단조

Forging
"위조"는 여기서 리다이렉트 됩니다.위조에 대해서는 위조를 참조해 주십시오.성경의 저자에 관한 책은 위조를 참고하세요.2010년 필름은 위조(필름)를 참조하십시오.
이 기사는 금속 가공 과정에 관한 것입니다.이 과정에서 사용되는 난로는 단조를 참조하십시오.
먹이찾기와 혼동하지 마세요.
해머 단지에 핫메탈 잉곳 장착
오픈 다이 단조 프레스에서의 빌렛

단조는 국부적인 압축력을 사용하여 금속을 성형하는 제조 공정입니다.타격은 해머(종종 파워 해머) 또는 다이와 함께 전달됩니다.단조는 종종 수행되는 온도에 따라 냉간 단조(냉간 가공의 일종), 온간 단조 또는 열간 단조(열간 가공의 일종)로 분류됩니다.후자의 경우, 금속은 보통 단조장에서 가열됩니다.단조 부품은 무게가 1kg 미만에서 수백 [1][2]미터톤까지 다양합니다.단조는 수천 년 동안 대장장이들에 의해 행해져 왔다. 전통적인 제품은 주방용품, 철물, 수공구, 칼날 무기, 심벌즈, 보석류였다.산업 혁명 이후 단조 부품은 고강도를 필요로 하는 부품이라면 어디든지 메커니즘과 기계에서 널리 사용되고 있습니다. 이러한 단조 부품은 보통 완성된 부품을 만들기 위해 추가 가공(가공 등)을 필요로 합니다.오늘날, 단조는 세계적인 주요 [3]산업입니다.

역사

못을 박다.체코, 발라슈케 무제움 v pirod,

단조는 가장 오래된 금속 가공 [1]공정 중 하나입니다.전통적으로 단조는 해머와 앤빌을 사용하는 대장장이에 의해 이루어졌지만, 12세기에 수력을 철의 생산과 가공에 도입하여 생산과 단조가 가능한 철의 양과 크기를 증가시키는 커다란 트립 해머나 파워 해머를 사용할 수 있게 되었다.대장간 또는 단조는 수세기에 걸쳐 발전하여 현대 산업의 수요를 충족시키기 위해 공학적 프로세스, 생산 장비, 공구, 원자재 및 제품을 갖춘 시설이 되었습니다.

오늘날 산업용 단조는 프레스 또는 압축 공기, 전기, 유압 장치 또는 증기로 구동되는 해머로 이루어집니다.이 망치들은 수천 파운드의 왕복 중량을 가지고 있을 것이다.소형 파워 해머, 500파운드(230kg) 이하의 왕복 중량 및 유압 프레스도 아트 스미스업에서 흔히 볼 수 있습니다.일부 증기 해머는 여전히 사용되고 있지만, 보다 편리한 다른 동력원을 사용할 수 있게 되면서 더 이상 사용되지 않게 되었습니다.

장점과 단점

단조는 동등한 주조물이나 가공 부품보다 더 강한 부품을 생산할 수 있습니다.단조공정에서 금속이 성형됨에 따라 금속의 내부 입자가 부품의 일반적인 형상에 따라 변형된다.그 결과, 부품 전체에 걸쳐 텍스처 변화가 연속해, 강도 [4]특성이 개선된 피스를 얻을 수 있다.또한 단조는 주조나 제작보다 총 비용을 절감할 수 있습니다.제품 라이프 사이클에서 조달에서 리드 타임, 재작업에 이르기까지 발생하는 모든 비용과 스크랩 비용, 다운타임 및 기타 품질 고려 사항을 고려하면 포기의 장기적인 이점은 주조 또는 제작이 제공할 [5]수 있는 단기적인 비용 절감 효과보다 클 수 있습니다.

냉간 단조 금속도 있지만, 철과 강철은 거의 항상 열간 단조입니다.열간 단조는 냉간 성형으로 인해 발생하는 작업 경화를 방지하여 피스 2차 가공 작업의 난이도를 높입니다.또한 일부 상황에서는 워크 경화가 바람직할 수 있지만 일반적으로 열처리와 같은 다른 경화 방법이 더 경제적이고 제어하기 쉽습니다.대부분의 알루미늄 합금 및 티타늄과 같이 석출 경화에 적합한 합금은 열간 단조된 후 [citation needed]경화할 수 있습니다.

생산 단조에는 기계, 공구, 설비 및 인력에 대한 상당한 자본 지출이 수반됩니다.열간 단조의 경우 잉곳이나 빌렛을 가열하려면 고온로(단조라고도 함)가 필요합니다.거대한 단조 해머와 프레스, 그리고 그것들이 생산할 수 있는 부품과 뜨거운 금속을 사용하는 작업에 내재된 위험성 때문에, 종종 작업을 수용하기 위해 특수 건물이 필요합니다.낙하 단조 작업의 경우 해머에 의해 발생하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 준비를 해야 한다.대부분의 단조 작업에서는 금속 성형 금형을 사용합니다. 금속 성형 금형은 공작물을 올바르게 성형하고 엄청난 힘을 견딜 수 있도록 정밀하게 가공하고 세심하게 열처리해야 합니다.

과정

단조 커넥팅 로드의 단면을 식각하여 입자 흐름을 표시함

사용 가능한 단조 공정에는 여러 종류가 있지만, 크게 [1]세 가지로 분류할 수 있습니다.

  • 그리기: 길이 증가, 단면 감소
  • 뒤틀림: 길이가 감소하고 단면이 증가합니다.
  • 밀폐형 압축 다이로 압축: 다방향 흐름 생성

일반적인 단조 공정에는 롤 단조, 스위징, 코깅, 오픈 다이 단조, 임프레션 다이 단조(폐쇄 다이 단조), 프레스 단조, 냉간 단조, 자동 열간 [1][6]단조 및 업셋이 포함됩니다.

온도

주요 기사:열간 가공과 냉간 가공

다음과 같은 단조 공정은 모두 다양한 온도에서 수행할 수 있지만 일반적으로 금속 온도가 재결정 온도보다 높은지 또는 낮은지에 따라 분류됩니다.온도가 재료의 재결정 온도 이상일 경우 열간 단조로 간주하고, 온도가 재료의 재결정 온도 미만일 경우 재결정 온도(절대 척도)의 30% 이상일 경우 온간 단조로 간주하며, 재결정 온도(일반 상온)의 30% 미만일 경우 온간 단조로 간주합니다.냉간 단조로 간주됩니다.열간 단조의 주요 장점은 보다 빠르고 정확하게 할 수 있다는 것이며, 금속이 변형됨에 따라 재결정화 프로세스에 의해 작업 경화 효과가 무효화됩니다.냉간 단조로 인해 일반적으로 [7][8]부품이 경화됩니다.

드롭 단조

중국 하이난에서 보트 네일 생산

드롭 단조는 해머를 들어 올린 후 공작물에 "드롭"하여 금형의 형상에 따라 변형시키는 단조 공정입니다.드롭 단조에는 오픈 다이 드롭 단조와 임프레션 다이(또는 클로즈 다이) 드롭 단조의 두 가지 유형이 있습니다.이름에서 알 수 있듯이, 다이의 형태에 차이가 있으며, 다이는 공작물을 완전히 감싸지 않는 반면 다이는 완전히 감싸지 않습니다.

오픈 다이 드롭 단조

휠에 추가로 가공되는 잉곳 오픈 다이 드롭 단조(2개의 다이 포함)
오픈 다이 단조 프레스에서 80톤의 대형 열강 실린더로 단조 공정의 혼란 단계에 대비합니다.

오픈 다이 단조는 스미스 [9]단조라고도 합니다.오픈 다이 단조에서는 해머가 공작물을 타격하여 변형시켜 고정 앤빌 위에 놓는다.오픈 다이 단조는 다이스( 공작물과 접촉하는 표면)가 공작물을 감싸지 않기 때문에 다이스가 접촉하는 경우를 제외하고 공작물이 흐를 수 있기 때문에 붙여진 이름입니다.따라서 작업자는 원하는 모양을 얻기 위해 공작물의 방향과 위치를 지정해야 합니다.다이는 보통 납작한 모양이지만, 어떤 다이는 특수 작업을 위해 특별한 모양의 표면을 가지고 있습니다.예를 들어 다이는 원형, 오목 또는 볼록한 표면을 가지거나 구멍을 형성하기 위한 도구이거나 컷오프 [10]도구일 수 있다.오픈 다이 단조는 디스크, 허브, 블록, 샤프트(스텝 샤프트 또는 플랜지 포함), 슬리브, 실린더, 플랫, 헥스, 원형, 플레이트 및 일부 사용자 지정 [11]형상을 포함하는 형태로 가공할 수 있습니다.오픈 다이 단조는 단시간에 사용할 수 있으며 아트 스미싱 및 맞춤 작업에 적합합니다.경우에 따라서는 오픈 다이 단조가 이후의 조작에 대비하기 위해 거친 형상의 잉곳으로 사용될 수 있다.오픈 다이 단조는 또한 [10]필요한 방향으로 강도를 증가시키기 위해 입자의 방향을 지정할 수 있습니다.

오픈 다이 단조의 장점

  • 공극 발생 가능성 감소
  • 내피로성 향상
  • 미세구조 개선
  • 연속입자류
  • 미세 입자 크기
  • 더[12] 큰 힘
  • 열처리에[13] 대한 응답성 향상
  • 내부 품질 향상
  • 기계적 특성, 연성 및 내충격성의 신뢰성 향상

""코깅"은 오픈 다이 드롭 단조를 사용하여 철근의 길이를 따라 연속적으로 변형하는 것입니다.일반적으로 원재료를 적절한 두께로 가공하는 데 사용됩니다.적절한 두께에 도달하면 "에지"[14]를 통해 적절한 폭을 확보합니다."에징"은 오목한 모양의 오픈다이를 사용하여 재료를 농축하는 공정입니다.이 프로세스는 일반적으로 공작물의 끝에서 수행되기 때문에 "에징"이라고 불립니다."풀링"은 볼록한 모양의 금형을 사용하여 단조 부분을 다듬는 것과 유사한 공정입니다.이러한 공정은 추가 단조 [15]공정을 위해 공작물을 준비합니다.

  • Edging

    엣지

  • Fullering

    풀링

임프레션 다이 단조

임프레션 다이 단조는 "폐쇄 다이 단조"라고도 불립니다.임프레 다이 단조에서는 금속을 앤빌에 부착된 금형과 유사한 금형에 넣는다.보통 망치형도 모양을 하고 있습니다.그런 다음 해머가 공작물 위에 떨어지면서 금속이 흘러 다이 캐비티를 채웁니다.해머는 일반적으로 밀리초 단위로 공작물과 접촉합니다.부품의 크기 및 복잡도에 따라 해머를 여러 번 연속적으로 떨어뜨릴 수 있습니다.여분의 금속은 다이 캐비티에서 압출되어 "플래시"라고 불리는 것을 형성합니다.플래시는 나머지 재료보다 더 빠르게 냉각됩니다. 이 차가운 금속은 금형 안의 금속보다 강하기 때문에 더 많은 플래시가 형성되는 것을 방지합니다.이렇게 하면 금속이 다이 캐비티를 완전히 채우게 됩니다.단조 후 플래시를 제거합니다.[9][16]

상업용 임프레션 다이 단조에서는 일반적으로 공작물이 다이 내의 일련의 캐비티를 통과하여 잉곳으로부터 최종 형상으로 이동한다.첫 번째 인상은 이후의 공동에 대한 요구에 따라 금속을 거친 모양으로 분배하는 데 사용됩니다. 이 인상은 "에지", "완전" 또는 "굽혀짐" 인상이라고 합니다.다음 캐비티는 "차단" 캐비티라고 불리며, 이 캐비티는 최종 제품과 더 유사한 모양으로 작동합니다.이러한 단계에서는 일반적으로 공작물에 넉넉한 벤딩과 큰 필릿을 제공합니다.최종 모양은 "최종" 또는 "완료" 인상 공동에서 단조됩니다.부품 실행이 짧은 경우 최종 임프레션 캐비티가 없는 대신 최종 [4]피처를 가공하는 것이 금형에 더 경제적일 수 있습니다.

임프레션 다이 단조는 유도 가열, 기계적 이송, 위치 결정 및 조작, 단조 [17]후 부품의 직접 열처리를 포함한 자동화를 통해 최근 몇 년 동안 개선되었습니다.임프레션 다이 단조의 한 가지 변형은 "플래시리스 단조" 또는 "진정한 폐쇄 다이 단조"라고 불립니다.이런 유형의 단조에서는 다이 캐비티가 완전히 닫히므로 공작물이 플래시를 형성하지 않습니다.이 공정의 주요 장점은 플래시에 손실되는 금속이 적다는 것입니다.플래시는 초기 재료의 20-45%를 차지할 수 있습니다.이 공정의 단점은 더 복잡한 다이 설계로 인한 추가 비용, 더 나은 윤활 및 공작물 [4]배치 필요성입니다.

임프레션 다이 단조를 통합하는 부품 형성에는 다른 변형도 있습니다.한 가지 방법은 액체 금속에서 단조 프리폼을 주조하는 것입니다.주조물은 고화된 후 제거되지만 뜨거울 때는 제거됩니다.그런 다음 단일 캐비티 다이로 마무리됩니다.플래시를 다듬고, 그 부분을 담금질 경화시킵니다.또 다른 변형은 위에서 설명한 것과 동일한 공정을 따르지만, 프리폼은 금속 방울을 형상 수집기에 분사하여 생성된다(Osprey [17]공정과 유사).

폐형 단조는 다이의 생성과 작동 다이 캐비티를 만들기 위한 설계 작업으로 인해 초기 비용이 높습니다.그러나 각 부품에 대한 반복 비용이 낮기 때문에 생산량이 많을수록 단위가 더 경제적입니다.이것이 클로즈드 다이 포기가 자동차 및 공구 산업에서 자주 사용되는 주요 이유 중 하나입니다.이러한 산업 분야에서 단조가 일반적인 또 다른 이유는 단조가 일반적으로 동일한 [4]재료의 주조 또는 가공 부품에 비해 중량 대비 강도 비율이 약 20% 더 높기 때문입니다.

임프레션 다이 단조 및 공구 설계

단조 다이는 보통 고합금 또는 공구강으로 제조됩니다.다이는 충격 및 마모에 강하고 고온에서 강도를 유지하며 급속 가열 및 냉각 사이클에 견딜 수 있어야 합니다.보다 우수하고 경제적인 다이를 생산하기 위해 다음과 같은 표준이 유지됩니다.[17]

  • 다이스 부품은 가능한 한 평평한 단일 평면을 따라 이동합니다.그렇지 않으면 분할 평면이 부품의 윤곽선을 따릅니다.
  • 분할 표면은 단조 중앙을 통과하는 평면이며 상단 또는 하단 모서리 근처가 아닙니다.
  • 적절한 드래프트가 제공됩니다. 보통 알루미늄의 경우 최소 3°, 강철의 경우 5°~7°입니다.
  • 넉넉한 필렛과 반지름이 사용됩니다.
  • 갈비살은 낮고 넓다.
  • 금속 흐름의 극단적인 차이를 방지하기 위해 다양한 섹션이 균형을 이루고 있습니다.
  • 파이버 플로우 라인을 최대한 활용합니다.
  • 치수 공차가 필요 이상으로 좁지 않다.

바렐링은 공작물과 다이 또는 펀치 사이의 마찰에 의해 공작물의 중심부가 배럴처럼 부풀어 오르는 경우에 발생한다.따라서 마찰이 없는 경우보다 작업물의 중앙 부분이 금형의 측면에 더 빨리 접촉하게 되어 펀치가 단조를 완료하는 데 필요한 압력이 훨씬 커집니다.

임프레션 다이 단조법을 사용하여 제작된 강철 부품의 치수 공차가 아래 표에 요약되어 있습니다.분할 평면의 치수는 다이의 닫힘에 따라 영향을 받므로 다이 마모 및 최종 플래시의 두께에 따라 달라집니다.단일 다이 세그먼트 또는 절반 내에 완전히 포함된 치수는 훨씬 더 높은 [16]정확도로 유지될 수 있습니다.

인상용 치수[16] 공차
질량 [kg (lb)] 마이너스 공차 [mm(인치)] 플러스 공차 [mm(인치)]
0.45 (1) 0.15 (0.006) 0.46 (0.018)
0.91 (2) 0.20 (0.008) 0.61 (0.024)
2.27 (5) 0.25 (0.010) 0.76 (0.030)
4.54 (10) 0.28 (0.011) 0.84 (0.033)
9.07 (20) 0.33 (0.013) 0.99 (0.039)
22.68 (50) 0.48 (0.019) 1.45 (0.057)
45.36 (100) 0.74 (0.029) 2.21 (0.087)

윤활유는 단조 시 마찰과 마모를 줄이기 위해 사용됩니다.또한 공작물에서 다이로의 열 전달을 제한하기 위한 열 장벽으로도 사용됩니다.마지막으로 윤활제는 파팅 컴파운드로 작용하여 부품이 [16]금형에 고착되는 것을 방지한다.

프레스 단조

프레스 단조는 드롭 해머 단조의 거의 즉각적인 충격과는 다른 지속적인 압력 또는 힘을 천천히 가함으로써 작동합니다.다이가 공작물과 접촉하는 시간은 초 단위로 측정됩니다(드롭 해머 단조의 밀리초와 비교).프레스 단조 작업은 냉간 또는 [16]고온에서 수행할 수 있습니다.

드롭 해머 단조에 비해 프레스 단조의 주요 장점은 전체 공작물을 변형할 수 있다는 것입니다.드롭 해머 단조는 일반적으로 해머 및 앤빌과 접촉하는 작업물의 표면만 변형시킵니다. 공작물 내부는 상대적으로 변형되지 않은 상태로 유지됩니다.이 공정의 또 다른 장점은 새 부품의 변형률에 대한 지식입니다.프레스 단조 동작의 압축률을 제어함으로써 내부 스트레인을 제어할 수 있다.

이 공정에는 몇 가지 단점이 있는데, 대부분의 단점은 공작물이 다이에 장시간 접촉하는 데 있습니다.이 작업은 단계의 양과 길이로 인해 시간이 많이 걸리는 프로세스입니다.다이가 공작물과 접촉하기 때문에 공작물이 더 빨리 냉각됩니다. 다이는 주변 대기보다 훨씬 많은 열 전달을 촉진합니다.공작물이 냉각될수록 강해지고 연성이 감소하므로 변형이 계속될 경우 균열이 발생할 수 있습니다.따라서 가열 다이는 일반적으로 열 손실을 줄이고 표면 흐름을 촉진하며 더 미세한 디테일과 더 가까운 공차를 생산하기 위해 사용됩니다.공작물을 다시 가열해야 할 수도 있습니다.

높은 생산성으로 프레스 단조가 해머 단조보다 경제적입니다.이 작업을 통해 공차도 더 가까워집니다.해머 단조에서는 많은 워크가 기계에 흡수됩니다. 프레스 단조에서는 워크의 비율이 높아집니다.또 다른 장점은 프레스 단조기의 크기에 제한이 없기 때문에 어떠한 크기의 부품도 만들 수 있다는 것입니다.새로운 프레스 단조 기술은 높은 수준의 기계적 및 방향 무결성을 만들어 낼 수 있었습니다.부품의 외층에 대한 산화의 제약에 의해, 완성 [16]부품에 미세 균열의 저하가 발생한다.

프레스 단조는 오픈 다이 및 임프레션 다이 단조를 포함한 모든 유형의 단조를 수행하는 데 사용할 수 있습니다.임프레션 다이 프레스 단조는 일반적으로 드롭 단조보다 드래프트가 적고 치수 정확도가 우수합니다.또한 프레스 단위는 종종 금형의 한 번의 폐쇄로 이루어지기 때문에 쉽게 [18]자동화할 수 있습니다.

역단조

"업셋팅"은 여기서 리다이렉트 됩니다.그 외의 용도는, 업셋(명료화)을 참조해 주세요.

역단조는 길이를 [18]압축하여 공작물의 직경을 증가시킵니다.생산되는 조각 수를 기준으로 볼 때, 이것은 가장 널리 사용되는 단조 [18]공정입니다.뒤틀린 단조 공정을 사용하여 생산된 일반적인 부품의 예로는 엔진 밸브, 커플링, 볼트, 나사 및 기타 고정 장치가 있습니다.

역단조는 보통 크랭크 프레스라고 불리는 특별한 고속 기계에서 이루어집니다.기계는 보통 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 공작물을 빠르게 교환할 수 있도록 수평면에서 작동하도록 설정되지만, 수직 크랭크 프레스 또는 유압 프레스에서도 작동시킬 수 있습니다.초기 공작물은 대개 와이어 또는 로드이지만 일부 기계에서는 직경 25cm(9.8인치)의 막대와 1000톤 이상의 용량을 수용할 수 있습니다.표준 업사이드 머신에서는 복수의 캐비티를 포함한 분할 다이(diplit die)가 채용되고 있습니다.다이는 공작물이 한 캐비티에서 다른 캐비티로 이동할 수 있을 만큼 충분히 열려 있습니다. 다이는 닫힌 다음 닫히고 헤딩 공구 또는 램이 막대에 대해 종방향으로 이동하여 캐비티 안으로 들어갑니다.모든 캐비티를 매 사이클마다 활용하면 매 사이클마다 완성된 부품이 생산되기 때문에 대량 [18]생산에 유리합니다.

위화 [19]단조 부품을 설계할 때는 다음 규칙을 따라야 합니다.

  • 위험한 좌굴 없이 한방에 뒤집힐 수 있는 지지되지 않은 금속의 길이는 철근 직경의 3배로 제한되어야 한다.
  • 주식의 길이보다 3배 직경 성공적으로 주식의 그 충격의 지름은 1.5배 직경을 제공해 화가 날지도 모른다.
  • 소재의 직경의 3배 이상, 또한 공동 직경이 소재의 1.5배 이하인 경우, 금형의 표면보다 지지되지 않은 금속의 길이가 철근의 직경을 넘지 않도록 한다.

자동 열간 단조

자동 열간 단조 공정에서는 기계 한쪽 끝에 밀 길이 철근(일반적으로 길이 7m(23ft))을 실온에서 공급하고 다른 한쪽 끝에서 열간 단조 제품이 나옵니다.이 모든 것이 순식간에 발생합니다.작은 부품은 180ppm의 속도로, 큰 부품은 90ppm의 속도로 만들 수 있습니다.부품은 솔리드 또는 중공, 원형 또는 대칭, 최대 6kg(13파운드) 및 최대 18cm(7.1인치) 직경이 될 수 있습니다.이 공정의 주요 장점은 높은 출력률과 저비용 재료 수용 능력입니다.기계를 작동시키는 데 약간의 노동력이 필요하다.

플래시가 생성되지 않아 기존 단조 대비 재료 절감률이 20~30%에 달합니다.최종 제품은 일관되게 1,050°C(1,920°F)이므로 공랭으로 인해 가공이 용이한 부품이 됩니다(단조 후 어닐링이 필요 없다는 장점이 있습니다).공차는 보통 ±0.3mm(0.012인치)이고, 표면은 깨끗하며, 드래프트 각도는 0.5~1°입니다.접촉 시간이 0.06초 정도이기 때문에 공구 수명은 기존 단조보다 두 배 가까이 길어집니다.단점은 이 프로세스가 더 작은 대칭 부품과 비용에서만 가능하다는 것입니다. 초기 투자는 1,000만 달러가 넘을 수 있으므로 이 프로세스를 [20]정당화하기 위해 많은 양이 필요합니다.

이 프로세스는 고출력 유도 코일을 사용하여 60초 이내에 바를 1,200~1,300°C(2,190~2,370°F)로 가열하는 것으로 시작됩니다.그런 다음 롤러를 사용하여 설명되고 블랭크에 절단된 후 여러 연속된 성형 단계를 거쳐 이송되며, 이 과정에서 뒤집히고, 미리 성형되고, 최종 단조되고, (필요한 경우) 구멍이 뚫립니다.이 프로세스는 고속 냉간 성형 작업과 결합될 수도 있습니다.일반적으로 냉간성형작업은 자동 [21]열간단조의 고속화를 유지하면서 냉간가공의 장점을 얻을 수 있도록 마무리공정을 한다.

이 공정에서 만들어지는 부품의 예로는 휠 허브 유닛 베어링, 변속기 기어, 테이퍼 롤러 베어링 레이스, 스테인리스강 커플링 플랜지 및 액상 프로판(LP) 가스 [22]실린더용 넥 링 등이 있습니다.수동 변속기 기어는 냉간 [23]가공과 함께 사용되는 자동 열간 단조의 한 예입니다.

롤 단조

롤 단조는 원형 또는 플랫 바 스톡의 두께를 줄이고 길이를 늘리는 공정입니다.롤 단조는 각각 1개 이상의 형상의 홈을 포함한 2개의 원통형 또는 반원통형 롤을 사용하여 이루어진다.가열된 바가 롤에 삽입되고, 그것이 스폿에 닿으면 롤이 회전하며, 기계를 통해 롤이 굴러가면서 바가 점차적으로 형성된다.그런 다음 조각은 다음 일련의 홈으로 이동되거나 회전하여 동일한 홈에 다시 삽입됩니다.원하는 모양과 크기에 도달할 때까지 이 작업은 계속됩니다.이 공정의 장점은 플래시가 없고 [24]공작물에 유리한 입자 구조를 부여한다는 것입니다.

이 방법을 사용하여 생산된 제품의 예로는 차축, 테이퍼 레버, 리프 스프링 등이 있습니다.

그물 모양 및 거의 그물 모양 단조

다음 항목도 참조하십시오.니어넷 쉐이프

이 과정은 정밀 단조라고도 합니다.단조 후 작업과 관련된 비용과 낭비를 최소화하기 위해 개발되었습니다.따라서 정밀 단조의 최종 제품은 최종 가공이 거의 필요하지 않거나 전혀 필요하지 않습니다.비용 절감은 재료 사용 감소, 스크랩 감소, 전체적인 에너지 감소, 기계 가공의 감소 또는 제거 등을 통해 달성됩니다.또한 정밀 단조 시에는 1° ~ 0°의 드래프트가 덜 필요합니다.이 프로세스의 단점은 비용입니다.따라서 상당한 비용 절감을 달성할 [25]수 있는 경우에만 구현됩니다.

냉간 단조

근망형 단조는 슬러그, 막대 또는 빌렛을 가열하지 않고 부품을 단조할 때 가장 일반적입니다.알루미늄은 최종 형상에 따라 냉간 단조가 가능한 일반적인 재료입니다.접합 금형의 수명을 늘리려면 성형 중인 부품의 윤활이 매우 중요합니다.

유도 단조

주요 기사:유도 단조

위의 공정과 달리, 유도 단조는 사용된 가열 스타일의 유형을 기반으로 합니다.상기 공정의 대부분은 이 가열 방법과 함께 사용할 수 있습니다.

다방향 단조

다방향 단조는 여러 방향으로 한 번에 공작물을 형성한다.다방향 형성은 툴의 건설적인 측정을 통해 이루어집니다.프레스 램의 수직 이동은 단조 프레스의 힘을 수평 [26]방향으로 분산 및 리디렉션하는 웨지를 사용하여 방향 전환됩니다.

등온 단조

등온 단조는 재료와 다이가 동일한 온도(등온도)로 가열되는 과정입니다.단열 가열은 재료의 변형을 지원하기 위해 사용되며, 이는 변형률이 고도로 제어됨을 의미합니다.이 기술은 강철보다 단조 온도가 낮은 알루미늄 단조에 일반적으로 사용됩니다.알루미늄의 단조 온도는 약 430°C(806°F)이며, 강철 및 슈퍼 합금은 930~1260°C(1,710~2,300°F)입니다.

이점:

  • 가공 요건을 낮추고 스크랩률을 낮추는 니어 네트 형상
  • 부품의 재현성
  • 열 손실이 낮기 때문에 소형 기계를 사용하여 단조를 만들 수 있습니다.

단점:

  • 온도 및 압력 처리에 필요한 금형 재료 비용 증가
  • 균일한 난방 시스템 필요
  • 금형 및 재료의 산화를 줄이기 위한 보호 분위기 또는 진공
  • 낮은 생산률

재료 및 응용 프로그램

대형 산업용 챔버 용해로에 재열용 강철로 된 고체 단조 빌렛(백열광)

강철 단조

성형 온도에 따라 강철 단조는 다음과 같이 [27]나눌 수 있습니다.

  • 강철의 열간 단조
    • 950~1250°C 사이의 재결정 온도보다 높은 단조 온도
    • 뛰어난 성형성
    • 저형성력
    • 공작물의 일정한 인장 강도
  • 강철의 온간 단조
    • 단조 온도: 750~950 °C
    • 공작물 표면에서 스케일링이 적거나 없음
    • 열간 단조보다 좁은 공차 실현 가능
    • 열간 단조보다 제한된 성형성과 높은 성형력
    • 냉간 성형보다 성형력이 낮음
  • 강철 냉간 단조
    • 실내 조건에서의 단조 온도, 성형 에너지로 인해 최대 150 °C까지 자가 가열
    • 달성 가능한 최소 허용 오차
    • 공작물 표면에 스케일링 없음
    • 변형경화에 따른 강도증가 및 연성저하
    • 낮은 성형성과 높은 성형력이 필요함

산업 공정의 경우 강철 합금은 주로 고온 상태에서 단조됩니다.황동, 청동, 구리, 귀금속 및 이들의 합금은 냉간 단조 공정에 의해 제조되며, 금속마다 단조 온도가 다릅니다.

알루미늄 단조

  • 알루미늄 단조는 350~550°C의 온도 범위에서 수행됩니다.
  • 550°C를 초과하는 단조 온도는 부적합한 공작물 표면에 대한 다양한 유효 변형과 함께 합금 및 납의 고형 온도에 너무 가깝고 잠재적으로 부분 용융 및 접힘 [28]형성이 발생할 수 있습니다.
  • 단조 온도가 350°C 미만일 경우 항복 응력이 증가하여 성형성이 저하되며, 이로 인해 다이가 채워지지 않고 공작물 표면에 균열이 발생하며 다이가 힘을 받을 수 있습니다.

온도 범위가 좁고 열전도율이 높기 때문에 알루미늄 단조는 특정 프로세스 윈도우에서만 가능합니다.양호한 성형 조건을 제공하려면 전체 공작물에 균일한 온도 분포가 필요합니다.따라서 공구 온도 제어는 공정에 큰 영향을 미칩니다.예를 들어, 프리폼 형상을 최적화함으로써 국소 유효 변형이 영향을 받아 국소 과열을 줄여 보다 균일한 온도 [29]분포를 실현할 수 있습니다.

알루미늄 단조 부품 적용

고강도 알루미늄 합금은 중강 합금의 인장 강도를 가지면서도 상당한 중량 이점을 제공합니다.따라서 알루미늄 단조 부품은 주로 항공우주, 자동차 산업 및 기타 엔지니어링 분야에서 사용되며, 특히 남용, 충격 또는 진동 응력에 의한 고장에 대한 최고 안전 기준이 필요한 분야에서 사용됩니다.이러한 부품은 [citation needed]예를 들어 피스톤, 섀시 부품, 스티어링 부품 및 브레이크 부품입니다.일반적으로 사용되는 합금은 AlSi1MgMn(EN AW-6082) 및 AlZnMgCu1,5(EN AW-7075)입니다.알루미늄 단조 부품의 약 80%가 AlSi1MgMn으로 제조됩니다.고강도 합금 AlZnMgCu1,5는 주로 항공우주 [30]분야에 사용됩니다.

마그네슘 단조

  • 마그네슘 단조는 290~450°C의 온도 범위에서 발생합니다.

마그네슘 합금은 가소성이 낮고 변형률에 대한 민감도가 낮으며 성형 온도가 [32]좁기 때문에 단조가 더 어렵습니다.3슬라이드 단조 프레스(TSFP)와 함께 세미 오픈 다이 열간 단조를 사용하는 것은 항공기 브래킷 [33]형성에 일반적으로 사용되는 Mg-Al 합금 AZ31의 새로운 단조 방법이 되었습니다.[34] 이 단조 방법은 인장 특성을 개선하는 것으로 나타났지만 입자 [35]크기가 균일하지 않습니다.[36] 항공우주 및 자동차 산업에서 마그네슘 합금의 사용이 매년 15-20%씩 증가하고 있지만, 특수 다이가 있는 마그네슘 합금을 단조하는 것은 비용이 많이 들고 대량 시장을 위한 부품 생산 방법으로는 불가능합니다.대신, 대부분의 산업용 마그네슘 합금 부품은 주조 방식으로 생산됩니다.

장비.

유압식 드롭 해머
가. 종래 단조 디스크의 재료 흐름 나. 임팩터 단조 디스크의 재료 흐름

가장 일반적인 유형의 단조 장비는 해머와 앤빌입니다.해머와 앤빌의 원리는 오늘날에도 드롭 해머 장비에서 여전히 사용되고 있습니다.기계의 원리는 간단하며, 해머를 들어 올려 떨어뜨리거나 앤빌 위에 놓인 공작물 안으로 밀어넣습니다.드롭 해머의 주요 차이점은 해머의 동력 공급 방식에 있습니다. 가장 일반적인 것은 에어 해머와 증기 해머입니다.드롭 해머는 보통 수직 위치에서 작동합니다.열이나 소리를 기초에 전달해야 하므로 방출되지 않는 과잉 에너지( 공작물 변형에 사용되지 않는 에너지)가 주된 원인입니다.또한 충격을 [10]흡수하기 위해서는 큰 기계 기반이 필요합니다.

드롭 해머의 몇 가지 단점을 극복하기 위해 카운터 블로 머신 또는 임팩터를 사용합니다.카운터 블로 머신에서는 해머와 앤빌이 모두 이동하며 워크가 이들 사이에 끼워진다.여기서 잉여 에너지는 반동이 된다.따라서 기계는 수평으로 작동할 수 있고 바닥면이 더 작습니다.다른 장점으로는 소음, 열, 진동이 적다는 것이 있습니다.또한 명확하게 다른 흐름 패턴을 생성합니다.이 두 기계 모두 오픈 다이 또는 클로즈 다이 [37]단조에 사용할 수 있습니다.

단조 프레스

프레스라고 불리는 단조 프레스는 프레스 단조에 사용됩니다.두 가지 주요 유형이 있습니다. 기계식 프레스 및 유압 프레스입니다.기계식 프레스는 캠, 크랭크 및/또는 토글을 사용하여 사전 설정(스트로크의 특정 위치에 미리 설정된 힘)과 재현 가능한 스트로크를 생성한다.이러한 유형의 시스템 특성으로 인해 다른 스트로크 위치에서 다른 힘을 사용할 수 있습니다.기계식 프레스 속도는 유압식 프레스보다 빠릅니다(분당 최대 50 스트로크).용량은 3~160MN(300~18,000톤)입니다.유압 프레스는 유체 압력과 피스톤을 사용하여 힘을 생성합니다.유압 프레스가 기계 프레스에 비해 좋은 점은 유연성과 더 큰 용량입니다.단점은 작동 속도가 느리고 크기가 크며 [16]비용이 많이 든다는 것입니다.

롤 단조, 분쇄 및 자동 열간 단조 공정은 모두 특수 기계를 사용합니다.

잉곳[2][38] 크기별 대형 단조 프레스 목록
힘.
(표준)		 잉곳 크기
(표준)		 회사 위치
16,500 600 상하이 전기 그룹[39] 중국 상하이
16,000 600 중국얼중그룹[39] 더양, 중국)
14,000 600 일본 제철소 일본.
15,000 580 중국 제일중공업그룹[40] 중국 헤이룽장
13,000 두산 대한민국.
대형 단조 프레스 목록(force에 의한
힘.
(표준)		 힘.
(톤)		 잉곳 크기
(표준)		 회사 위치
80,000 (88,200) 150 이상 차이나얼중[39] 더양, 중국)
75,000 (82,690) VMPO-AVISMA 러시아
65,000 (71,660) 오베르와 듀발[41][42] 프랑스, 이스와르
53,500 (60,000) 웨버 메탈스[43] 캘리포니아, 미국
(45,350) 50,000 20 알코아 50,000톤 단조 프레스
알코아,[44][45] 와이먼[46][47] 고든 		미국
40,000 (44,100) 오베르와 듀발[41] 파미에, 프랑스
30,000 (33,080) 8 와이먼 고든[48] 리빙스턴 (스코틀랜드
30,000 (33,070) 웨버 메탈스[49] 캘리포니아, 미국
30,000 (33,070) 항우연기[50] 미국 조지아 주

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d 드가모, 페이지 389
  2. ^ a b 발전소 중공업 세계원자력협회, 2010년 9월.취득일 : 2010년 9월 25일
  3. ^ "Forging: The Early Years". All Metals & Forge Group. 22 January 2013. Retrieved 1 October 2013.
  4. ^ a b c d 드가모, 392페이지
  5. ^ "Scot Forge Casting To Forging Conversion". www.scotforge.com.
  6. ^ "Things To Know About Forging". sites.google.com.
  7. ^ 드가모, 373페이지
  8. ^ 드가모, 페이지 375
  9. ^ a b 드가모, 391페이지
  10. ^ a b c 드가모, 페이지 390
  11. ^ "Forging Shapes". All Metals & Forge Group. 4 January 2013. Retrieved 1 October 2013.
  12. ^ "Forged Crankshaft Advantages". Great Lakes Forge. Retrieved 28 February 2014.
  13. ^ "Advantages of Forging" (PDF). Frisa.
  14. ^ Cast steel: Forging, archived from the original on 18 February 2009, retrieved 3 March 2010
  15. ^ Kaushish, J. P. (2008), Manufacturing Processes, PHI Learning, p. 469, ISBN 978-81-203-3352-9
  16. ^ a b c d e f g 드가모, 394페이지
  17. ^ a b c 드가모, 393페이지
  18. ^ a b c d 드가모, 395페이지
  19. ^ 드가모, 395~396페이지
  20. ^ 드가모, 396-397페이지
  21. ^ 드가모, 396페이지
  22. ^ Precision 핫 단조 웨이백 머신에 2008-10-20 아카이브 완료.샘텍.2007년 11월 22일 취득
  23. ^ Wayback Machine에 보관된 2008-04-17 Precision 복합 단조.샘텍.2007년 11월 22일 취득
  24. ^ 드가모, 397~398페이지
  25. ^ 드가모, 398페이지
  26. ^ Behrens, Stonis, Rüther, Blohm: 플래시는 프리포밍 작업을 사용하여 복잡한 고내구성 부품의 단조를 줄였습니다(IPH – Institut für Integrierte Production Hannover GmbH, Hannover, 2014).
  27. ^ Doege, E., Behrens, B.-A.:Handbuch Umformtechnik: Grundlagen, Technologien, Maschinen(독일어), Springer Verlag, 2010, 7페이지
  28. ^ Doege, E.; 베렌스, B.-A.:Handbuch Umformtechnik: Grundlagen, Technologien, Maschinen, Springer Verlag, 2010, 페이지 671f.
  29. ^ Stonis, M.: Mehrdirektionales Schmieden von flachen Aluminumlangteilen(독일어), In: Behrens, B.-A., Nyhuis, Overmeyer, L.(에드): Berichte aus dem IPH, 2011/Ph.
  30. ^ Richter, J.; Stonis, M.: Qualitétsverbesserung beim Alumsumschmieden(독일어), 알루미늄 프락시스, Giesel Verlag GmbH, 제20권(2015), 6/15호, 페이지 20.
  31. ^ 파펜버그, 니콜라우스 P 등"출원서 위조용 합금 검토"소재(스위스 바젤) vol. 13,4 985. 2020년 2월 22일 doi:10.3390/ma13040985
  32. ^ 파펜버그, 니콜라우스 P 등"출원서 위조용 합금 검토"소재(스위스 바젤) vol. 13,4 985. 2020년 2월 22일 doi:10.3390/ma13040985
  33. ^ Djiubisska, A., Gontarz, A., Djiubi mski, M. 및 Barszz, M. (2016년)항공기 및 자동차용 마그네슘 합금 포기의 형성.과학기술연구저널의 진보.https://doi.org/10.12913/22998624/64003
  34. ^ Dziubinska, A. 및 Gontarz, A. (2015년)마그네슘 합금 트윈리브 항공기 브래킷을 제조하는 새로운 방법.항공기 엔지니어링 및 항공우주 기술.https://doi.org/10.1108/AEAT-10-2013-0184
  35. ^ Dziubinska, A., Gontarz, A. 및 Zagorski, I. (2018년)새로운 단조법에 의해 제작된 삼각 리브를 가진 AZ31 마그네슘 합금 항공기 브래킷의 정성적 연구.항공기 엔지니어링 및 항공우주 기술.https://doi.org/10.1108/AEAT-09-2016-0160
  36. ^ Djiubisska, A., Gontarz, Horzelska, K. & Piekoko, P. (2015년)새로운 단조 기술로 제작된 AZ31 마그네슘 합금 항공기 브래킷의 미세 구조와 기계적 특성.프로시저 제조.https://doi.org/10.1016/j.promfg.2015.07.059
  37. ^ 드가모, 392-393페이지
  38. ^ 키드, 스티브새로운 핵 개발 – 충분한 공급 능력?2011년 6월 13일 Wayback Machine Nuclear Engineering International, 2009년 3월 3일 아카이브.취득일 : 2010년 9월 25일
  39. ^ a b c "China Building World's Largest Press Forge". China Tech Gadget. 27 October 2011. Retrieved 12 February 2012.
  40. ^ "World's Largest 15000MN hydraulic forging press". China Tech Gadget. 3 November 2011. Retrieved 15 May 2012.
  41. ^ a b "Eramet alloys". Archived from the original on 10 December 2010. Retrieved 18 May 2012.
  42. ^ Altan, Taylan (1983). Feasibility of Using a Large Press (80,000 – 200,000 Ton) for Manufacturing Future Components on Army Systems. p. 12. Archived from the original on April 8, 2013.
  43. ^ Dean M. Peters (10 December 2018). "Weber Metals' New 60,000-Ton Hydraulic Press". Forge Magazine. Retrieved 25 April 2020.
  44. ^ Heffernan, Tim (8 February 2012). "Iron Giant". The Atlantic. Retrieved 12 February 2012.
  45. ^ 50,000 Ton Closed Die Forging Press (PDF). American Society of Mechanical Engineers. 1981. Archived from the original (PDF) on 2012-02-27. Retrieved 2012-05-15. 알코아의 메스타 프레스 역사
  46. ^ The Wyman-Gordon 50,000 Ton Forging Press (PDF). American Society of Mechanical Engineers. 1983. Archived from the original (PDF) on 2015-02-01. 와이먼 고든의 로위 프레스 역사
  47. ^ Edson, Peter (18 April 1952). "Revolutionary Metal Press Cuts Cost of Planes and Guns". Sarasota Journal. Retrieved 12 February 2012.
  48. ^ "Wyman Gordon Livingston". Retrieved 18 May 2012.
  49. ^ "Weber Metals". Retrieved 18 July 2013.
  50. ^ "Howmet Aerospace". Retrieved 18 May 2012.

참고 문헌

  • Degarmo, E. Paul; Black, J. T.; Kohser, Ronald A. (2011). Materials and Processes in Manufacturing (11th ed.). Wiley. ISBN 978-0-470-92467-9.
  • Doege, E.; 베렌스, B.-A.:Handbuch Umformtechnik: 그룬드라겐, 테크놀로지엔, 마스치넨(독일어), 제2판, 스프링거 벨라그, 2010, ISBN 978-3-642-04248-5
  • Ostermann, F:Anwendungstechnologie 알루미늄(독일어), 3판, Springer Verlag, 2014, ISBN 978-3-662-43806-0

외부 링크

Wikimedia Commons에는 위조와 관련된 미디어가 있습니다.