소성가공
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1. 개요
소성가공은 금속 재료에 외력을 가하여 영구적인 변형을 일으키는 가공법을 의미한다. 금속의 연성, 전성, 가소성을 이용하여 원하는 형태로 성형하며, 주물이나 절삭 가공에 비해 정확한 치수와 강한 성질을 가진 제품을 대량 생산할 수 있다. 소성가공은 단조, 압연, 압출, 인발, 전조, 프레스 가공 등 다양한 종류로 나뉘며, 가공 온도에 따라 열간, 온간, 냉간 가공으로 분류된다.
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| 소성가공 |
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2. 성질
소성가공에 영향을 미치는 금속의 주요 성질은 다음과 같다.
- 연성(延性) : 금속이 탄성 한계 이상의 힘을 받을 때 가늘고 길게 늘어나는 성질이다.[2]
- 전성 : 두드리거나 압착하면 얇게 펴지는 금속의 성질이다.
- 가소성 : 연성과 전성을 포함하여 고체 상태의 재료에 외력을 가했을 때 유동되는 성질이다.
2. 1. 연성
연성(延性)은 금속이 탄성 한계 이상의 힘을 받을 때 가늘고 길게 늘어나는 성질이다.[2] 금속 재료를 선으로 뽑을 때 길이 방향으로 잘 늘어나는 성질을 말하며, 재료가 항복 후 파괴될 때까지 소성 변형을 할 수 있는 능력을 의미한다.[2] 연성이 우수한 재료로는 금, 백금, 은, 철, 구리, 알루미늄 등이 있다.2. 2. 전성 (가단성)
두드리거나 압착하면 얇게 펴지는 금속의 성질을 전성이라 한다. 금, 은, 알루미늄, 구리, 주석 등이 전성이 우수하다.[1]2. 3. 가소성
연성과 전성을 포함하여 고체 상태의 재료에 외력을 가했을 때 유동되는 성질이다.[1]2. 4. 탄성 변형
외력을 제거하면 원래의 상태로 돌아오는 성질을 탄성이라고 한다.3. 장점
4. 종류
소성가공은 가공 방식과 온도에 따라 다음과 같이 분류된다.
| 가공 방식 | 설명 |
|---|---|
| 단조 가공 | 해머나 프레스와 같은 공작 기계로 타격을 가하여 변형시킨다. |
| 압연 가공 | 회전하는 2개의 롤러 사이에 재료를 통과시켜 가공한다. |
| 인발 가공 | 재료를 다이를 통해 잡아당겨 일정한 단면으로 가공한다. |
| 압출 가공 | 재료를 용기 속에 넣고 밀어붙이는 힘으로 다이를 통과시켜 모양을 만든다. |
| 전조 가공 | 다이 또는 롤러로 재료에 외력을 가해 눌러 붙여 성형한다. |
| 프레스 가공 | 판재를 절단, 압축, 굽힘 등의 방법으로 가공하여 제품 형상을 만든다. |
| 제관 가공 | 파이프를 가공한다. |
| 기타 가공 | 헤라 성형, 고에너지 고속도 가공(액중 방전 성형, 폭발 성형, 전자력 성형, 고속 단조 가공), 벌지 가공, 교철 등이 있다. |
가공 온도는 재료의 재결정 온도에 따라 열간 가공, 온간 가공, 냉간 가공으로 분류된다.[1]
4. 1. 가공 방식에 따른 분류
금속에 외력을 가하여 여러 형태로 만드는 가공 방식은 다음과 같다.- 단조 가공: 해머나 프레스와 같은 공작 기계로 타격을 가하여 변형시킨다.
- 압연 가공: 회전하는 2개의 롤러 사이에 재료를 통과시켜 가공한다.
- 인발 가공: 재료를 다이를 통해 잡아당겨 일정한 단면으로 가공한다.
- 압출 가공: 재료를 용기 속에 넣고 밀어붙이는 힘으로 다이를 통과시켜 모양을 만든다.
- 전조 가공: 다이 또는 롤러로 재료에 외력을 가해 눌러 붙여 성형한다.
- 프레스 가공: 판재를 절단, 압축, 굽힘 등의 방법으로 가공하여 제품 형상을 만든다.
- 제관 가공: 파이프를 가공한다.
- 기타 가공: 헤라 성형, 고에너지 고속도 가공(액중 방전 성형, 폭발 성형, 전자력 성형, 고속 단조 가공), 벌지 가공, 교철 등이 있다.
4. 1. 1. 단조 가공 (Forging)
해머나 프레스와 같은 공작 기계로 타격을 하여 금속을 변형하는 가공 방법이다.[1]4. 1. 2. 압연 가공 (Rolling)
회전하는 두 개의 롤러(roller) 사이에 재료를 통과시켜 가공하는 방법이다. 롤러를 회전시켜 원하는 두께를 만들 수 있으며, 핀, 레일, 형강, 봉강 등을 제조할 때 주로 사용된다. 주로 연강이 사용된다. 압연 온도에 따라 재결정 온도 이상에서 가공하는 열간 압연과 재결정 온도 이하에서 가공하는 냉간 압연으로 나뉜다. 냉간 압연은 상온 압연이라고도 한다.[1]4. 1. 3. 인발 가공 (Drawing)
다이를 통해 재료를 잡아당겨 일정한 단면으로 가공하는 방법이다.4. 1. 4. 압출 가공 (Extrusion)
재료를 일정한 용기 속에 넣고 밀어붙이는 힘에 의해 다이를 통과시켜 원하는 모양으로 가공하는 방법이다.4. 1. 5. 전조 가공 (Form rolling)
다이 또는 롤러를 사용하여 재료에 외력을 가해 눌러 붙여 성형하는 가공법으로 나사, 볼, 기어 등을 가공한다.[1]4. 1. 6. 프레스 가공 (Stamping)
판재를 절단, 압축, 굽힘 등의 방법으로 가공하여 원하는 제품의 형태로 만드는 방법이다. 프레스 가공에는 다음과 같은 종류가 있다.- 전단 가공
- 굽힘 가공
- 드로잉 가공
4. 1. 7. 제관 가공 (Bending (pipe))
파이프를 가공하는 방법이다.4. 1. 8. 기타 가공
고에너지 고속도 가공(액중 방전 성형, 폭발 성형, 전자력 성형, 고속 단조 가공)- 벌지 가공
- 교철
4. 2. 가공 온도에 따른 분류
가공 시 온도가 재료의 재결정 온도에 비해 높거나 낮은지에 따라 열간 가공, 온간 가공, 냉간 가공으로 분류된다.[1]4. 2. 1. 열간 가공
재료의 변형 저항이 작아 가공성이 좋지만, 표면 성상이나 치수 정밀도는 떨어진다.[1]4. 2. 2. 온간 가공
열간 가공과 냉간 가공의 중간 가공법으로, 양자의 특징을 잘 활용한다. 탄소강의 경우 350-450℃ 부근에서 청열 취성이 나타나므로 주의해야 한다.[1]4. 2. 3. 냉간 가공
재결정 온도 이하에서 가공하여 제품의 표면 성상이나 치수 정밀도가 좋지만, 변형 저항이 크고 가공 경화가 일어나 가공성은 떨어진다.[1]참조
[1]
서적
材料加工プロセス
共立出版
[2]
서적
강구조설계
구미서관
2017-09-07
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