기계공작법 기초 2. 소성가공

제2장 소성가공

1. 가공경화 및 재결정

① 가공경화 : 재료에 외력을 가하여 변형시키면 굳어지는 현상

(예: 철사를 반복하여 구부릴수록 더욱더 구부리기 어려워지는 현상.)

② 재결정 온도 : 열간(고온)가공과 냉간(상온)가공이 구분되는 온도.

Fe : 400℃, W : 1200℃, Ni : 600℃, Pt : 450℃, Au, Ag, Cu : 200℃

③ 냉간가공의 장․단점

- 장점 : 제품의 치수 정확, 가공면이 아름답다. 기계적 성질 개선, 강도,경도증가 및 연신율 감소

- 단점 : 가공방향으로 섬유조직이 되어 방향에 따라 강도가 다르다.

 

2.소성가공의 종류

① 단조(forging) : 일반적으로 가열상태에서 단조 기계나 해머로 두들겨 성형하는 방법

② 압연(rolling) : 두개의 롤러를 통과시키면서 소정의 제품을 가공하는 방법

③ 압출(extruding) : 컨테이너 속에 넣고 압력을 가해 압축시켜 가공하는 방법

④ 인발(drawing) : 일감을 길이방향으로 잡아당겨 늘리는 가공방법

⑤ 전조(roll forming) : 수나사, 볼, 세레이션, 기어가공에 주로 사용.

⑥ 판금 가공(sheet metal working) : 디프 드로오잉, 프레스 가공, 전단 가공, 굽힘가공 등을 이용함.

 

3. 단조의 종류

(1) 자유단조(free forging) : 금형을 사용하지 않고 대형물에 사용.

① 눌러붙이기(up setting) : 재료를 축방향으로 압축하여 단면적 크게 길이를 짧게 하는 작업

② 늘리기(drawing) ③ 단짓기(setting down) ④ 절단(cutting off) ⑤ 굽히기(bending)

⑥ 구멍뚫기(punching) : 얇은 재료에 사용.

(2) 형단조(die forging)

: 금형 사용하여 소형제품 대량생산, 정밀도 높고 가격저렴(주철은 단조가 되지 않는다.)

* 강의 최고단조온도 : 1200℃, 강의 단조완료온도 : 800℃

4. 단조프레스 용량 (Q) 및 단조해머의 효율 : η, 단조에너지 : E

, ,

A : 유효단조면적(㎟) kf : 변형저항(㎏㎟) η : 기계효율(0.7~0.8)

 

5. 압연가공

① 압연가공에서의 압하율(A)

 

② 자력압연조건 : μ ≥ tan θ (접촉각θ가 작거나 마찰계수μ가 커지면 스스로 압연이 가능하다)

③ 압연 롤러의 구성요소 : 몸체(body), 네크(neck), 웨블러(webbler)

④ 압연의 종류

- 분괴압연(blooming) : ingot(강괴)에서 제품의 중간재(鋼片)를 만드는 압연

: bloom(블룸), slab(슬래브), sheet bar(시트바), billet(빌릿) 등이 있다.

- 판재압연 : 열간압연에서 잉곳을 슬래브, 시이트 바아로 압연후 이것을 판재(후판,박판)로 압연.

- 형재압연 : 봉재, 평재, 형재, 레일 등을 제조하는 압연

⑤ 압연 Roller의 절손원인

; Roller의 neck의 절손, neck과 동체경계의 절손, 동체절손, Roller의 표면거칠기

 

6. 인발가공

⑴ 인발가공에서의 단면감소율(ψ) 및 가공도(S)

 

⑵ 인발가공의 인자 : 인발력, 다이각도, 단면감소율, 윤활법, 역장력

 

7. 압출가공

① 종류 : 직접압출(전방), 간접압출(후방,역식), 충격압출(튜브, 건전지 케이스 등의 제작)

② 압출재료 : Zn, Pb, Sn, Al, Cu등의 연질 금속

③ 압출비 = 빌렛의 초기 단면적 / 압출후의 단면적

*. 제관법에서 이음매 없는 강관(seamless pipe) 제작에는 천공법(穿孔法)이 대표적이며,

종류로는 만네스맨법, 압출법, 에르하르트법, stifel법 등이 있다.

 

8. 프레스 가공의 분류

① 전단가공 : 블랭킹, 펀칭, 전단(shearing), 트리밍, 셰이빙, 노칭, 분단(parting)

② 성형가공 : 굽힘, 비딩, 인장, 디프 드로잉, 벌징(밑부분 볼록), 스피닝(선반이용하여 가공), 시밍

네킹, 교정, 컬링(끝말기), 마포옴법(고무사용), 하이드로포옴법(고무대신 액체사용)

③ 압축가공 : 압인(coining:주화,메달), 엠보싱(두께 변화가 없는 요철가공), 스웨이징, 충격압출

 

9. 전단가공

① 전단에 요하는 힘(P) 및 소요동력 (H or H')

 

② 유압프레스 용량 : Q

 

10. 스프링 백(spring back) : 굽힘가공을 할 때 굽힘 힘을 제거하면 판의 탄성 때문에 탄성변형

부분이 원상태로 돌아가 굽힘각도나 굽힘 반지름이 커지는 현상.

* 스프링백이 커지는 경우

- 탄성한계, 경도, 구부림 반지름이 클수록, 두께가 얇을수록, 구부림 각도가 작을수록

* 굽힘에 요하는 재료의 길이 : L = A+B+2π× θ/360°(R +0.5t)