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=== 소성가공 ===
- 금속재료를 소요목적의 형태로 변형시킨다.
- 금속재료의 조대(粗大)한 결정입자(結晶粒子)를 균일하고 미세하게 하여 재질을 개선한다.
▣ 소성변형에 따른 소성가공
(1) 단조(鍛造; forging): 금속재료를 hammer 또는 press 등으로 압축력 또는 충격력을 가하는 가공이다
(2) 압연(壓延; rolling): 금속재료를 회전하는 roll(roller) 사이에 넣어 가압함으로써 두께 또는 단면적을 감소시켜 길이방향으로 늘리는 가공을 압연(壓延; rolling)이라 한다. 작업온도에 따라 열간압연(熱間壓延; hot rolling)과 냉간압연(冷間壓延; cold rolling)이 있으며, 열간압연에서는 가공물의 소성이 크므로 압연동력이 적게 소비되고, 변형을 크게 할 수 있는데 반하여 냉간압연에서는 동력 소비는 크나 정밀한 완성가공을 할 수 있고, 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
열간압연(熱間壓延)과 냉간압연(冷間壓延)
분괴압연을 비롯한 많은 변형을 요하는 작업에서는 열간작업을 하며, 상대적으로 잔류응력이 적으나, 표면이 거칠고 정밀한 치수가 얻어지지 않는다. 반면에 냉간압연에서는 제품의 기계적 강도가 향상되고, 표면이 고우며, 치수가 정확하고, 주로 박판(薄板) 및 대강(帶鋼) 등에 사용된다. 그러나 냉간압연에는 소요동력이 크고, 내부응력이 커지며, 가공경화(加工硬化; work hardening)에 의한 취성(脆性; brittleness)을 동반하므로 냉간압연재를 deep drawing이나 bending에 사용할 때는 풀림(燒鈍; annealing)처리를 하여 내부응력을 제거하고 연화시켜야 한다.
(3) 압출(押出; extrusion): 각종 단면재(斷面材) 및 관재(管材)를 얻기 위하여 소성이 큰 상태의 재료를 container에 넣고 강력한 압력으로 die orifice를 통하여 밀어내는 가공이다.
(4) 인발(引拔; drawing): taper 형상의 구멍을 갖인 die를 통하여 소재를 인발(引拔; drawing) 하므로써 선(線) , 봉(棒) 및 관(管)을 얻는 가공이다
▣ 소성가공의 이용성질
가단성 또는 전성
(可鍛性, 展性 ; forgeability) |
hammer나 press 등으로 금속을 내려치거나 누를 때 파괴되지 않고 영구변형되는 성질로서, 상온에서 hammering의 경우 가단성이 좋은 것부터 나열하면 Au, Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Pb, Zn, Fe, Ni 등의 순이고, 압연기(壓延機)에서 상온가공(常溫加工)할 때 가단성이 좋은 것부터 나열하면 Pb, Sn, Au, Ag, Al, Cu, Pt, Fe 등과 같다.
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연성(延性; ductility) |
금속선을 뽑을 때 항복점을 지나 파단에 이르기까지 길이 방향으로 늘어나는 성질이며, 연성이 큰 금속부터 나열하면 Au, Pt, Ag, Fe, Cu, Al, Ni, Zn, Sn, Pb 등의 순이다. 연성의 크기는 연신율 또는 단면수축율로 표시한다.
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재결정(再結晶)
recrystallization |
금속재료를 가열하면 내부응력(內部應力)이 이완되고, 가공경화(加工硬化) 현상이 제거되어 연화(軟化)되는 등의 성질 변화가 있게된다. 어느 온도에서 부터 새로운 결정핵이 생겨 이것이 점점 성장되면서 구결정(舊結晶)은 없어져 가는데 이 현상을 재결정이라 하며, 이때의 온도를 재결정온도라 한다. 이러한 변화는 재료, 가열온도, 가열속도, 가공도 등에 따라 다르다. 결정에는 변화가 없으면서 내부응력만 이완(弛緩)되는 현상을 회복(回復: recovery)이라 하고, 금속이 연화되는 온도 이하에서 행하여 진다.
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재결정온도 이하에서의 가공으로서 경도, 인장강도, 항복점 등은 증가하고, 변형율 및 단면수축율 등 기계적 성질에 영향을 주며, 변형율 50% 이상에서는 이들의 변화가 완만함을 알 수있다.
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재결정온도 이상에서의 가공으로서, 안정된 범위 내에서 1회에 많은 양의 변형을 할 수 있어 가공시간을 단축할 수 있는 장점이 있으나, 가공된 제품은 표면이 산화되어 변질되기 쉽고, 냉각됨에 따라 형상, 치수, 조직 및 기계적 성질 등이 불균일하게 되는 단점이 있다. 가공물 중에 혼입된 불순물이 저온에서 용융하여 이른바 적열취성(赤熱脆性; hot shortness)이 발생하는 경우가 있으므로 유의하여야 한다.
따라서 일반적으로 열간가공에서는 많은 변형을 시키고, 냉간가공에서는 형상과 치수를 맞추며, 조직 및 기계적 성질을 향상시키고, 재질을 균일하게 하는 것이 바람직 하다.
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