된 상기 윤활 인자와 마찰 계수의 상관성에 따라 마찰 계수를 산출하는 단계를 포함하는 판재의 마찰 특성 예측 방법을 개시하여, 판재에 하중이 가해지면, 정수압을 발생시키는 오일 포켓 면적과 하중을 가하는 프레스 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 정의하고, 상기 정수압이 발생되는 오일 포켓의 위치가 평균면보다 요부된 골(valley) 영역과, 돌출된 산(peak) 영역인지 여부에 따라 마찰 계수와 상관도가 매우 높은 윤활 인자를 도출하여, 마찰 특성을 예측 및 산출에 높은 신뢰성을 가지도록 하는 것이다.

Description

판재의 마찰 특성 예측 방법{method of prediction friction coefficient in plank}
본 발명은 판재의 마찰 특성 예측 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 판재에 하중이 가해지면, 정수압을 발생시키는 오일 포켓 면적과 하중을 가하는 프레스 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 정의하고, 상기 정수압이 발생되는 오일 포켓의 위치가 평균면보다 요부된 골(valley) 영역과, 돌출된 산(peak) 영역인지 여부에 따라 마찰 계수와 상관도가 매우 높은 윤활 인자를 도출하여, 마찰 특성을 예측/산출에 높은 신뢰성을 가지도록 하는 판재의 마찰 특성 예측 방법에 대한 것이다.
판재 성형 공정에서 판재의 마찰 특성(마찰 계수)은 매우 중요한 요소이며, 특히 강판의 경우에는 조질 압연(Skin pass : temper rolling) 공정에서 강제로 강판의 표면에 조도(調度)를 부여하기 때문에 표면의 조도 프로파일(profile)에 따른 마찰 특성을 분석하는 과정이 필수적이다.
조질 압연 공정은 강판, 특히 냉연 강판이 냉간 가공에 의해 인성이 감소되고, 강도가 증대되는 특성이 있으므로, 공정에 적합하도록 재질을 조정하여 인상을 증가시키는 공정이다.
최근에 판재의 마찰 특성을 설명하기 위하여 기계-유동학적 마찰 모델(mechanical-rheological friction model)이 도입되었다.
도 1은 기계-유동학적 마찰 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 윤활되어 있는 판재의 표면에 하중(
Figure 112009020094198-pat00001
)을 가하는 경우에는 세 가지 종류의 반력(
Figure 112009020094198-pat00002
,
Figure 112009020094198-pat00003
,
Figure 112009020094198-pat00004
)이 발생하여, 하중과 평형을 이루게 된다.
제1 반력(
Figure 112009020094198-pat00005
)은 A 영역에서 발생하는 접촉력(contact force)으로, 접촉력은 판재의 표면 조도가 변형하면서 발생하는 접촉압의 합으로 표현된다.
제2 반력(
Figure 112009020094198-pat00006
)은 B 영역에서 발생하는 동수력(hydrodynamic force)으로 하중을 받는 영역의 경계와 연결된 부분에 침전되어 있는 오일(oil)에 의해 발생한다. 제2 반력은 B 영역의 오일이 하중에 의하여 외부로 빠져나가면서 발생되는 상대적인 유동으로 인해 발생되는 것으로, 오일의 점도와 오일이 이동하는 상대 속도에 영향을 받는다.
제3 반력(
Figure 112009020094198-pat00007
)은 C 영역에서 발생하는 정수력(hydrostatic force)으로 오일이 침전되어 완전히 고립된 오일 포켓에서 외부 하중에 의해 압축되는 오일의 반력으로 발생하게 된다.
도 2는 종래의 판재 마찰 특성을 측정하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 광학 측정 장치(optical measurement device)의 측정 테이블(X/Y table)에 측정 대상인 판재를 안착시키고, 광학 현미경(optical microscope)을 이용하여 3차원 표면 프로파일을 측정하여 원시 데이터(raw data)를 기반으로 각 지점의 측정 좌표(x, y, z)를 설정 저장한다.
그리고, 판재의 각 지점의 측정 좌표로부터 가상의 평면으로 조도의 최대(peak)로부터 최저(valley)까지 침투시켜, 각 침투깊이에 따른 접촉력이 발생하는 영역(A), 동수력이 발생하는 영역(B) 및 정수력이 발생하는 영역(C)의 면적 비(area ratio) 그래프를 획득한다.
각 면적 비 그래프는 접촉 면적(contact area)(A 영역 면적)(αma), 동수압 오일포켓 면적(hydrodynamic oil pocket area)(B 영역 면적)(αop), 정수압 오일 포켓 면적(hydrostatic oil pocket area)(C 영역 면적)(αcl)으로 정의하고, 각 영역의 면적 비 중 일부 영역(빨간색으로 표시)을 C 영역의 최대 값(αclm)으로 정의한다.
따라서, 판재의 마찰 특성은 C 영역의 최대 값(αclm)에 의존적으로 결정되는 것으로 설명되어, C 영역의 최대 값(αclm)증가에 따라 마찰 계수가 감소되는 파악되어, C 영역의 최대 값(αclm)의 증가에 의해 다른 요인들이 마찰 계수가 감소되는 방향으로 형성되기 때문으로 해석될 수 있다.
그러나, 종래에는 마찰 특성(마찰 계수)을 예측하기 위한 중요 변수를 정수압 오일 포켓 면적의 최대 값(αclm)로 결정하고 있으나, 정수압 오일 포켓 면적의 최대 값으로만 판재의 마찰 계수 변동을 적절하게 예측하기 어렵다.
즉, 판재의 마찰 계수는 하나의 인자(factor)에 의존하여 지배적으로 영향을 받는 것이 아니라 여러 가지 인자들이 복합적으로 작용하여 마찰 특성을 결정하며, 종래에 마찰 계수 변동을 예측하기 위한 예측 인자인 정수압 영역 면적의 최대 값(αclm)은 마찰 계수와의 유의한 상관성을 도출시키기 어렵다.
따라서, 판재 성형 공정에서 매우 중요한 판재의 마찰 특성(마찰 계수)을 적절하면서 정확하게 예측할 수 있는 방식이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 필요성을 충족시키기 위해 제안되는 것으로, 판재 성형 공정에서 매우 중요한 인자인 판재의 마찰 특성(마찰 계수)을 적절하면서 신뢰성을 가지게 예측 및 산출할 수 있는 판재의 마찰 특성 예측 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 판재의 마찰 특성 예측 방법은, 마찰 특성 예측 장치가 광학 현미경을 통해 관측되는 상기 판재의 표면을 기반으로 각 지점의 3차원 측정 좌표를 설정하는 단계와, 상기 각 지점의 측정 좌표로부터 가상의 평면(평균면)으로 조도의 최대(peak)로부터 최저(valley)까지 침투시켜, 각 침투 깊이(정도)에 따른 각기 다른 힘(접촉력과 동수력 및 정수력)을 발생시키는 영역으로 구분하는 단계와, 상기 판재에 가해지는 하중에 의해 발생되는 변형 응력과, 고립된 오일 포켓에 의해 발생되는 정수압과, 상기 하중을 가하는 프레스와 상기 오일 포켓의 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 산출하는 단계와, 상기 정수압 발생 정도와, 상기 오일 포켓의 위치에 따라 윤활 인자를 도출하는 단계와, 상기 도출된 상기 윤활 인자와 마찰 계수의 상관성에 따라 마찰 계수를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 판재의 마찰 특성 예측 방법에서 상기 영역으로 구분하는 단계는, 상기 가상 평면의 조도 침투 정도에 따라 접촉력(contact force)이 발생되는 A 영역과, 동수력(hydrodynamic force)이 발생되는 B 영역과 정수력(hydrostatic force)이 발생되는 C 영역으로 구분한다.
상기 판재의 마찰 특성 예측 방법에서 상기 정수압 발생 정도를 산출하는 단계는, 상기 오일 포켓 면적과, 상기 프레스 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 아래 수학식에 따라 산출한다.
[수학식]
Figure 112011026508142-pat00008
, 여기서, 'O.P.R'은 정수압 발생 정도, 'αcl' 정수압 오일 포켓 면적, 'αma' 접촉력이 발생되는 A 영역의 면적이다.
상기 윤활 인자를 도출하는 단계는, 상기 정수압이 발생되는 C 영역에서 평균면보다 요부된 골(valley) 영역과, 돌출된 산(peak) 영역에 따라 아래 수학식과 같이 윤활 인자를 도출한다.
[수학식]
Figure 112009020094198-pat00009
삭제
Figure 112009020094198-pat00010
삭제
여기서, '
Figure 112009020094198-pat00011
'는 윤활 인자, 'O.P.R'은 정수압 발생 정도이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 판재에 하중이 가해지면, 정수압을 발생시키는 오일 포켓 면적과 하중을 가하는 프레스 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 정의하고, 상기 정수압이 발생되는 오일 포켓의 위치가 평균면보다 요부된 골(valley) 영역과, 돌출된 산(peak) 영역인지 여부에 따라 마찰 계수와 상관도가 매우 높은 윤활 인자를 도출하여, 높은 신뢰성을 가지는 마찰 특성을 예측 및 산출할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판재의 마찰 특성 예측 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세 설명하며, 본 발명의 주된 기술 요지를 흐리거나, 주지된 기술 내용에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판재의 마찰 계수를 예측하는 장치를 설명하기 위한 블록 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 마찰 특성 예측 장치(100)는, 안착되는 판재를 가로(X) 및 세로(Y) 방향으로 이동시키는 X/Y 테이블(120)과, 테이블(120)에 안착되는 판재의 표면을 정밀 관측하여, 마찰 처리부로 전송하는 광학 현미경(110)과, 광학 현미경(110)으로부터 수신되는 관측 정보를 기반으로 판재 표면의 각 지점에 대한 3차원 측정 좌표를 설정하고, 각 지점의 측정 좌표로부터 가 상의 평면으로 조도의 최대(peak)로부터 최저(valley)까지 침투시켜, 각 침투 깊이(정도)에 따른 접촉력이 발생하는 영역(A 영역), 동수력이 발생하는 영역(B 영역) 및 정수력이 발생하는 영역(C 영역)의 면적 비(area ratio) 그래프를 획득하여, 판재의 마찰 특성과 밀접한 상관성을 가지는 윤활 인자를 도출하는 마찰 특성 예측부(140)와, 마찰 특성 예측부(140)가 처리하는 가상의 평면, 그래프 및 윤활 인자 등을 디스플레이하는 출력부(130)를 포함한다.
마찰 특성 예측부(140)는 프로세서로 구현될 수 있으며, 가상의 평면으로부터 A 영역, B 영역 및 C 영역을 구분하고, 판재에 하중(F)이 가해지면, 판재의 표면이 변형되면서 발생하는 변형 응력(σ)으로 인해 표면의 마찰 계수가 달라지게 되므로(증가), 변형 응력과, C 영역에서 발생하는 정수압(
Figure 112009020094198-pat00012
)와, 접촉 면적의 크기와, C 영역의 오일 포켓이 정수압을 발생시킬 가능성 등을 기반으로 윤활 인자를 도출한다.
도 4는 본 발명에 따른 마찰 특성 예측부를 설명하기 위한 블록 도면이다.
도 4를 참조하면, 마찰 특성 예측부(140)는 측정 좌표 설정부(141)와, 영역 설정부(142)와, 윤활 인자 도출부(143)를 포함한다.
측정 좌표 설정부(141)는 광학 현미경(110)을 통해 관측되는 판재의 표면의 각 지점에 대한 3차원 측정 좌표를 설정한다.
그리고, 영역 설정부(142)는 측정 좌표 설정부(141)에서 설정되는 각 지점의 3차원 측정 조표를 기반으로 판재의 표면에 상응하는 가상의 평면에서 접촉력이 발생하는 영역(A), 동수력이 발생하는 영역(B) 및 정수력이 발생하는 영역(C)으로 구 분한다.
윤활 인자 도출부(143)는 판재에 하중(F)이 가해지면 발생하는 변형 응력과, C 영역에서 발생하는 정수압(
Figure 112009020094198-pat00013
)와, C 영역의 접촉 면적 크기와, C 영역의 오일 포켓이 정수압을 발생시킬 가능성을 산출하여 윤활 인자를 도출한다.
도 5는 판재에서 마찰이 발생하는 표면의 하중 평형도이다.
도 5와 오일 포켓의 정수압 이론을 참조하면, 판재(강판)에 하중(압력)(F)이 가해지면, 표면 프로파일이 변형되면서 변형 응력(σ)이 발생하게 되며, 판재의 변형 응력(σ)으로 인해 표면에 마찰력이 유발된다.
그리고, C 영역으로 고립된 오일 포켓이 존재하는 경우에는 오일에 가해지는 하중(F)으로 인해 오일이 압축되어 정수압(Ps)이 발생된다.
C 영역에서 발생되는 정수압(Ps)이 가해지는 하중(F)의 방향과 반대 방향이므로, 하중(F)을 상쇄시킴에 의해 변형 응력(σ)이 감소하게 되므로, 판재의 표면의 마찰 계수는 낮아지게 된다.
정수압 이론 상으로는 고립된 오일 포켓의 면적이 마찰 특성을 결정하는 중요한 인자이지만, 실제적으로는 C 영역의 고립된 오일 포켓의 면적 크기와 해당 오일 포켓이 정수압을 발생시킬 가능성을 반영해야 한다. 즉, 판재 상의 하중(F)을 가하는 프레스(tool)와 오일 포켓이 접촉하는 경우에만 정수압(Ps)이 발생한다.
따라서, 윤활 인자 도출부(143)는 다음 수학식 1과 같이 정수압이 발생될 가능성이 표현되는 정수압 발생 정도(O.P.R)을 정의한다.
Figure 112009020094198-pat00014
상기 수학식 1에서 정의되는 정수압 발생 정도(O.P.R.)는 정수압(Ps)을 발생시킬 수 있는 오일 포켓 면적을 프레스 접촉 면적으로 나눈 것으로 정수압 오일포켓이 큰 경우라도 접촉 면적에 따라 정수압이 발생되며, 정수압 오일 포켓이 큰 경우라도 접촉 면적이 크면, 정수압의 영향이 낮아짐을 표현하고 있다.
즉, 정수압 발생 정도는 정수압(Ps)이 오일 포켓의 면적 크기뿐만 아니라 접촉 면적에 의해 결정될 수 있는 것을 의미하며, 판재의 마찰 특성을 예측하는 예측 인자를 오일 포켓의 면적 크기와, 접촉 면적을 반영할 수 있음을 의미한다.
도 6은 판재 표면의 세 가지 영역에서 측정한 침투 깊이를 나타낸 그래프 도면이다.
도 6의 그래프에서 'αma'는 A 영역, 'αop'는 B 영역, 'αcl'는 C 영역에 대한 것이고, 'O.P.R'은 오일 포켓의 면적 크기와, 접속 면적에 따른 정수압 발생 정도에 대한 것이고, 수직축(Y축)은 판재 표면 조도의 평균 면(mean surface)(z=0)의 위치에 있도록 설정된 것이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각 C 영역에서 평균면을 기준으로 요부된 골(valley) 영역과, 돌출된 산(peak) 영역에 대한 것으로, 정수압 발생 정도(O.P.R)는 골(valley) 영역 및 산 영역에서 각각 최대 값이 발생된다.
그리고, C 영역의 골 영역과 산 영역의 정수압 발생 정도는 산 영역에서 보다 높고, 산영역에 근접할수록 프레스와 오일 포켓이 접속할 가능성(확률)이 높아지므로, 산 영역에 근접할수록 정수압 발생 정도가 높아진다.
따라서, 윤활 인자 도출부(143)는 실제 프레스가 판재에 가하는 하중(F)에 의해 발생되는 정수압을 발생시키는 오일 포켓의 위치가 C 영역의 산 영역 또는 골 영역인지 여부를 반영해야 한다.
그리고, 윤활 인자 도출부(143)는 다음 수학식 2와 같이, 판재 표면의 마찰 특성을 예측하기 위한 윤활 인자, 즉 마찰 계수를 결정할 수 있는 판재 표면의 윤활 정도를 정의한다.
Figure 112009020094198-pat00015
(2.1)
삭제
Figure 112009020094198-pat00016
(2.2)
삭제
상기 수학식 2와 같이, 윤활 인자(
Figure 112009020094198-pat00017
)는 오일 포켓의 위치가 C 영역의 산 영역(2.2) 및 골 영역(2.2)에 위치하는 각 경우에 대하여 각각 정의된다.
그리고, 윤활 인자 도출부(143)는 도출되는 윤활 인자 값을 출력부(130)를 통해 출력하고, 윤활 인자에 따른 판재의 마찰 특성, 즉 마찰 계수를 산출하여 출 력부(130)를 통해 출력한다.
도 7은 본 발명에 따른 판재의 마찰 특성 예측 방법을 설명하기 위한 플로챠트이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 마찰 특정 예측 장치(100)는 광학 현미경(110)을 통해 관측되는 판재의 표면의 각 지점에 대한 3차원 측정 좌표를 설정한다(S 100).
그리고, 마찰 특정 예측 장치(100)는 설정되는 각 지점의 3차원 측정 조표를 기반으로 판재의 표면에 상응하는 가상의 평면에서 접촉력이 발생하는 영역(A), 동수력이 발생하는 영역(B) 및 정수력이 발생하는 영역(C)으로 구분한다(S 110).
마찰 특정 예측 장치(100)는 판재 상의 하중(F)을 가하는 프레스(tool)와 오일 포켓이 접촉하는 경우에만 정수압(Ps)이 발생하므로, 판재에 가해지는 하중(F)에 의해 변형 응력과, C 영역에서 발생하는 정수압(
Figure 112009020094198-pat00018
)와, C 영역의 접촉 면적 크기와, C 영역의 오일 포켓이 정수압을 발생시킬 가능성을 기반으로 정수압 발생 정도(O.P.R)을 상기 수학식 1과 같이 정의하여 산출한다(S 120).
그리고, 마찰 특정 예측 장치(100)는 C 영역의 골 영역과 산 영역의 정수압 발생 정도는 산 영역에서 보다 높고, 산 영역에 근접할수록 프레스와 오일 포켓이 접속할 가능성(확률)과, 정수압 발생 정도가 높아지므로, 정수압을 발생시키는 오일 포켓의 위치가 C 영역의 산 영역 또는 골 영역인지 여부를 반영하기 위해 상기 수학식 2와 같이, 판재의 마찰 특성에 중요한 영향을 미치는 윤활 정도인 윤활 인 자를 정의한다(S 130).
마찰 특정 예측 장치(100)는 도출되는 윤활 인자 값을 출력부(130)를 통해 출력하고, 윤활 인자에 따른 판재의 마찰 특성, 즉 마찰 계수를 산출하여 출력부(130)를 통해 출력한다(S 140).
다음 표 1은 8 종류 판재의 마찰 계수(coefficient of friction)를 분석한 결과 값이다.
Specimen COF μ
CR-1 0.178
CR-2 0.173
CR-3 0.160
CR-4 0.157
GI-1 0.127
GI-2 0.151
GI-3 0.150
GI-4 0.170
도 8은 각 판재의 마찰 계수와 정수압 오일 포켓 면적의 최대 값(αclm)과의 상관도를 설명하기 위한 그래프 도면이고, 도 9는 각 판재의 마찰 계수와 윤활 인자와의 상관도를 설명하기 위한 그래프 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 판재의 마찰 계수와 정수압 오일 포켓 면적의 최대 값(αclm)과의 상관도는 오일 포켓 면적이 증가할 수록 마찰 계수가 감소하나, 상관도가 68.8 %로 마찰 계수의 변동을 오일 포켓 면적과 상관시켜 설명하기는 어렵다.
그러나, 도 9에 도시된 바와 같이, 마찰 계수와 윤활 인자(λ)의 상관도는 91.1 %로 정수압 오일 포켓 면적의 최대 값(αclm)과의 상관도에 비해 매우 높게 나타나고 있으므로, 본 발명에 따라 도출되는 윤활 인자(λ)를 이용하여 마찰 계수의 변동을 신뢰성이 있게 예측할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 기계-유동학적 마찰 모델을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래의 판재 마찰 특성을 측정하는 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판재의 마찰 계수를 예측하는 장치를 설명하기 위한 블록 도면.
도 4는 본 발명에 따른 마찰 특성 예측부를 설명하기 위한 블록 도면.
도 5는 판재에서 마찰이 발생하는 표면의 하중 평형도.
도 6은 판재 표면의 세 가지 영역에서 측정한 침투 깊이를 나타낸 그래프 도면.
도 7은 본 발명에 따른 판재의 마찰 특성 예측 방법을 설명하기 위한 플로챠트.
도 8은 각 판재의 마찰 계수와 정수압 오일 포켓 면적의 최대 값(αclm)과의 상관도를 설명하기 위한 그래프 도면.
도 9는 각 판재의 마찰 계수와 윤활 인자와의 상관도를 설명하기 위한 그래프 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 마찰 특성 예측 장치 110 : 광학 현미경
120 : X/Y 테이블 130 : 출력부
140 : 마찰 특성 예측부 141 : 측정 좌표 설정부
142 : 영역 설정부 143 : 윤활 인자 도출부

Claims (4)

  1. 판재의 마찰 특성 예측 방법에 있어서,
    마찰 특성 예측 장치가 광학 현미경을 통해 관측되는 상기 판재의 표면을 기반으로 각 지점의 3차원 측정 좌표를 설정하는 단계와,
    상기 각 지점의 측정 좌표로부터 가상의 평면(평균면)으로 조도의 최대(peak)로부터 최저(valley)까지 침투시켜, 각 침투 깊이(정도)에 따른 각기 다른 힘(접촉력과 동수력 및 정수력)을 발생시키는 영역으로 구분하는 단계와,
    상기 판재에 가해지는 하중에 의해 발생되는 변형 응력과, 고립된 오일 포켓에 의해 발생되는 정수압과, 상기 하중을 가하는 프레스와 상기 오일 포켓의 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 산출하는 단계와,
    상기 정수압 발생 정도와, 상기 오일 포켓의 위치에 따라 윤활 인자를 도출하는 단계와,
    상기 도출된 상기 윤활 인자와 마찰 계수의 상관성에 따라 마찰 계수를 산출하는 단계를 포함하는 판재의 마찰 특성 예측 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 영역으로 구분하는 단계는,
    상기 가상 평면의 조도 침투 정도에 따라 접촉력(contact force)이 발생되는 A 영역과, 동수력(hydrodynamic force)이 발생되는 B 영역과 정수력(hydrostatic force)이 발생되는 C 영역으로 구분하는 것을 특징으로 하는 판재의 마찰 특성 예측 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정수압 발생 정도를 산출하는 단계는,
    상기 오일 포켓 면적과, 상기 프레스 접촉 면적에 따라 정수압 발생 정도를 아래 수학식에 따라 산출하는 것을 특징으로 하는 판재의 마찰 특성 예측 방법.
    [수학식]
    Figure 112011094354168-pat00033
    여기서, 'O.P.R'은 정수압 발생 정도, 'αcl' 정수압 오일 포켓 면적, 'αma' 접촉력이 발생되는 A 영역의 면적이다.
  4. 제3항에 있어서, 상기 윤활 인자를 도출하는 단계는,
    상기 정수압이 발생되는 C 영역에서 평균면보다 요부된 골(valley) 영역과, 돌출된 산(peak) 영역에 따라 아래 수학식과 같이 윤활 인자를 도출하는 것을 특징으로 하는 판재의 마찰 특성 예측 방법.
    [수학식]
    Figure 112011094354168-pat00034
    Figure 112011094354168-pat00020
    여기서, '
    Figure 112011094354168-pat00022
    '는 윤활 인자이고, 'O.P.R.'은 C 영역의 정수압 발생 정도이며, '
    Figure 112011094354168-pat00035
    '는 C 영역에서 골(valley) 영역의 윤활 인자이고, '
    Figure 112011094354168-pat00036
    '는 C 영역에서 산(peak) 영역의 윤활 인자이다.
KR1020090028698A 2009-04-02 2009-04-02 판재의 마찰 특성 예측 방법 KR101134030B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090028698A KR101134030B1 (ko) 2009-04-02 2009-04-02 판재의 마찰 특성 예측 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090028698A KR101134030B1 (ko) 2009-04-02 2009-04-02 판재의 마찰 특성 예측 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100110230A KR20100110230A (ko) 2010-10-12
KR101134030B1 true KR101134030B1 (ko) 2012-04-16

Family

ID=43130955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090028698A KR101134030B1 (ko) 2009-04-02 2009-04-02 판재의 마찰 특성 예측 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101134030B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62155139A (ja) 1985-12-27 1987-07-10 Aisin Warner Ltd 画像処理による摩擦係数の検出装置
JPH07134023A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Agency Of Ind Science & Technol 原子間力顕微鏡及び原子間力顕微鏡における試料観察方法
KR20080057363A (ko) * 2006-12-20 2008-06-25 주식회사 포스코 강판의 마찰 계수 측정 장치
KR100867017B1 (ko) 2004-11-22 2008-11-10 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 냉간 압연에 있어서의 윤활유 공급 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62155139A (ja) 1985-12-27 1987-07-10 Aisin Warner Ltd 画像処理による摩擦係数の検出装置
JPH07134023A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Agency Of Ind Science & Technol 原子間力顕微鏡及び原子間力顕微鏡における試料観察方法
KR100867017B1 (ko) 2004-11-22 2008-11-10 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 냉간 압연에 있어서의 윤활유 공급 방법
KR20080057363A (ko) * 2006-12-20 2008-06-25 주식회사 포스코 강판의 마찰 계수 측정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100110230A (ko) 2010-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Evaluation of stamping lubricants in forming advanced high strength steels (AHSS) using deep drawing and ironing tests
Geiger et al. Determination of forming limit diagrams–a new analysis method for characterization of materials' formability
Hotz et al. Time dependent FLC determination comparison of different algorithms to detect the onset of unstable necking before fracture
EP1836473A1 (en) Evaluating method of the residual stress determining method using the continuous indentation method
CN102176988A (zh) 金属冲压成形品的裂缝判定方法、装置、程序以及记录介质
Berglund et al. Milled die steel surface roughness correlation with steel sheet friction
Zhang et al. Experimental and theoretical investigation on the role of friction in Nakazima testing
Hamedon et al. In-situ measurement of three-dimensional deformation behaviour of sheet and tools during stamping using borescope
Frącz et al. Aspects of verification and optimization of sheet metal numerical simulations process using the photogrammetric system
Harrington et al. Measurement of structural stresses by hole-drilling and DIC
Solhjoo et al. Effects of loading conditions on free surface roughening of AISI 420 martensitic stainless steel
KR101134030B1 (ko) 판재의 마찰 특성 예측 방법
Mugendiran et al. Comparison of plastic strains on AA5052 by single point incremental forming process using digital image processing
Song et al. Investigation of various necking criteria for sheet metal formability analysis using digital image strain data
KR102378199B1 (ko) 금속 판재의 굽힘 가공 시험 장치
Pacher et al. Quantitative identification of laser cutting quality relying on visual information
Pathak et al. Experimental techniques for finite shear strain measurement within two advanced high strength steels
Pruncu et al. Morphology of surface integrity as effect of cold forging of aluminum alloy
Jasiński et al. A new approach to experimental testing of sheet metal formability for automotive industry
Huang et al. Determination of forming limit and fracture limit curves using digital image correlation
Hu et al. True Fracture Strain Measurement and Derivation for Advanced High-Strength Steel Sheets
Tigrinho et al. Experimental investigation on the influence of the lubricant type in the punch stretching of extra deep-drawing steel
Murthy et al. Direct mapping of deformation in punch indentation and correlation with slip line fields
Fujii et al. Flaking failure in rolling contact fatigue caused by indentations on mating surface (III): Mechanism of crack growth in the direction opposite to the load-movement
KR101698597B1 (ko) 강판의 마찰계수 변동 예측방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160328

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180326

Year of fee payment: 7