소성가공

소성가공

 

 

 

1. 개요

 

물체에 외력을 가하고 제거하면 병형이 사라져 원래의 상태로 회복 하고자 하는 성질이 탄성이다. 이와 반대로 저항의 한계인 항복점 보다 높은 외력을 가하면 외력을 제거 하여도 원상 회족을 하지 못하고 영구 변형이 남게 되는데 이것을 소성 변형 이라한다. 소성 가공은 소성을 이용한 가공 방법으로 그종류가 다양하고 용도도 실로 광범위 하다고 할 수 있으나 그대표적인 예로 온도에 따라 열간 가공, 냉간 가공, 온간 가공이 있고 가공 방법에 따라 단조, 압연, 인발, 압출, 전조, 제관, 프레스, 분말야금 등이 있다

 

 

2. 소성 가공의 특징

 

  1) 소성 가공이라 함은 직접적인 1차 가공은 물론 중간 소재를 거쳐서 완성 가공에 이르는 2차 가공

     에 의한 것 모두를 포함한다.

 

  2) 대부분의 기계 요소는 얼마간의 소성 가공을 거치므로 이 가공법이 차지하는 원가의 점유율은

     상당 하다고 보아야 할 것이다.

 

  3) 소성 가공을 통하면 재료의 결함 대책이나 기계적인 강도 향상을 기대 할수 있다.

 

  4) 비절삭 가공이라 Chip 이 발생 하지 않아 재료 손실이 적어 재료 절약 효과가 있다.

 

  5) 절삭 가공에 비하여 생산률이 높다.

 

 

3. 소성 가공의 온도에 따른 분류

 

  1) 열간 가공

     재결정 온도 이상으로 가열 하여 소성가공 하는 방식으로 가공에 의해 결정 입자가 변형하고 미세

     화 하나 바로 새로운 결정이 생겨 유연해진다. 즉 변형과 재결정을 반복한다.

     산화막이 발생 표면정도 불량, 두께 정밀도 불량

 

  2) 냉간 가공

     일반적으로 실온에서 가공하는 소성가공은 거의 모두 냉간 가공이고 제품강도가 높아져 표면 및

     두께 정밀도가 높아 지지만 내부응력이 급증하고 경화가 심해져서 가공 완료후 어닐링을 실시

     하여야 한다.

 

  3) 온간 가공

     열간 가공과 냉간 가공 사이의 온도에서 가공 하는 것으로 종래는 청열전성에서 파괴를 초래 하기

     때문에 가공 속도를 변화 시키거나 청열 전성 구역을 회피한 온도에서 가공한다

     열간이나 냉간에서 동일한 오스테나이트상의 스테일레스강에 많이 이용한다.

 

 

4. 가공 방법에 따라 분류

 

  1) 단조 (Forging)

 

     ① 해머 또는 프레스로 Anvil(앤빌) 위에 있는 공작물에 충격력 또는 압력을 가하여 원하는 형상

         으로 가공 하는 방법( 결정체는 미세화 되고 기계적인 강도나 성질이 개선된다)

         자유단조와 형단조로 나눌수 있다

     ② 단조기: 프레스와 해머로 나누고 프레스에는 액압 프레스, 기계 프레스가 있으며 해머는 공기

         해머, 증기해머, 기계식해머, 드롭해머가 있다.

         가열로: 열간 단조를 위한 가열로는 가마식, 회전노상식, 퓨셔식(Pusher Type=고주파식)이 있다

     ③ 성형 과정: 가열→가공→ 어닐링

 

  2) 압연(Rolling)

 

     ① 회전하는 Roll 사이로 소재를 통과시켜 단면의 형상이 일정한 판재나 형재를 성형하는 방법

     ② 압연기 : 작업 온도에따라 열간 압연기와 냉간 압연기

         Roll의수 및 조립 형태에 따라 2단 압연기,2단 가열 압연기, 3단 압연기 4단, 압연기,  연속 압연기, 특수압연기

     ③ 용도 : 주로 두꺼운 사각재나 둥근 환봉 얇은 철판 및 형재를 가공한다

 

  3) 인발(Drawring)

 

     ①소재를 테이퍼 구멍을 가진 다이를 통과시켜 재료를 잡아당겨 다이의 최소치수로 가공하는 방법

     ② 인발기 : 일반적인 인발기 외에 마찰을 적게 하는 Roll Die 인발기가 있고 지름이 작은 선재를

         인발 하는 것으로 2개 이상의 다이를 연속적으로 설치한 신선기와 초음파를 이용한 신선기등이 있다

     ③ 용도: 봉재, 관재, 선재 및 Deep Drawing 방식으로 탄피, 알류미늄, 주전자 들통 등을 제작한다.

 

  4) 압출 (Extruding)

 

     ① 인발과는 달리 소성이 큰 다이 안의 소재를 밀어 내어 다이의 구멍과 같은 형상의긴제품을 가공하는 방법이다.

         직접 압출법, 간접압출법, 충격압출법, 정수압압출, 분말 압출, 냉간압출 등이 있다

     ② 압출기 : 보통 1000-5000Ton의 것이 주로 쓰이며 수평식 유압 프레스 또는 크랭크 프레스가  쓰인다

     ③ 용도 : 봉재, 관재, 선재 등의 제작에 쓰이고 충격 압출법으로 치약튜브, 건전지 케이스, 카메라  부품 등의
                 연한 금속에 쓰인다

     냉간 압출용 금형은 다이스강, 고속도강, 초경합금으로 만든다

 

  5) 전조 (Form Rolling)

 

      ① 공구의형상을 소재에 복사 시키는 방법으로 공구나 소재 또는 양쪽을 회전 시키거나 왕복 시켜 가공하는 방법

      ② 전조기계 : 유압식, 평판식, 롤식나사 전조기가 있다.     
          랙크식, 내접기어식, 피니언 공구형, 나사형 치형 전조기가 있다.

      ③ 용도: 주로 나사나 기어 등에 사용하고 봉,관 등의외부에 형상을 전조한다.

 

  6) 프레스(Press)

 

     ① 일정한 형상을 가진 Punch 와 Die를 조립하여 이들의 형태대로 제품을 눌러 가공하는 방법

        으로 주로 판재의 성형에 적합하다.

     ② 프레스의 종류: 액압프레스와 기계프레스로 크게 나눌수 있으며 액압은 유압이나 수압을 사용

         하고 기계는 크랭크 프레스, 토글프레스, 너클프레스, 마찰 프레스, 캠프레스 등이 있다.

     ③ 용도 : 작업 방식에 비추어 판재 성형에 위력을 발휘하며 거의 모든 제품이 이가공에 의한

        것이라고 할수 있다 가전제품 및 사무용기기 부터 전자, 자동차 까지 실로 나열할수 없을 만큼

         다양한 용도가 있다.

     ④ 가공종류: 전단가공(Shearing), 굽힘가공(Bending), 드로우잉(Drawing) 등이 있다

 

  7) 분말 야금

 

     ① 금속 분말을 이용 혼합→압축(성형)→소결 과정ㅇ을 거쳐 부품을 제작하는 기술로 제품내부에

         기공을 가지고 있는 특수성과 재료가 절약되고 후가공이 거의 없는 장점을 가지고 있다

     ② 기계로는 분말 제조기, 혼합기, 성형프레스, 소결로 등이 있다.

     ③ 용도 ; 기어와 캠, 와셔, 펌프 등의 부품들의 생산에 탁월한 효과가 있고 Oilless Bearing 등도

         이방법에 의하여 만들어 진다.전자 전기 자동차 및 OA제품등 모든 분야에 골고루 이용된다

 

 8) 기타

 

      ① 압축가공: 소재를 다이 사이에 넣고 강한 압축력으로 성형하는 방법으로 어세팅, 코이닝,  엠보싱,     
          사이징, 벌징 등이 있다

     ② 제관: 파이프를 제작하는 방법으로 이음매 있는 제관법과 이음매없는 제관법으로 나눈다.