기계공작법-열간가공과 냉간가공

소성가공이란?

외력을 받으면 재료에 변형이 생기는데, 외력을 제거해서 원래상태로 되돌아가지 않고 변형된 상태로 남는 성질을 말합니다. 보통 재료가 가지고 있는 탄성한도를 초과하는 외력이 작용했을때 일어나게 됩니다.

 

열간가공과 냉간가공의 구분은 재결정온도를 기준으로 구분하게 됩니다.

 

재결정온도란? 소성변형을 일으킨 결정이 가열되면 내부응력이 서서히 감소하여 변형이 잔류하고 있는 원래의 결정입자에서 내부변형이 없는 새로운 결정이 핵이 발생하고, 이것이 차츰 성장하여 원래의 결정입자와 대치되어 가는 현상을 재결정이라고 합니다. 이때 필요한 온도를 재결정온도라고 합니다.

간단하게 말하면 물질의 내부가 변형이 되어있을때 전혀 새로운 결정입자가 형성되는 것입니다.

 

Hot working(열간가공)은 금속이 높은 온도에서 가열된 상태에서 형성되는 가공 과정을 의미합니다. 이러한 과정은 금속을 플라스틱 상태로 만들어 형상을 변경하고, 그 속성을 개선하는 데 사용됩니다. 열간가공은 다양한 금속 가공 기술 중 하나로 주로 압연이나 성형과 같은 형성 작업에 사용됩니다.

 

열간가공의 특징

 

고온에서의 가공: 열간가공은 일반적으로 50% 이상의 금속의 높은 용융점에 해당하는 온도에서 이루어집니다. 이는 금속이 플라스틱 상태로 변하게 하여 형상 변경을 쉽게 만듭니다.

플라스틱 디포메이션: 금속이 고온에서 가공되면 결정이 재배열되고, 금속이 플라스틱한 특성을 갖게 됩니다. 이로써 형상 변경이 더 효과적으로 이루어집니다.

높은 형상 안정성: 고온에서 가공되는 금속은 형상이 높은 안정성을 유지하며, 이는 마지막 제품의 정확한 치수를 유지하는 데 도움이 됩니다.

빠른 생산 속도: 열간가공은 고온에서 이루어지므로 빠른 생산 속도를 가집니다. 대량 생산이 가능하며, 이는 금속 제품의 경제성을 향상시킵니다.

 

주요 열간가공

 

열간 압연(Hot Rolling): 금속 시트 또는 강재 등을 고온에서 압연하여 형성하는 과정으로, 고강도 강재 및 구조용 금속 제품을 생산하는 데 사용됩니다.

 

열간 성형(Hot Forming): 금속을 고온에서 성형하여 복잡한 형상의 부품을 만들기 위해 사용되는 공정입니다.

 

열간 압출(Hot Extrusion): 금속을 고온에서 압출하여 다양한 단면 형태의 부품을 만드는 데 사용됩니다.

열간가공은 주로 고강도 강재 및 다양한 금속 제품을 생산하는 데 적용되며, 이러한 제품들은 자동차, 건축, 운송 수단 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

 

Cold working(냉간가공)은 금속이 상온에서 가공되는 공정을 의미합니다. 이 과정은 금속을 냉각 상태에서 형성하여 그 속성을 개선하고 원하는 형태로 제조하는 데 사용됩니다. 냉간가공은 주로 냉간 압연, 냉간 성형, 냉간 압출과 같은 공정을 포함합니다.

 

냉간가공의 주요 특징

 

상온에서의 가공: 냉간가공은 금속이 상온에서 가공되므로 금속의 용융점 이하에서 이루어집니다.

 

금속의 경도 향상: 냉간가공은 금속의 결정 구조를 조절하고 금속 결정이 변형됨에 따라 경도를 향상시킵니다.

 

높은 정밀도와 표면 마무리: 냉간가공은 높은 정밀도와 표면 마무리를 제공하며, 정교한 형상의 부품을 만들 수 있습니다.

 

금속의 강도 향상: 냉간가공은 금속의 강도를 증가시키고, 높은 강도를 필요로 하는 제품을 생산하는 데 적합합니다.

 

주요 냉간가공

 

냉간 압연(Cold Rolling): 금속 시트를 상온에서 압연하여 두께를 감소시키거나 형상을 변경하는 과정입니다. 주로 강재 및 알루미늄 시트 생산에 사용됩니다.

 

냉간 성형(Cold Forming): 금속을 상온에서 성형하여 다양한 형상의 부품을 만드는 과정으로, 복잡한 형상의 부품을 제조하는 데 사용됩니다.

 

냉간 압출(Cold Extrusion): 금속을 상온에서 압출하여 다양한 단면 형태의 부품을 만드는 과정입니다.

 

냉간스웨이징(Cold Swaging): 금속을 상온에서 솔리드워크하여 부품을 제조하는 과정으로, 금속을 변형하여 솔리드 상태로 가공합니다.

냉간가공은 주로 정밀한 부품 및 고강도 금속 제품을 만드는 데 사용되며, 자동차 산업, 전자 제품 제조, 건설 및 기타 산업 분야에서 널리 사용됩니다.