이명규 고려대학교 교수

  자동차 차체경량화와 승객 안전성 확보를 위해 적용이 확대되고 있는 초고강도강을 활용한 부품화 공정에서 판재성형 후 금형 제거 시 재료의 탄성적 복원력에 의해 발생하는 과도한 스프링백 (springback)이 성형성 저하 등 중요한 문제로 대두되고 있다. 

 

  일반적으로 스프링백 문제를 해결하기 위한 방안으로 유한요소 해석 결과를 금형설계 단계에 반영하는데 해석 정밀도를 더욱 향상시키기 위해서는 고강도강 판재의 변형 특성을 정확히 모사할 수 있는 재료모델의 개발이 함께 이뤄져야 한다.

 

  특히 금속재료의 탄소성 거동을 구성하는 이방성 항복함수, 비선형 경화 모델, 소성변형 후 겉보기 탄성계수의 감소 현상이 스프링백 해석 정확도 향상에 어떠한 역할을 하는지는 정확히 분석해볼 필요가 있다.

  항복함수는 이방성이 큰 재료나 성형성 정밀 예측에는 중요한 인자로 작용하지만 스프링백 해석에는 큰 영향을 주지 못한다. 변형 이력 변화에 따른 특성을 모사할 수 있는 경화 모델의 사용은 스프링백 예측 정확도 향상에 매우 중요한 역할을 한다.

  소성변형 후 겉보기 탄성계수는 감소하며 스프링백 해석시에는 이를 반드시 고려해야 한다. 마찰 계수는 판재와 금형 사이의 압력 및 미끄러짐 속도의 함수이며 블랭크홀더력에 따라 민감도가 달라지게 된다.