전단성형

Shear forming
그림 1. 전단 형성 제품: 벽 두께가 얇은 속이 빈 원뿔

전단성형은 전단 회전이라고도 하며 금속 회전과 유사하다. 전단 회전에서 최종 조각의 면적은 대략 평판 금속 블랭크의 면적과 동일하다. 롤러와 맨드렐의 간격을 조절하여 벽두께를 유지한다. 전단 형성에서 벽 두께의 감소가 발생한다.

1950년대 이전에는 간단한 선반에 회전이 행해졌다. 금속 회전 분야에 신기술이 도입되고 동력 전용 회전기가 보급되자 스웨덴에서 전단 성형 개발이 시작됐다.

도식

그림 2. 전단 형성 도식

그림 2는 전단 형성 과정의 도식을 보여준다.

1. 방적기의 맨드렐과 척 사이에 판금 블랭크를 놓는다. 맨드렐은 원하는 최종 구성요소의 내부 형태를 가지고 있다.

2. 롤러는 판금속이 맨드렐을 감아 모양을 잡게 만든다.

보시다시피 공작물의 초기 벽 두께인 s1은 s0으로 축소된다.

공작물 및 롤러 공구 프로필

전단 성형에서 출발 공작물은 원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 반면에, 최종 성분의 종단 모양은 오목하거나 볼록하거나 이 두 가지 성분의 조합일 수 있다.

전단성형 기계는 전단성형 기계와 매우 비슷하게 생겼는데, 단, 전단성형 기계는 전단성형 작업을 수행하는 데 필요한 더 높은 힘을 견디기 위해 훨씬 더 견고해야 한다.

롤러 설계는 구성 요소의 모양, 벽 두께 및 치수 정확도에 영향을 미치기 때문에 주의 깊게 고려해야 한다. 툴 노즈 반경이 작을수록 응력이 높고 두께가 균일하지 못하다.

스핀너빌리티

때로는 전단 회전성(shear spinnability)이라고 불리기도 하는 회전성은 금속의 인장 강도와 찢김을 초과하지 않고 전단 회전 변형을 겪을 수 있는 능력으로 정의할 수 있다. 스핀니빌리티에 관한 출판된 연구는 저자인 케그와 칼팍시오글루에게서 구할 수 있다.

케그는 인장 감소율이 80%인 재료의 경우 제한 회전 감소율이 80% 이상 같거나 클 것으로 예상했다. 칼파키우글루는 실제 파단 변형률이 0.5 이상인 금속의 경우 전단 형성 감소에 대한 최대 한계가 있다고 결론 내렸다. 실제 변형률이 0.5 미만인 재료의 경우, 회전성은 재료의 연성에 따라 달라진다.

가연성이 높은 재료로는 알루미늄과 같은 연성 재료와 특정 강철 합금이 포함된다.

제조 시 전단성형 작업의 중요성

전단성형 및 재래식 회전은 딥 드로잉, 다림질 등 다른 제조공정보다 적게 사용되고 있다. 거의 모든 형태, 얇은 단면 부품을 만들 수 있기 때문에 회전은 경량 품목 생산에 널리 사용되는 다용도 공정을 만든다. 전단 회전의 다른 장점으로는 최종 품목의 기계적 특성이 우수하고 표면 마감이 매우 우수하다는 점이 있다.

기계적으로 움직이는 회전 기계에 의해 생산되는 대표적인 부품으로는 로켓 코뿔소, 가스 터빈 엔진, 접시 에어리얼 등이 있다.

흐름 형성

Flow Forming은 엄청난 압력을 이용하여 하나 이상의 롤러에 의해 맨드렐 위에 금속의 디스크나 튜브가 형성되는 증분 금속성형 기법이다. 롤러는 공작물을 변형시켜 맨드렐에 대고 힘을 주어 축적으로 연장하고 방사적으로 얇게 만든다.[1] 롤러에 의해 가해지는 압력은 고도로 국부적이고 재료가 증분 형성되기 때문에, 종종 과도한 그리기 또는 다림질 공정에서 에너지를 순수하게 절약한다. 그러나 이러한 절약은 종종 주어진 롤러 경로에 대한 결과 변형을 예측하는 데 내재된 어려움 때문에 실현되지 않는다. 흐름을 형성하면 공작물의 마찰과 변형이 심해진다. 이 두 가지 요인은 적절한 냉각액을 사용하지 않을 경우 공작물을 수백 도까지 가열할 수 있다.

플로우 폼은 흔히 자동차 바퀴 제조에 사용되며 가공된 블랭크에서 휠에서 그물 폭까지 그릴 수 있다.[2]

유량형성 시 공작물은 냉간 가공되어 기계적 특성이 바뀌므로 강도는 단조금속과 유사하게 된다.

참조

  1. ^ 흐름 형성 - 스테인레스강 및 고온 합금 - PMF Industries, Inc.
  2. ^ "Official Site of BBS USA - Technology Through Motorsports - Braselton, GA". 
 3. https://www.pmfind.com/benefits/flowforming-process-benefits-process

추가 읽기

  • C.C. Wong, T.A. Dean 및 J. Lin, 회전, 전단 형성 및 흐름 형성 프로세스에 대한 검토, Int. J. Mach. 공구 마누프 43 (2003, 페이지 1419–1435)
  • B. Avitzur, 1983년 캐나다, John Wiley and Sons, Inc., 금속성형 공정 핸드북.
  • R.L. Kegg, 금속의 분광성 측정을 위한 새로운 시험 방법, ASME의 거래, 산업 공학 저널 83 (1961) 119–124.
  • S. Kalpakcioglu, 금속의 전단-돌연성에 관한 연구, ASME의 거래, 산업 공학 저널 83 (1961) 478–483.
  • https://www.d2pmagazine.com/2019/10/09/flowforming-specialist-offers-unique-combination-of-metal-forming-processes/

외부 링크