크로스-롤 피어싱
크로스-롤 피어싱(로터리 튜브 피어싱, 만네스만 피어싱)과 크로스 헬리컬 롤링(Three-roll skew rolling)은 점진 성형 공정에 속하며, 여기서 변형은 소재의 일부 영역에서 발생하고 순차적으로 성형되며 소재가 회전하면서 이동하므로 변형은 전체 부피에 대해 수행됩니다.
만네스만 효과(Mannesmann effect)는 소재에 균일한 장력이 발생하는 반면, 축에 대해 작은 각도로 기울어진 롤러가 소재를 회전시키는 크로스-롤 피어싱의 주요 인자입니다.
변형 영역에서 양호한 응력-변형 상태는 크로스-롤 피어싱 동안 달성할 수 있으며, 이를 통해 단조 부품의 횡단면에서 균일한 Macro 및 Micro structure를 가진 파이프를 생산할 수 있습니다.
이 균일한 Macro 및 Micro structur는 단조 부품의 훌륭한 기계적 특성을 제공하며 이러한 압연 공정은 3단 압연기와 2단 압연기에서 수행할 수 있습니다.
크로스-롤 피어싱과 크로스 헬리컬 롤링은 직경이 약간 감소한 후 금속의 연속적인 파손(Failure)를 발생시키고 이러한 균열이 전파되어 소재 중앙부에 캐비티를 형성합니다. QForm UK를 통해서 파단 기준을 정의하고 응력-변형 상태를 계산하여 캐비티 형성 및 연성 파괴가 발생하는 영역을 계산할 수 있습니다. 캐비티 형성이 취성 파단의 결과인지 또는 전단 응력(연성 파단)의 영향으로 심하게 소성변형된 결과인지 확인하는 것은 중요합니다.
특히 크로스-롤 피어싱 기술은 직경이 최대 1.5m에 달하는 이음매 없는 파이프와 케이스를 생산하는데 널리 사용됩니다.
이러한 점진 성형 공정은 시뮬레이션이 가장 복잡하며 솔버와 유한요소 메쉬 생성에 아래와 같은 특수한 요구 사항을 필요로 합니다.
- 이동하는 소성 변형 영역에 대하여 특수한 메쉬가 필요
- 성형 공정 전체에 걸친 체적 불변성
- 정확한 계산을 보장하는 동시에 허용 가능한 계산 시간 제공
- 회전하는 소재에 대한 유한요소 메쉬 구축
QForm UK는 위와 같은 요구 사항을 모두 충족합니다.
장점
- 롤링 롤과 피어싱 금형 사이의 소성 변형 영역에서의 응력-변형 상태 분석
- 피어싱 금형의 모양, 롤 경사각, 피어싱 밀의 구조적 요소의 영향과 같은 기술적 요인이 공정 품질에 미치는 영향 평가
- 소재와 금형의 온도 예측
- 금형의 응력-변형 상태 및 마모 계산
- 롤 경사각 영향 분석
크로스-롤 피어싱 및 크로스 헬리컬 롤링을 위한 QForm의 특수한 기능들
- 피어싱 후 파이프 본체의 기공을 분석하기 위해 주조 시뮬레이션(ProCAST) 데이터 불러오기
- 제품 품질을 평가할 수 있는 유저 서브루틴 제공(예: 만네스만 효과 등)
- 회전하는 소재에 대해 계산 시간을 줄일 수 있는 특수 알고리즘
- 배치 모드 기능
- 표면의 비틀림을 평가할 수 있는 소재 유동 예측
- Pusher와 같은 소재를 밀어주는 조건을 경계 조건을 통해 자동 구현
- 많은 수의 금형을 사용한 복잡한 시뮬레이션 수행
