기계공작법-단조가공

단조는 국부적인 압축력을 적용하여 금속을 원하는 구성 요소로 성형하기 위해 기계 공학에서 널리 사용되는 금속 성형 공정입니다. 다양한 단조 기술을 사용하여 금속을 소성 변형시키는 제조 방법입니다. 기계공학 분야의 단조에 대한 자세한 설명은 다음과 같습니다.

 

1. 단조의 종류:

• 개방형 단조: 개방형 단조에서는 금속 공작물이 완전히 밀폐된 느낌 없이 평평한 금형 사이에 배치됩니다. 다이는 원하는 모양을 얻기 위해 금속을 망치로 치거나 압착합니다. 이 방법은 크고 간단한 구성 요소에 적합합니다.
• 폐쇄 다이 단조(인상 다이 단조): 폐쇄 다이 단조는 원하는 최종 형상의 완전히 밀폐된 인상을 포함하는 두 다이 사이에 금속을 배치하는 작업을 포함합니다. 그런 다음 금속을 망치로 치거나 눌러 다이 캐비티를 채우면 정밀하고 거의 그물 모양의 부품이 만들어집니다.
• 롤 단조(Roll Forging): 롤 단조는 두 개의 롤러 사이에 금속을 통과시켜 원하는 모양으로 변형시키는 작업을 포함합니다. 이 방법은 길고 대칭적인 구성 요소에 적합합니다.

2.단조 공정의 유형:

1. 개방형 단조:
   • 개방형 단조에서는 공작물이 완전히 밀폐된 느낌 없이 평평한 금형 사이에 배치됩니다.
   • 다이는 서로를 향해 움직이며 반복적인 타격이나 압력을 통해 재료의 모양이 형성됩니다.
   • 이 공정은 크고 단순한 모양의 부품에 적합합니다.
2. 폐쇄형 단조:
   • 임프레션 다이 단조라고도 알려진 폐쇄 다이 단조에는 특정 캐비티 또는 임프레션이 있는 다이를 사용하는 작업이 포함됩니다.
   • 재료는 닫힌 다이 내에서 압축되어 원하는 모양을 얻습니다.
   • 이 공정은 복잡하고 복잡한 형상에 적합하며 더 높은 정밀도를 제공합니다.
3. 화가 난 단조:
   • 업셋 단조는 공작물의 길이를 압축하여 공작물의 단면적을 늘리는 작업을 포함합니다.
   • 이 공정은 일반적으로 특정 단면에서 직경이 증가된 축, 볼트 및 기타 구성 요소를 생산하는 데 사용됩니다.

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3. 단조 공정의 단계:

1. 빌렛 가열:
   • 종종 빌렛이라고 불리는 공작물은 단조에 적합한 온도로 가열됩니다. 온도는 재료와 그 특성에 따라 다릅니다.
2. 단조:
   • 가열된 빌렛은 금형 사이의 단조 기계에 배치됩니다.
   • 기계는 빌렛에 압축력을 가하여 원하는 형태로 성형합니다.
   • 단조는 해머, 프레스 또는 압연기를 사용하여 수행할 수 있습니다.
3. 냉각:
   • 단조 공정 후에 성형된 부품은 원하는 재료 특성을 얻기 위해 공기 냉각 또는 담금질과 같은 제어된 냉각을 거칠 수 있습니다.
4. 최종 처리:
   • 단조 부품은 특정 치수 정확도, 표면 마감 및 기계적 특성을 달성하기 위해 추가 가공 또는 열처리 공정을 거칠 수 있습니다.

• 예열: 금속 공작물을 높은 온도로 가열하여 가소성을 높이고 필요한 단조력을 줄입니다.
• 성형: 예열된 금속을 단조 금형에 넣고 압축력을 가하여 원하는 모양으로 변형시킵니다. 단조방법에 따라 해머, 프레스, 압연기를 사용하여 성형할 수 있다.
• 플래시 형성(폐쇄형 단조용): 폐쇄형 단조에서는 플래시라고 알려진 잉여 금속이 금형 사이로 압착됩니다. 이 플래시는 나중에 잘립니다.
• 냉각: 단조 후 공작물을 냉각시킵니다. 경우에 따라 재료 특성을 개선하기 위해 추가적인 열처리 공정이 적용될 수 있습니다.

4. 단조의 장점:

• 향상된 기계적 특성: 단조는 정제된 입자 구조로 인해 강도, 인성 및 피로 저항성을 포함한 금속의 기계적 특성을 향상시킵니다.
• 높은 정밀도: 단조는 특히 폐쇄형 단조에서 높은 정밀도와 엄격한 공차를 달성할 수 있어 추가 가공이 최소한으로 필요한 부품을 만들 수 있습니다.
• 재료 보존: 단조 공정은 다른 제조 방법에 비해 재료 낭비를 최소화합니다.
• 우수한 표면 마감: 단조 부품은 종종 표면 마감이 우수하여 추가 마감 작업의 필요성이 줄어듭니다.

5. 단조의 단점

1. 툴링 비용: 단조 금형이나 툴을 설계하고 제조하는 데 드는 초기 비용은 상대적으로 높을 수 있습니다. 정확하고 내구성이 뛰어난 금형을 만드는 것은 원하는 모양을 달성하고 제품 품질을 유지하는 데 중요합니다.
2. 제한된 복잡성: 단조는 단순하거나 중간 정도로 복잡한 형태의 부품을 생산하는 데 가장 효과적입니다. 특히 개방형 단조 공정에서는 단조를 통해 매우 복잡하거나 세부적인 형상을 달성하는 것이 어려울 수 있습니다.
3. 재료 낭비: 단조는 일반적으로 플래시 형성을 초래하며, 이는 다이 사이에서 압착되는 과도한 재료입니다. 이 플래시는 후속 트리밍 작업에서 제거해야 합니다.