전공 기본/기계공작법14 금속성형공정 - 단조 - 6. 예비성형과 단조금형 ### 예비성형과 단조 금형 설계: 효율적인 단조 공정의 핵심복잡한 단조 제품을 만들 때, 단조 결함을 피하고 최적의 단조성을 유지하기 위해 여러 단계로 나누어 소재를 성형하는 예비성형(preforming) 과정을 거칩니다. 이번 글에서는 예비성형과 단조 금형 설계의 중요성과 방법에 대해 알아보겠습니다.#### 예비성형이란?복잡한 형상을 갖는 단조품을 만들 때, 재료를 몇 단계로 나누어 성형하는 것이 중요합니다. 예비성형은 다음 단계의 성형을 준비하는 과정으로, 이를 통해 만들어진 중간 소재를 예비성형체(preform)라고 합니다. 예를 들어, 커넥팅 로드의 단조 과정은 다음과 같습니다:1. 소재가 환봉 형태로 시작2. 1차 예비성형으로 중간 형상 만들기3. 두 단계의 단조 작업을 거쳐 최종 형상으로 완.. 2024. 5. 24. 금속성형공정 - 단조 - 5. 단조결함 ### 단조 작업 중 발생하는 응력과 결함단조 작업에서는 주로 압축응력이 발생하지만, 불균질 변형으로 인해 2차 인장응력이 생길 수 있습니다. 변형이 심해지면 표면에 균열이 생길 수도 있습니다. 표면 균열 외에도 금형 내에서 소재의 부적절한 유동으로 인해 다양한 결함이 발생할 수 있습니다.### 소재 유동과 결함다음 그림에서처럼 웨브(web)에서 재료가 과다하면 단조 중에 좌굴이 생겨 겹침 현상이 발생할 수 있습니다. 반대로 웨브가 너무 두꺼우면, 여분의 재료가 이미 단조된 부분으로 유동하여 내부 겹침 결함(lap)이 발생할 수 있습니다. 이를 통해 재료를 적절히 분배하고 금형 공동부에서 유동을 조절하는 것이 중요함을 알 수 있습니다.### 금형 공동부의 반지름과 결함금형 공동부의 반지름은 결함 생성에 .. 2024. 5. 24. 금속성형공정 - 단조 - 4. 기타 단조작업 1. 코이닝(coining) 폐쇄단조의 또다른 예로 동전을 성형하는 것을 들 수 있으며, 이 때 소재는 완전히 밀폐된 금형공동부 내에서 변형된다. 동전이나 메달의 구체적인 최종형상을 만드는 데는 소재의 유동응력보다 5~6배높은압력이필요하다. 특정한 제품의 경우에는 구체적인 형상을 얻을 때까지 몇 단계의 코이닝작업이 필요한 경우도 있다. 코이닝작업은 단조제품이나 기타 제품의 표면정도를 높이고 원하는 치수정확도를 얻기 위한 마무리작업(sizing)에 사용된다. 이때는 소재의 모양에 거의 변화가 없으면서도 높은 압력이 필요하게 된다. 코이닝에는 윤활제를 사용하지 않는데, 그 이유는 금형공동부에 갇힌 윤활제는 금형표면의 미세한 형상이 복사되는 것을 방해하기 때문이다. 2. 궤도단조(orbital forging).. 2023. 9. 12. 금속성형공정 - 단조 - 3. 형단조 형단조(closed-die forging)에서는 소재가 2개의 금형에 의해 압축되면서, 금형공동부(cavities)의 모양으로 만들어지는데, 전형적인 예는 다음 그림과 같다. 단조가 되는 동안, 재료의 일부는 밖으로 유동되어 플래시를 형성한다. 플래시는 길이 대 두께비(압력 분포식의 α/h비와 같음)가 크므로 높은 압력을 받고, 플래시 간극에서 재료유동에 대한 마찰저항 또한 높게 된다. 마찰이 크면 금형공동부에 있는 재료에 높은 압력을 가하여 금 형공동부를 충전시킬 수 있도록 해주므로, 플래시는 형단조시 재료의 유동에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 또한, 열간에서 가공할 때는, 두께가 얇은 플래시는 몸쳬부보다 빨리 냉각되므로 변형에 대한 저항이 커져서 금형공동부를 잘 채울 수 있도록 해준다. 형단조공.. 2023. 9. 12. 금속성형공정 - 단조 - 2. 단조하중과 일 접촉경계면에서의 마찰이 없고 재료가 항복응력 Y를 갖는 완전소성체이면 원주시편에 작용하는 수직압축응력은 Y로일정하다. 이 경우에는 이상변형(ideal deformation)만 일어나게 된다. 임의의 높이 h1에서의 가공력은 F = YA1 이며, 이는 이상변형만을 가정하였으므로, 소재를 압축하기 위한 최소하중을 나타낸다고 할 수 있다.재료가 변형경화성이면，항복응력 대신에 유동응력 Yf를 사용하면 된다. 실제의 단조하중은 마찰일과 과잉일이 포함되므로 상기 식으로 계산되는 값의 수 배에 달한다. A1은 소재의 단면적으로, 체적이 일정하다는 조건으로부터 다음과 같이 계산할 수 있다. 변형일은 다음과 같이 시편의 체적과 비에너지 u의 곱으로 나타낼 수 있으며, 여기서 e1은, 다음 식으로 구한다. 따라서, 다음 .. 2023. 6. 5. 금속성형공정 - 단조 - 1. 자유단조 금속재료의 성형공정(metal forming)은 각종 공구와 금형으로 소재에 외력을 가하여, 소 성변형에 따른 형상변화를 유도하는 가공방법으로 소성가공이라고도 한다. 온도를 기준으로 소성가공법을 분류할 때는 냉간가공, 온간가공, 열간가공의 3개 분야로 구분된다. 또한, 작업의 유형에 따라 소성가공법을 분류하면, 1차가공과 2차가공으로 구분할 수 있다. 소성가공법을 분류하는 최근의 경향은 소재의 크기와 형상을 기준으로 삼는 것이다. 이 경우에는 소성가공법 전체를 부피성형가공(bulk deformation process)과 판재성형가공 (sheet forming process)으로 크게 분류한다. 부피성형가공에는 단조, 압연, 압출, 인발과 같은 가공법이 있으며, 소재의 체적에 대한 표면적비(또는 두께 대 .. 2023. 6. 4. 이전 1 2 3 다음
