알루미늄 합금 스탬핑의 마모 시작 감지, 2부

그림 1. 오른쪽의 빨간색 영역은 61AUS 윤활제로 테스트한 노출된 D2 인서트의 침전 영역입니다. 해당 예금의 프로필이 왼쪽에 표시됩니다.

편집자 주: 오클랜드 대학 첨단 제조 및 재료 센터(CAMM)의 연구원들은 최근 알루미늄 구조 부품을 스탬핑할 때 마모 방지에 가장 유리한 다이 재료, 다이 표면 처리 및 윤활제의 조합을 결정하기 위한 연구를 수행했습니다. 본 연구는 세 부분으로 제시된다. 1부에서는 표면 처리가 없는 D6510 및 S0050A 다이 재료에 대한 결과를 보고했습니다. 3부에서는 질화 및 경질 크롬 처리된 D6510 및 S0050A 인서트에 대한 결과를 논의합니다.

연구원들의 목표는 2.5mm 두께의 알루미늄 시트 5754와 접촉하는 노출된 D2 및 DLC(다이아몬드 유사 탄소) 코팅(Cr + CrN + aC:H:W + aC:H) 인서트의 마모 시작을 결정하는 것이었습니다. 윤활, 접촉력 및 다이 표면의 초기 거칠기의 영향을 정량화합니다. 도구의 설계는 "UHSS 스탬핑을 위한 마찰 측정"에 자세히 설명되어 있습니다. 실험방법은 Part I과 동일하였다.

연구원들은 인서트를 검사하고 Bruker 프로필로미터를 사용하여 마모 영역의 프로필을 측정했습니다. 그림 1은 61AUS 윤활제에 대해 마손이 결정되었을 때 노출된 D2 인서트와 왼쪽에 표시된 침전물의 프로파일을 보여줍니다. 프로필의 빨간색 부분이 보증금 지역입니다.

이 테스트 구성의 인장력은 드로 비드 시뮬레이터와 함께 고정된 두 개의 플랫 인서트 사이에서 당겨진 시트의 양쪽 측면에서 적용되는 마찰력을 특징으로 합니다. 마찰계수(COF)는 두 개의 마찰 표면을 고려한 당기는 힘과 두 배의 클램핑 힘의 비율로 계산되었습니다. 클램핑 힘은 드로 비드 시뮬레이터의 유압 실린더 압력에 의해 구동되었기 때문에 테스트 중에 일정한 값이었습니다. 따라서 COF 곡선 대 미끄럼 변위는 당기는 힘에 비례하고 실험적인 COF 값을 제공했으며 이는 본 연구의 추가적인 이점으로 수치 시뮬레이션에 적용할 수 있습니다.

61AUS 밀 오일로 윤활된 베어 D2 인서트를 사용한 55kN 조임력에 대한 COF 곡선이 그림 2에 나와 있습니다. 이 곡선은 인서트의 마손을 결정하는 가능한 방법 중 하나였습니다. 당기는 힘에 비례하는 COF의 증가는 골링 시작의 신호입니다. 이러한 증가는 입자가 다이 표면에 용접되는 국부적 영역에서 발생하는 추가적인 저항으로 해석될 수 있습니다. 이 입자는 시트 표면에 국부적인 움푹 들어간 부분을 만들어 인서트 표면을 따라 재료 흐름에 국지적이지만 다소 상당한 저항을 생성하여 인장 방향과 평행하게 테스트된 스트립 표면에 스크래치를 남겼습니다. 평균 접촉 압력 28MPa에 해당하는 50kN 조임력에서 곡선의 약간의 상승이 관찰되었으며 마모 시작을 나타냅니다. 클램핑 력이 더욱 증가함에 따라 COF의 더욱 뚜렷한 증가가 관찰되었습니다.

61AUS 윤활제가 포함된 순수 D2 샘플의 스크래치가 그림 3에 나와 있습니다.

두 윤활제 모두를 사용하여 DLC 코팅을 적용한 D2 테스트에서는 마모가 발생하지 않고 COF가 낮은 것으로 나타났습니다. 100kN 조임력에서 61AUS를 사용한 테스트의 경우, 최대 인장력(15.8kN)은 테스트된 스트립의 인장 테스트를 기반으로 실험적으로 측정된 시트 재료의 항복 임계값(14.5kN)을 초과했습니다. 인서트에서는 마모가 관찰되지 않았습니다.

DC2-90 윤활유를 사용하는 DLC 코팅 D2 인서트의 테스트에서 조임력은 유압 펌프가 제공할 수 있는 최대 힘인 200kN까지 증가되었습니다. 더 높은 힘에 대해 COF가 증가했음에도 불구하고 인서트에서 마모가 관찰되지 않았습니다.

DLC 코팅 D2강에서 마모가 관찰된 유일한 조건은 윤활제가 없는 건조 조건이었습니다. 이 실험 후 DLC 코팅이 적용된 D2 인서트는 그림 4에 표시됩니다. 증착 프로파일은 오른쪽에 표시되며 프로파일의 빨간색 영역은 증착 영역입니다.