본 연구에서는 중형 이상의 베어링에서 요구하는 링 롤링 공정의 유효 변수를 분석한다. 가이드 롤의 접촉 및 이송 제어 방식을 고려하여 링 성형성과 공정 안정성을 평가한다.
베어링은 자동차와 항공기 등 이동 수단과 각종 기계부품에 필수적이다. 이러한 기계요소는 복잡한 기계장치에서 하중을 지지하고 구동 동력을 전달한다. 필수적인 만큼 많은 수요가 있는 품목임에도 불구하고, 베어링은 열간 단조 후 생겨나는 슬러그를 버리는 방식으로 제조되어 낮은 재료이용률에 의한 환경오염과 자원 낭비 등의 문제가 발생한다. 중대형 베어링이 대상인 경우 슬러그 비율이 높아 더욱 많은 자원을 소요한다.
링 롤링 공법은 열간 또는 상온에서 단조 공정이후에 만들어진 블랭크 형상에서 원주방향으로 직경을 늘려가는 공정 방법이다. 이는 균질한 원주방향의 입자를 갖는 이음매 없는 링 형상을 제조할 수 있는 점진적 특수 성형법이다. 이 공법은 재료의 확장성 면에서 용이하나 공정 특유의 비선형성과 불안정성에 의해 소재의 차이 및 금형의 크기, 회전 및 이송속도 등으로 이루어진 변수에 예민하게 반응하여 성형 안정성을 확보하기 어렵다. 따라서 복잡한 관계의 공정 조건을 설계하고 평가하여 검증할 수 있는 연구가 요구된다.
본 연구는 구성요소간의 기하학적 관계를 토대로 이론적인 공정 범위를 계산하고 유한요소해석에 적용하여 안정적인 성형 범위를 도출하였다. 또한 가이드 롤의 위치별 유효성을 해석을 통해 검증하였고, 가이드 롤 위치 및 거동에 따른 최종형상에서의 영향도를 분석하였다.