소성가공의 종류 총정리! / 단조,압연,압출,인발,전조,오스포밍이란?

소성가공이란?

 

소성가공이란 성형작업을 의미합니다. 재료에 물리적인 힘을 가해 소성변형을 일으켜 재료를 원하는 형상으로 변형시키는 작업을 말합니다. ▶ 소성가공의 종류에는 공정방식에따라 크게 단조, 압연, 압출, 인발 등이 있습니다.  ▶가공 온도를 기준으로 열간가공과 냉간가공 등으로 구분할 수 있습니다. 그럼 이번 포스팅에서는 공정방식에 따라 다양하게 분류하는 소성가공의 종류를 하나씩 살펴보도록 하겠습니다. 

 

단조란? / Forging

자유단조 공정방식

형단조의 가공방식

▶ 단조란 금속을 가열 또는 상온의 고체상태에서 압력을 가해 제품을 만드는 것을 말합니다. 쉽게 말해 딱딱한 금속 재료를 해머, 프레스 등으로 두들기거나 압력을 가해 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 것을 단조라고 부릅니다. 빨갛게 달아오른 금속을 대장장이가 망치로 두드려 갑옷, 칼을 만드는 것을 떠올리시면 쉽습니다. 

 

▶ 단조의 장점으로는 충격 및 전단 강도에서 강한 결과물을 만들어 줍니다. 주조로 만들어지는 제품보다 튼튼합니다. 단조의 특성상 다공성, 수축, 공동 및 냉기 문제가 발생하지 않습니다. 단조의 단단환 입자 구조는 기계적으로 강하기 때문에 고강도 구성 요소를 얻기 위해 고가의 합금을 적게 필요로 합니다. 하지만 크기에 제한이 있으며 상대적으로 정밀도가 낮습니다. 이를 극복하기 위해 후가공이 필요합니다.

 

▶ 단조는 자유단조와 형단조로 분류할 수 있습니다. 여기서 자유단조란 평탄한공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸며 두들기면서 원하는 모양의 제품으로 만드는 공정을 말합니다. 또 형단조란 가열된 금속재를 금형에 맞춰 성형하는 방식의 공정을 말합니다. 형단조는 특정형상의 금형 다이 2개 사이에 금속재료를 집어넣고 위아래 다이로 압착해

특정형상의 단조품을 만드는 것을 말합니다.

 

 

 

압연이란? / Rolling

▶ 압연이란 밀가루 반죽을 방망이로 밀어내는 것과 같은 원리입니다. 회전하는 2개 이상의 롤러 사이로 금속재료를 높은 압력으로 눌러주며 단면을 밀어내 만드는 방식을 말합니다. 이렇게 만들어진 제품을 압연강재라고 부릅니다.단조, 압출, 인발, 전조 등에 비해 단순한 형상의 제품을 만들어냅니다. 롤러에 가해지는 압축응력의 발생을 조절하며 두께를 변형할 수 있습니다.

 

▶ 연간압연 공정은 열간압연 공정은 슬래브를 압연하기에 적당한 온도 1,100℃~1,300℃ 까지 가열한 후 원하는 두께와 폭으로 압연합니다. 특히 가소성이 양호한 상태에서 압연이 진행되기 때문에 변형이 쉽게 일어납니다. 또 산화가 발생하기 때문에 표면이 지저분한 스케일이 발생하며 강도도 낮고 얇게 만들 수 없는 것이 단점입니다.

 

▶ 냉간압연 과정을 거치게 되면 열간압연된 판을 더 얇게 만들 수 있습니다. 또 금속표면을 미려하게 만들고, 금속재료의 기계적 성질을 더 좋게 만들어줍니다. 이런 냉간압연을 통해 만들어지는 제품으로는 박판, 후판, 자동차, 가전제품, 기계구조물, I-빔, 철도레일, 환봉 등 다양합니다.

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압출이란? / Extuding

▶ 압축이란 금속재료를 높은 압력을 주며 다이(틀)의 구멍으로 밀어내며 단면을 수축시키는 공정을 말합니다. 다이에 뚫린 구멍의 형상에 맞는 막대나 관 등을 생산할 수 있습니다. 공정은 주로 재료의 변형 저항이 작은 온도 조건인 열간에서 진행되고 봉이나 관의 생산에 주로 이용 됩니다. 하지만 연한 재료를 이용하면 불규칙적인 단면을 가진 긴 제품의 제작할 수도 있습니다. 쉽게 방앗간에서 가래떡을 뽑는 원리와 같다고 생각하시면 됩니다. 압출로 만들어지는 제품으로는 봉재, 선재, 관제 등이 있으며 주로 구조 및 건축용 형상재로 사용되는 것들 입니다.

 

인발이란? / Drawing

잡아 당기며 긴 선재를 만드는 과정

▶ 인발이란 선재나 가는 파이프를 만들기 위한 금속가공법 중 하나입니다. 영어로는 드로잉/Drawing이라고 부르며 금속을 다이(틀) 사이로 통과시켜 원하는 형상과 크기로 변형시키는 작업을 말합니다. 인발에 대한 사전적 뜻은 일정한 모양의 구멍으로 금속을 눌러 짜서 뽑아내어, 자른 면이 그 구멍과 같고 길이가 긴 제품을 만들어 내는 일을 말합니다. 쉽게 국수를 뽑는 기계를 상상하시면 됩니다. 인발 공정은 단조, 압연, 압축 등의 소성가공 중에서 재료에 가장 많은 변형을 주는 공정입니다. 인발을 통해 생산되는 제품으로는 봉재, 선재, 관재,. 볼트, 구조재 등 다양합니다.

 

전조란? / Forming rolling

회전식 전조 가공, 나사산 방법

▶ 전조가공이란 다이(틀) 사이에 소재를 넣고 상온에서 소성변형시켜 원하는 모양으로 만드는 가공방식을 말합니다. 전조가공은 주로 나사, 기어를 만드는데 사용되는 것이 특징입니다. 나사나 기어를 만드는 데 이용되고 있다. 전조에 사용되는 다이는 금형강, 베어링강, 합금공구강 등으로 만들어지며, 나사 또는 기어의 모양으로 돼 있어 작업에 용이하도록 설계되어 집니다.

 

▶ 전조가공의 종류에는 왕복식과 회전식이 있습니다.  왕복형은  나사의 모양을 판상으로 만든 평판형 다이 1 쌍 사이에 가공할 소재를 끼우고 압력을 가하면서 다이를 왕복 운동시켜 나사산을 만드는 방식입니다. 왕복형은 소형 나사의 대량생산에 특화된 방식입니다. 회전식은 나사의 모양에 따라 둥근형태로 만들어진 원형 다이 2 개를 회전시켜 사이에 소재를 끼우고 나사산 만드는 방식입니다. 주로 정밀한 나사를 제작하는데 이용합니다. 전조가공은 모두 가공시간을 효율적으로 줄여주는 것이 장점입니다. 전조를 통해 만들어진 나사가 절삭을 통해 만들어진 나사보다 정밀도가 더 높고 체결력 또한 우수합니다. 

 

오스포밍이란?

 

▶ 오스포밍이란 가공 열처리 방식 중 하나로써 탄소강이나 고탄소강을 오스테나이트 상태에서 소성가공을 하고 이후에 냉각 중에 마르텐사이트화하는 열처리 방법을 말합니다.오스포밍은 가공열처리 시 제품의 마르텐사이트는 미세해져 강도가 증가하는것에 비해 연신율이나 연성이 저하되지 않는 것이 가장 큰 특징입니다.

 

인발이란?/인발의 종류와 특징/인발 파이프, 인발 가공

 

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