단조 가공(자유단조·형단조)

핵심 정리

단조는 해머나 프레스 같은 장비로 공작물에 충격을 주거나 점진적으로 압력을 가해 부품을 만드는 변형 공정이다. 공정 방식에 따라 평평한 공구 사이에서 소재를 늘리는 자유단조와 금형 안에서 형상을 찍어내는 형단조로 나뉜다. 형단조는 금형의 형상을 소재에 옮겨 원하는 모양에 가까운 제품을 만드는 공정이다.

형단조의 품질은 소재가 금형 안에서 어떻게 흐르는지에 따라 달라진다. 따라서 재료 흐름을 조절하는 예비성형과 금형·소재 접촉면에서 생기는 형상 문제를 함께 살펴야 한다. 예비성형은 최종 금형에 넣기 전에 재료를 미리 배분하는 공정이다. 재료를 금형에 맞게 나누면 소재 낭비와 금형 손상을 줄이는 데 도움이 된다.

원기둥 소재를 압축하는 업세팅에서는 배부름이 생길 수 있다. 배부름은 소재가 통 모양으로 불룩해지는 형상 변화로, 원하는 모양과 치수를 얻는 데 방해가 된다. 이 현상을 판단할 때는 금형과 소재의 접촉 조건을 살펴야 한다.

재료 흐름, 손실, 접촉 조건은 서로 다른 현상을 설명하므로 각각 무엇을 바꾸는지 구분해야 한다.

자세히

예비성형의 목적

형단조에서 예비성형은 소재를 최종 금형에 넣기 전에 재료를 미리 배분하는 단계다. 예비성형의 여러 목적 가운데 맞는 것과 아닌 것이 함께 제시되기 쉽다.

예비성형은 후속 단조에서 최종 다이가 받는 부담과 마모를 줄이는 데 도움을 준다. 예비성형은 재료 흐름을 조절해 단류선을 바르게 만들고 제품 품질을 높이는 데 쓰인다.

예비성형은 플래시로 빠져나가는 재료 손실을 줄이는 데 쓰인다. 반면 변형률 속도를 높여 유동응력을 줄이는 것은 예비성형의 목적이 아니다.

예비성형의 목적은 재료가 어디로 흐르고 어디서 빠져나가는지, 금형이 얼마나 부담을 받는지를 기준으로 판단한다. 유동응력은 재료가 변형에 저항하는 정도와 관련된 값이다. 따라서 유동응력을 줄이는 일은 재료 흐름과 손실, 금형 부담을 다루는 예비성형과 성격이 다른 문제다.