기계 이야기

공구제작 주요 공정과정(단조에서 압축까지)

깜부 2017. 7. 29. 13:55

◐ 공구제작 주요 공정과정(단조에서 압축까지) ◑

 

산업현장에서 사용되는 작업공구 생산과정들 중 주요 공정과정에 대해 알아보자
공구제작은 대체로 단조에서부터 주물, 다이케스팅, 압연과 압축가공 등이 있다
최고의 제작 과정은 없다
각 공정마다 장단점이 있으며 제품이 어떠한 공정으로 제작했는지 알아봅니다.
    
▶ 단조
일반적으로 그 재료의 재결정이 진행되는 온도를 경계로 하여
그 이상의 온도에서 단조하는것을 열간단조, 재결정 온도상에서 단조하는것을
온간단조, 그 보다 낮은 온도에서 단조하는것을 냉간단조 라고 한다

 

1) 자유단조
평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두둘기면서
바라는 모양의 제품을 만든는것

2) 형단조
일정한 모양으로 조각한 금형 사이에 소재를 끼우고 두들겨 바라는
모양의 제품을 만드는 것이다
헤머에는 Bord해머, Air해머, 스프링 해머, 벨트 해머, 증기 해머
유압해머 등이 있다

 

▶ 주물
원료인 금속을 용해하여 주형에 부어 냉각 응고 한후에 주형의 형상을
유지하는 것을 총칭한다
재질에 따라 주철주물, 강철주물, 구리, 합금주물, 경합금주물등으로
나누어 진다
주형과 주조법에 따라 모래형 주물, 금형 주물, 다이캐스팅 주물,
정밀 주조주물, 원심주조주물 등으로 나누어 지며 주철과 주강에서는
모래형에 주물을 붓는 모래형 주물이 많이 사용된다
주물은 주조나 용접에 비해 복잡한 형상의 것을 간단하게
대량 생산할수 있는것이 특징이다.

 

 

- 사형주조
가장 일반적으로 실시하는 주조법이며 작은것에서 큰것 까지
모든 주물품을 아우를수 있는 주조법이다

- 금형주조(대량생산)
금형을 주형으로 사용하는 원심주조법, 다이캐스팅법, 금형주조법
또는 저압주조법에서는 주철 또는 합금강등을 주형 재료로 하는
금형을 사용한다.


금형재료로서 요구되는 일반적인 성질은 다음과 같다

1. 내마모성이 커야 한다
2. 가공성이 좋아야 한다
3. 열팽창량이 작아야 한다
4. 열산화율이 작아야 한다
5. 열 피로에 잘 견더야 한다

- 장점
가. 치수가 정확하다
나. 다듬질할 필요가 없다
다. 기계적 성질이 우수하다
라. 대량생산이 가능하다
마. 주로 이용되는 금속은 아연, 알루미늄, 주석, 구리, 마그네슘 등


▶ 정밀주조(로스트왁스법)
lost wax process 라고도 하며 처음에는 미술 조각품 제작에 사용 되었으나
최근에는 그 기술이 발달하여 특수 주조법으로 응용되고 있다
밀랍 파라핀(초성분) 등으로 모형을 만들고 이것을 원통 속에 넣어
에틸실리게이트와 모래를 배합한 재료에 물을 섞어 사형 재료를 침수 하강 시킨후
끌어올려 수분을 제거한 다음 주형을 노속에 넣어 고온 발열하면 밀랍의 모형은
녹아서 흘러나와 주형의 공간간이 생김으로 이것을 주형으로 사용한다

 

 

 

1) 특징
가) 모형을 가용성 물질인 왁스, 피라핀 등으로 제작
나) 주물 표면이 깨끗하고 정밀하다
다) 복잡한 구조의 주형 제작에 적합하다
라) 주물 크기에 제한을 받는다
마) 모형은 1회만 사용이 가능하다
바) 주조금속은 주강, 특수합금강, 경합금 등이다

 

2) 주형제작공정
가) 모형을 만들기 위한 금형을 제작한다
나) 금형에 왁스, 파라핀을 압입응고 시켜 모형을 제작한다
다) 내화재(investment)에 침지하여 피복 시킨다
    ( 건조후 같은 방법으로 7~10회 반복)
라) 주형재와의 결합을 잘되게 하기 위하여 피몾된 모형에
    모래를 뿌린다
마) 모래가 뿌려진 모형을 실온 건조 한다
바) 내열금속 주형상자에 넣고 주형재를 부은 다음 약 20분 정도
    진동시켜 기포를 제거하고 주형제가 굳게한다
사) 주형을 약200도 정도로 1차 가열하여 모형을 용해 유출시켜
    제거하고 이것을 닷 850~950도 정도로 2차 가열하여
    주형을 경화시켜 완성 한다           
 
▶ 압연(Rolling)
금속의 소성을 이용하여 고온 또는 상온의 금속재료를 회전하는
2개의 롤 사이로 통과 시켜서 여러가지의 형태의 재료 즉 판,
봉, 고나, 형재 등으로 가공하는 방법

 

- 열간압벽
고온으로 하는 작업 압연 동력이 작아도 되고 큰 변형을 쉽게 할수 있다
그러나 고온으로 인한 산화에 의한 표면이 꺠끗하게 되지 못하며
치수의 정밀도가 좋지 않고 얇은것도 만들기어렵다

- 냉간압연
저온으로 하는 작업 아주 얇은 것도 만들수 있고 치수의 정밀도
도 좋을뿐만 아니라 좋은 표면을 얻을수 있다

- Rolling mill 압연기
회전하는 두 돌사이에 소재를넣고 가공하여 우너하는 형상으로
만드는 기계

- Rolling roll 압연롤
압연기를 소재를 압연하기 위한 롤 - rolling

- Rolling direction 압연방향
강판등의 제조 과정은 먼저 큰 잉곳(덩어리)이 만들어지고
다음에 롤러에 의해 일정방향으로 반복압연 되면서 얇은판이 된다 
- Roll forging 롤 단조법
2개의 단조 롤 상에 가열한 재료를 넣어 롤러의 회전에 의하여
재룔를 압연 또는 성형하는 가공법

-  Roll forging 롤 성형
그림과 같이 지름이 같은 3개의 롤을 적당한 위치에 배치하고
그 사이로 판재를 통과 시켜 성형하는 굽힘 가공기

 

 

▶ 압축가공
재료에 강한 압축력을 가하여 소재 변형을 일으키면서 금형 내부의
형상대로 제품이 성형 되도록 하는 공정으로 여기에는
압인가공(Coining), 마킹(Marking), 사이징(Sizing), 압입가공(indernting indentation)
업세팅(Upsetting), 스웨이징(Swaging), 헤딩(Heading), 단조(Forging),
압출(Extrusing), 충격압출(impact extrusion) 등이 있다

 

1) 압인(Coining)
재료를 밀폐된 금형속에서 강하게 눌러 금향과 같은 모양을 재료의 표면에
만드는 정밀 단조 가공

2) 마킹(Marking)
재료의 일부분에만 마크 또는 문자를 각인 하는 가공

3) 업세팅(Upsetting)
개료를 상하방향으로 압축하여 높이를 줄이고 단면을 넓히는 가공

4) 스웨이징(Swaging)
재료를 반경방향으로 압축하여 직경이나 두께를 줄여서 길이나
폭을 넓히는가공

5) 압출(Extrusing)
다이속에 재료를 넣고 펀치로 재료를 압축하면 다이의 구멍(전방압출)
또는 펀치와 다이의 틈새(후방압출)로 재료가 유동하여 원하는 형상을
만드는 가공

6) 헤딩(Heading)
원기둥 재료의 일부를 상하로 압축하여 볼트, 리벳등과 같이 부품의 머리를
만드는 일종의 업세팅가공  
7) 충격압출(impact extrusion)
치약 튜브와 같은 얇은 벽은 벽의 깊은 용길르만들때 적용되는 일종의 후방 압출 가공을
말한다 다이에 경금속을 넣고 펀치가 고속으로 하강하면 재룐ㄴ 그 충격으로
연신되면서 성형됨

 

                    
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