판재성형가공

판재성형가공 Sheet-metal forming process Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7조 소개 • 조장 : 최고 011-9551-2174 supergoya@nate.com • 조원 : 반상권 010-4572-8955 ess47pk@nate.com • 조원 : 윤현철 010-8985-6886 ferrarill22@hanmail.net • 조원 : 송창영 010-9996-6235 say1905@hanmail.net • 조원 : 박정민 010-7941-6020 pjm0211@naver.com • 조원 : 배성훈 011-9336-1930 bsh1002@naver.com Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

차례 및 발표자 7.9 고에너지 속도 가공 – 배성훈 7.10 초소성 가공 – 배성훈 7.11 기타 특수 성형법 – 박정민 7.12 디프드로잉- 박정민 7.13 판재의 성형성- 송창영 7.14 판재성형가공의 경제성- 송창영 7.1 개요 - 최 고 7.2 금속판재의 성질 - 윤현철 7.3 판재의 전단작업 - 윤현철 7.4 판재의 굽힘작업 - 반상권 7.5 신장 성형- 반상권 7.6 벌징 - 배성훈 7.7 고무 성형 - 배성훈 7.8 스피닝 - 배성훈 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.1 개요 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

가공 • 부피 성형 가공 • 판재 성형 가공 두께에 대한표면적의 비가높은 소재를 가공 대상으로 함 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

특징 • 다양한 모양과 크기의 제품 가공 가능 • 예) 철재 책상, 항공기 동체, 음료 캔 등 • 프레스 작업 • 가장 중요한 소성 가공 공정 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

종류(가공 공정) • 전단작업, 굽힘작업, 각종 성형법(스피닝등) • 전단 작업(Shearing) • - 넓은 판재를 자르는 작업 중 가장 광범위에 • 사용됨 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.2 금속판재의 성질 금속판재- 두께에 대한표면적의 비가높은 재료 인장력 인장력 기본 변형기구 – 인장과 굽힘 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.2.1 연신율 • 금속이 끊어지지 않고 늘어나는 비율 • 재료의 진응력-진변형률곡선 • σ = Kεⁿ (네킹이 시작될 때 의 변형율은 ε = n) • 네킹(necking) : 재료의 가장 약한 부분의 단면적이 • 계속 감소하는것 • Mohr 원 : 입자의 한 면에 작용하는 수직응력을 횡축 • 에, 전단응력을 종축에 표시한 원 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

네킹의 종류 : 확산네킹, 국부네킹 • 네킹의 결정 σ = Cέm (m=변형률속도 민감지수) Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.2.2 항복점신장 • 시편의 특정영역에서 하항복점의 증가 없이 신장이 지 • 속되는 현상 • 크기결정요인 : 변형률속도와 금속판재의 결정립크기 • 신장변형마크 • -Lueder 띠 : 판재가 국부적으로 신장되어 얇아져서 • 표면에 나타난 것 • -방지방법 : 항복점신장 제거·감소 • 조질압연(스킨압연) Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.2.3 이방성(방향성) • 열기계적 가공이력에서 생김 • 평면이방성, 수직이방성 7.2.4 결정립크기 • 재료의 기계적 성질에 미치는 영향 • 성형제품의 표면 외관에 미치는 영향 7.2.5 잔류응력 • 불균일한 변형으로 생김 • 미제거시 응력-부식균열이 생김 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.2.6 스프링백(springback) • 굽힘 후에 탄성복원이 일어나는 것 • 두께 대 굽힘반경의 비가 큰 작업 7.2.7 주름 • 판재가 압축응력을 받았을 때 발생 7.2.8 판재의 코팅 • 외관(가전제품, 가구등) • 부식방지(아연) Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.3 판재의 전단작업 전단작업– 펀치와 다이 사이에 판재를 놓고 전단 응력을 가해 판재를 절단하는작업 간극(clearance) Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.3.1 전단작업 • 펀칭과 블랭킹 • -다이커팅(die cutting) • ①연속천공 : 판재에 다수의 구멍을 뚫음. • ②분리 : 판재를 두 개 또는 그 이상으로 전단함. • ③노칭 : 판재의 옆면을 여러 가지 모양으로 잘라 냄. • ④랜싱 : 판재를 일부 자르고 남겨둠. • -정밀블랭킹(fine blanking) • 매끈하고 정확한 전단면 가공 • 펀칭과 동시에 블랭킹구멍이 있는 제품 가공 • -분단(slitting) : 한쌍의 원형날에 의해 절단 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

-강척(steel rules) 연질금속, 종이, 가죽, 고무 등을 강척다이로 전단 -니블링(nibbling) 니블러(nibbler) : 직선펀치가 빠른 속도로 다이속으 로 상하 운동을 하는 기계 -전단시의 스크랩(scrap) 가공비용에서 중요한 인자 스크랩 최소화 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.3.2 전단용 다이 • 펀칭와 다이의 형상 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

복합다이(compound die) • -일회성으로 동일한 대판에 여러 가지 작업시 • -한대의 기계에 복합다이를 설치후 사용 • 연속다이(progressive die) • -펀칭, 블랭킹, 노칭 등의 다수의 작업시 • 트랜스퍼 다이(transfer die, 순차이송금형) • -직선 또는 원형 경로를 따라서 별개의 작업대에서 • 별개의 작업을 받음 • 공구 및 다이재료 • -공구강, 초경합금 • -윤활 필요 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

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판재의 굽힘작업(BENDING) 목 차 1 굽힘 가공의 개요 2 최소 굽힘 반경 3 굽힘시의 스프링백 4 역스프링백 5 스프링백의 보정 7 굽힘 가공 작업 8 판재 굽힘의 제품과 기계

굽힘 가공의 개요 금형을 상용하여 여러 가지 형으로 굽혀 만드는 가공을 굽힘 가공이라 한다. 수많은 프레스가공 부품 중에서 압도적으로 다수를 점하고 있는 것이 굽힘가공 이다.일반적으로 다른 박판성형 공정에도 굽힙 작업은 일부로서 포함되어 있다

최소 굽힘 반경

굽힘 시 스프링 백 금속재료는 가공이 완료되어 외력이 제거되면 소성변형이 일어났다 하여도 탄성의 성질을 발휘하여 다시 원형으로 회복되려는 현상이 나타나서 굽힘각이 다소 감소하게 되는데 이러한 현상을 스프링백이라 한다. 스프링백은 제품의 치수정밀도를 변화시키는 요인이므로 되도록 발생하지 않도록 배려해야 하는데 굽힘반경을 작게하고 소재에 신장(stretch)을 주면서 굽히는 것이 좋다.

굽힘 시 역스프링 백 어떤 조건에서는 역 스프링 백, 즉 음의 스프링백이 일어날 수도 있다. 즉, 굽힘이 완료된 후에 하중을 제거하면 굽히각이 더커지는 경우가 있다. 이현상은 V다이 굽힘에서 주로 발생한다.

스프링백의 보정 (a)는 punch의 외측 springback을 고려하여 punch에 구배를 두고, 그림 (b)와 (c)는 외측 springback을 고려하여 punch 밑에 홈을 두고, 그림 (d)는 내측 springback을 고려하여 die 측면에 구배를 두었으며, 그림 (e)는 내외측 springback을 고려하여 punch 저면을 타격하는 방법을 보여 준다.

(a)는 springback을 고려하여 die와 punch 각을 작게한 경우이고, 그림 (b)는 punch에 홈을 두어 판이 내측으로 오게 하는 방법이며, 그림 (c)는 punch의 밑면에서 모서리 부분을 타격하여 springback을 억제하는 방법을 보여준다

그림a는 펀치에 구배를 붙임으로써 지나친 굽힘 상태로 하고 굽힘 다이에서 해방될때 스프링 백을 방지하는 방법이고 그림 b는 저면을 휘게하고 이부분이 굽힘 펀치로부터 해방되어 되돌아 가게 함으로써 스프링백을 방지한다.그림c는 펀치의 평면부를 리세스 함으로써 굽힘부에만 강력한 압력을 가햐며 잔류 응력을 강화하는 것이며 이펀치의 리세스 부에 재료가 휘어져서 그림b와 같은 효과를 노린 것으로써 가장 많이 사용하는 방법이다.

굽힘가공작업 1)프레스 브레이크 성형 2)스피닝 3)비딩 4) flange 가공 5) curling 6) 관(管)의 굽힘

1)프레스 브레이크 성형

1)스피닝:선반의 주축과 같은 회전 축에 die를 고정하고 그 die에 blank를 심압대로 눌러 blank를 die와 함께 회전시키면서 spinning stick이나 roller로 blank를 die에 밀어 붙이어 die 형상의 제품으로 성형하는 가공법으로서, 도자기의 성형법과 유사하다

1)비딩:비딩작업은 관재의 끝부분을 다이공동부에서 굽히는 것이다. 그림과 같이 요철이 있는 한쌍의 die 또는 roller를 사용하여 판에 홈과 돌기를 성형하는 가공으로서, 보강(補强)이나 장식이 목적이다.

flange 가공:판의 가장자리를 굽혀서 flange를 만드는 가공으로서, 그림 (A)와 같이 외형선이 오목꼴(concave)을 취하고 있는 flange는 신장(伸張)을 받으므로 신장 flange(stretch flange)라 하고, 그림 (B)와 같이 외형선이 볼록꼴(convex)을 취하고 있는 flange는 수축을 받으므로 수축 flange(shrink flange)라 한다. 즉 원통의 가장자리를 외측으로 굽혀 만든 것은 신장 flange이고, 원통의 가장자리를 내측으로 굽혀 만든 것을 수축 flange라 할 수 있다.

Curling:아래 그림과 같이 판재 또는 용기 등의 가장자리를 둥글게 하는가공법이며, beading과 같이 보강, 장식 및 취급에 안전을 주는 것이 목적이다. curling의 원리는 간단하나 곡률반경이 작아서 curl의 내외는 압축과 인장을 심하게 받기 때문에 보통 다음의 조건 내에서 작업하는 것이 안전하다.

관(管)의 굽힘:관의 굽힘가공은 소성가공에 속하나 press 가공은 아니다. 그러나 굽힘가공을 모아서 정리하는 것도 의미가 있어 여기에 소개 하기로 한다. 그림 (a), (b)와 같은 불량 제품이 나오지 않기 위해서는 그림 (c), (d), (e), (f) 및 (g)와 같은 기구를 사용하여 squeeze 현상을 억제 하거나, 관 내부에 모래 또는 저융점을 갖는 송지(松脂), 납 등을 충전하여 가공하고 용출시킨다.

판재굽힘의 제품과 기계

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7장 review 7.2 금속판재의 성질 7.3 판재의 전단작업 7.4 판재의 굽힘작업 7.5 신장성형 7.6 벌징 7.7 고무성형 7.8 스피닝 7.9 고에너지속도가공 7.10 초소성 가공 발표자: 최 고 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.2 금속판재의 성질 • 연신율 • -금속이 끊어지지 않고 늘어나는 비율 • σ = Kεⁿ (네킹이 시작될 때 의 변형율은 ε = n) • σ = Cέm (m=변형률속도 민감지수) • 2. 항복점신장 • -재료가 항복한 이후에도 다른 부분은 항복에 도달하지 않은 채, 시편의 • 특정영역에서 항복점의 증가 없이 신장이 지속되는 현상 • 3. 이방성(방향성) • -판재의 열기계적 가공이력에서 생성 • 4. 결정립 크기 • -재료의 기계적 성질에 영향 • -성형 제품의 표면 외관에 영향 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

5. 잔류 응력 -불균일한 변형으로 생성 -미제거시 응력-부식 균열이 발생 6. 스프링백 -굽힘 후에 탄성복원이 일어나는 현상 7. 주름 -판재가 압축응력을 받았을 때 발생 8. 판재의 코팅 -부식 방지 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.3 판재의 전단 작업 1. 전단 작업 -다이커팅: 연속천공 분리 노칭 랜싱 -정밀블랭킹: 매끈하고 정확한 전단면을 가공 -분단: 한쌍의 원형날에 의해 전단 -강척: 연질금속, 가죽 등을 강척다이로 전단 -니블링: 니블러에 의해서 전단 -전단시의 스크랩: 가공비용에 중요한 인자 2. 전단용 다이 -복합다이 -연속다이 -트랜스퍼 다이 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.4 판재의 굽힘 작업 1. 최소굽힘방경 최소 R/T=60/r -1 2. 굽힘시의 스프링백 -굽힘 후에 탄성복원이 일어나는 현상 Ri/Rf =4(RiY/ET) -3(RiY/ET)+1 -역스프링백: 음의 스프링백, 굽힘후 하중제거시 굽힘각이 더 커지는 경우 3. 굽힘력 P =k (UTS)LT /W 4. 굽힘가공작업 -프레스 브레이크 성형: 프레스 이용 -기타 굽힘 가공법: 자유굽힘, 롤굽힘 등 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.5 신장 성형 -금속판재의 양쪽을 고정 시키고 상하 또는 축방향 운동을 하는 다이나 성형 블록에 걸어서 신장기키는 가공법 7.6 벌징 -통 모양의 용기, 관 등의 측벽을 내부로 부터 압력을 가해서 배를 부르게 하는 가공 7.7 고무성형 -경질의 다이 대신 고무나 폴리우레탄 판으로 다이를 대체하여 작업 하는 방식 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

7.8 스피닝 • 회전하는 맨드릴과 강체의 공구 또는 롤러를 사용하여 축대칭 제품을 • 성형하는 가공법 • 일반 스피닝 • -평판을 회전하는 맨드릴에 걸고, 공구로 변형시키면서 맨드릴의 형상 • 대로 가공하는 방법 • 2. 전단 스피닝 • -소재의 직경은 일정하게 유지하면서 원추경 및 곡선형상의 축대칭 제품 • 을 가공하는 방법 • 3. 관재 스피닝 • -맨드릴과 롤러 관재로 스피닝하여 그 두께를 줄이는 작업 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

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