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수강생전용자료

제목 제목기계제작법서브노트-제2장; 오타 교정
작성자 작성자서울덕성기술학원
작성일 작성일2006-06-19
내용 내용 제2장  소성 가공   



1-1. 개요

   -  소성 변형:  외력을 제거해도 영구 변형되는 현상

   -  탄성 변형: 외력을 제거하면 원래 상태로 돌아오는 현상



1. 장점

   - 주물보다 치수 정확

   - 금속의 결정 조직 개량 성질을 얻는다.

   - 대량 생산으로 균일한 제품 생산

   - 수리용이

   - 재료의 사용량을 경제적으로 할 수 있다.



2. 가공경화 재결정

(1) 가공경화: 재료에 외력을 가하여 변형시키면 굳어지는 현상, 탄성 한도는

   처음보다 높아지고, 저항이 증가하는 현상



(2) 재결정 온도

   - 철(Fe): 350~450도, 니켈(Ni): 600도, 구리(Cu): 200도, 은( Ag): 200도, 

     텅스텐(W): 1200도, 알루미늄( Al): 150도,  마그네슘(Mg): 150도       



(3) 열간·냉간 가공

   ① 냉간가공: 재결정 온도 이하                  

      - 제품의 치수를 정확히 할 수 있다.

      - 가공면이 아름답다.

      - 기계적 성질을 개선시킨다.

      - 강도, 경도는 증가하나 연신율은 감소

      - 가공 방향으로 섬유 조직이 되어 방향에 따라 강도가 달라진다.

   ② 열간가공: 재결정 온도 이상

      - 작은 동력으로 커다란 변형을 줌

      - 재질의 균일화

      - 거친 가공에 적합

      - 가열 때문에 산화하기 쉬어 정밀가공 곤란

      - 강괴 중에 기공이 압착된다.



(4) 종류

   ① 단조: 해머로 두들겨 성형시킴-종류: 자유단조, 형단조

   ② 압연: 회전하는 롤러 사이에 통과시켜 두께는 감소, 길이와 폭은 증가

   ③ 압출: 실린더 모양의 컨테이너에 넣고 한 쪽에 압력을 가하여 가공

   ④ 인발: 봉, 관을 다이에 넣고 축 방향으로 통과시켜 지름은 감소하고 길이

           방향을 증가시키는 가공

   ⑤ 전조가공: 수나사, 볼, 기어 등을 가공

   ⑥ 판금가공: 판재를 형에 맞추어 해머로 두드려 각종 용기, 장식품을 가공





2-2. 단조



1. 종류

(1) 단조 방법에 따른 종류

   ① 자유단조(free forging): 다이를 사용하지 않음, 단조 후 절삭 가공하여 

      완성품을 얻는다.

   ② 형 단조: 금형을 사용- 정밀도 높고, 소형 제품의 대량 생산, 가격 저렴



(2) 온도에 따른 분류

   ① 열간: - 해머단조

            - 프레스: 수압, 유압 프레스 사용

            - 업셋단조

            - 압연단조

   ② 냉간: - cold heading: 볼트, 리벳머리 제작

            - coining: 매끈하고 정밀 치수 제작- 주화 메달 제작

            - swaging : 봉재, 단조의 지름 축소, 테이퍼 제작



2. 재료

  항복점이 낮고, 연신율이 큰 재료



3. 스웨이지 블록

  여러 개의 형상이 만들어져 있는 공구대



4. 단조용 기계

  ① 스프링 해머: 작은 공작물의 단조에 많이 이용

  ② 공기 해머: 압축 공기 이용 ⇒ 증기 보다 작고, 조작 간편

  ③ 증기 해며: 강괴의 단련에 적합

  ④ 드롭 해머: F=WS, F: 타격 에너지, W: 낙체 중량, S: 낙하 거리

  ⑤ 수압 프레스: 큰 물품의 단조에 사용

  ⑥ 동력 프레스: 비교적 소형의 박판 제조용 프레스 





2-3. 압연



1. 개요



① 압하율 = [H_0 - H_1] / [H_0] x 100 (％) [그림-교재 참조]

  - H_0: 롤러 통과 전 두께, H_1: 롤러 통과 후 두께

  - 압하율을 증가시키 방법

   * 지름이 큰 롤러를 사용 할 수록

   * 롤러의 회전속도 증가할 수록

   * 압연 재를 뒤에서 밀어 줄 수록 압하율 증가

② 증가폭 = B_0 - B_1 = 0.35 ( H_0 - H_1 ) [그림-교재 참조]

  - B_0: 롤러 통과 전 폭, H_1: 롤러 통과 후 폭

③ 자력압연조건

   mu P cos theta >= sin theta X P [그림-교재 참조]

   P: 판재를 누르는 힘, mu: 마찰계수, theta: 접촉각





2. 종류

  ① 분괴압연: 강괴에서 제품의 중간재를 만듦

     - bloom: 조강, - slab: 후강, - sheet bar: 박강판, - billet: 강편

  ② 판재압연 : 후판, 박판을 만든다.

  ③ 형재압연 : 봉재, 평재, 형재, 레일 등



3. 압연 롤러의 절손

  - 목(neck) 절손, - 동체 절손, - 동체 경계의 절손, - 롤러의 표면 거칠기





2-4. 압출



1. 압출의 종류

  ① 직접 압출: 램의 진행 방향으로 소재가 압출

  ② 간접 압출: 램의 반대 방향으로 소재가 압출



[그림-교재 참조]











  ③ 충격 압출: Zn, Pb, Al, Cu 등 순금속 및 일부 합금을 사용, 치약튜브, 

     화장품, 약품 등의 용기 제작에 사용



2. 압출 가공에 필요한 압출력을 좌우하는 중요한 조건

  - 압출 방법, - 압출비, - 압출 온도, - 변형 속도, - 다이와 용기의 마찰





2-5. 인발 



 테이퍼 구멍을 가진 다이를 통과시키기 위해 축방향으로 인장력을 작용시켜 

봉이나 선재를 만드는 방법



[그림-교재 참조]

















1. 종류

 - 봉재 인발: 소요 형상의 봉재를 제작, 다이는 원형이나 각형 모양

 - 선재 인발: 지름 5cm 이하의 선재를 압연에 의해서 가공 후 인발가공

 - 관재 인발: 소정의 심봉을 넣어 다이를 통과하는 인발가공



2. 영향

 인발력을 인발재의 재질, 단면 감소율, 다이의 각, 윤활, 인발속도, 역장력 등에 

 의해 변한다.

 - 역장력: 당기는 방향 반대로의 장력으로 드로우밍 효과가 크고 접촉압력의 감소,

   마찰저항의 감소



3. 윤활제

 - 윤활제의 종류: 흑연, 석회, 비누, 그리스 등 





2-6. 전조



 소재를 회전시켜 국부적으로 압력을 가해 변형하여 제품을 만드는 가공법, 선반의

 널링하는 것도 전조가공이다.



[그림-교재 참조]











1. 종류 

 ① 나사 전조: 나사와 산형 및 피치등이 파져있는 전조다이를 써서 나사로 만드는 것

 ② 기어 전조: 래크형 다이, 피니언형 다이, 호브형 전조





2-7. 제관



1. 용접관

  - 맞대기 단접관

  - 겹치기 단접관

  - 전기저항 용접관



2. Seamless pipe

 ① 천공법: 만네스만 압연 천공법, 압출법, 에르하르트 천공법, 스티펠(stifel)

 ② 키핑 방법                



3. 천공 제관법의 공정 순서 - 교재참조

 

4. 시임 파이프 용접법 공정 - 교재 참조

  

cf) 제관용 제료 - 교재 참조

  





2-8. 프레스 가공



1. 분류:

  - 전단가공

  - 성형가공

  - 압축가공



2. 전단가공

(1) 종류 

  - 블랭킹: 판재에서 펀치로서 소요의 형상을 뽑는 작업

  - 펀칭: 판재에 구멍을 만드는 작업

  - 전단: 판재를 잘라내는 작업 

  - 트리밍: 판재를 드로잉 가공을 한 후 둥글게 자르는 작업

  - 셰이빙: 제품의 가장자리에 붙어 있는 파단면 등이 평평하지 못하므로 제품의

           끝을 약간 깎아 다듬질하는 작업



(2) 전단각(쉬어각: shear angle)

  - 5~10°정도 12°↑(이상) 넘지 않게 한다.

  - 다이와 펀치를 기울일 때 전단각을 4°로 한다.



3. 굽힘가공



(1) 굽힘에 요하는 재료의 길이



   L = l_1 + l_2 + 2 pi { theta } / {360 } (R + kt)



[그림-교재 참조]













(2) 스프링백

  굽힘 가공에서 굽힘 힘을 제거하면 판의 탄성 때문에 탄성 변형 부분이 원상태로 

  돌아가 굽힘 각도나 굽힘 반지름이 열려 커지는 현상을 스프링 백(spring back)

  이라 한다.

  * 스프링백 현상이 커지는 경우

    - 경도가 클 수록 , 탄성한계가 클 수록

    - 두께가 얇을 수록 <구부림 반지름이 같을 때>

    - 구부림 반지름이 클수록 <두께가 같을 때>

    - 구부림 각도가 작을 수록 <두께가 같을 때> - 스프링백 증가



(3) deep drawing: 평평한 판금재를 펀치로 다이 구멍을 밀어 넣어 밑에 있는 용기를 

   만드는 가공



(4) 특수 drawing 가공: 용기의 입구 보다 중앙 부분이 넓은 용기를 만드는 가공

     - 마포옴법: 다이로 고무를 사용 <소량, 소품제작> 

     - 하이드로포옴법: 고무 대신 고무막으로 격리시킨 내부에 액체를 넣어 다이로

        사용 함

     - 컬링(curling): 끝말기 가공법



(5) 특수 성형 가공

    - 스피닝: 회전하는 축에 원형을 고정시키고 그 뒤에 소재를 끼워 넣고 소재에 외력을

             가하여 원형과 같은 모양의 제품을 성형하는 방법



(6) 압축가공

  - 코이닝(coining: 압인): 주화, 메달, 장식품에 이용

  - 엠보싱: 요철 두께의 변화 없다.

  - 스웨징: 재료의 두께를 감소시키는 작업 
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