소성가공

소성가공의 개요

(1) 소성 가공의 의의
재료에 탄성한계를 넘어서 외력을 가하면 내부 응력에 의한 복원되지 않는 영구적인 변형이 남는 것을 소성변형(plastic deformation)이라 하고 이런 성질을 이용한 가공법을 의미하며 크게 열간가공과 냉간가공으로 분류할 수 있다.

(2) 소성 가공의 장점
① 일반 주물에 비해 성형치수가 정확하다.
② 금속의 결정조직을 개량하여 치밀하고 강한 성질을 얻을 수 있다.
③ 대량생산으로 균일한 치수의 제품을 얻을 수 있다.
④ 재료 사용량을 경제적으로 할 수 있다.

 

(3) 가공 경화(work hardening)
소성변형으로 금속이나 고분자가 단단해지는 현상으로 즉, 금속재료에 외력을 가하여 변형시키면 원래의 재료보다 단단하게 굳어지는 성질.

(4) 재결정(recrystallization)
경화된 재료 즉, 변형된 금속을 가열하면 연화되기 전에 먼저 내부응력이 제거되고, 변형된 결정 가입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형의 결정이 발생하며 내부에 새로운 결정이 발생하고, 성장하여 전체가 새로운 결정으로 변하는 현상을 말하며 재결정이 생기도록 가열하는 온도를 재결정 온도라고 한다.

(5) 열간 가공(hot working)
재결정 이상의 고온에서 소성가공하는 고온가공
① 가공성이 좋다.
② 재질의 균일화가 이루어진다.
③ 가공도가 커서 거친 가공에 적합하다.
④ 가열 때문에 산화하기 쉽고 정밀 가공이 곤란하다.

(6) 냉간 가공(cold working)
재결정 온도 이하의 낮은 온도에서 소성가공하는 상온가공
① 가공면이 미려하고 정밀한 모양으로 가공된다.
② 가공 경화로 강도 및 경도는 증가하나 연신율이 감소한다.
③ 가공 방향으로 섬유 조직이 되며 판재 등은 방향에 따라 강도가 다르다.
④ 제품의 치수를 정확하게 할 수 있다.

(7) 소성 가공의 종류
① 단조 가공(forging) : 일반적으로 열간가공이며 자유단조와 형단조로 분류
② 압연 가공(rolling) : 열간 또는 냉간가공(봉, 철판 등)
③ 인발 가공(drawing) : 선재, 파이프, 단면재
④ 압출 가공(extrusion) : 파이프, 봉재, 형강 등의 단면재
⑤ 판금 가공(sheet metal working) : 전단, 굽힘, 딥 드로잉, 코이닝 등
⑥ 제관 가공(pipe making) : 파이프, 이음매 없는 관(심리스 파이프), 이음매 있는 관 제조
⑦ 전조 가공(roll forming) : 나사, 기어 등의 성형

 

(8) 프레스 가공
판재를 형틀에 의해서 원하는 모양으로 변형·가공하는 것으로 전단기나 금형을 사용하여 재료
에 파단 강도 이상의 압력을 가하여 잘라내는 가공이다.

1) 소성 가공의 종류
① 압연 가공：재료를 열간, 냉간 가공하기 위해 회전하는 로울러 사이에 재료를 통과시켜 성형
하는 방법으로 판재, 봉, 관, 형재, 레일 등을 만든다.
② 압출 가공：상온 또는 가열된 금속을 실린더 모양을 한 콘테이너에 넣고 한 쪽에 있는 램 (ram)에 압력을 가해 밀어내는 작업이다. 이것은 다이를 통해 소재가 소성 가공되어 봉, 관, 형재 등을 제작한다.
③ 인발 가공：다이의 구멍을 통해서 재료를 축방향으로 잡아 당겨 외경을 감소시키면서 일정한 단면을 가진 소재로 가공하는 방법이다.
④ 단조 가공：소재를 고온에서 단조 기계로 소성 가공하여 조직을 미세화하고 균일하게 성형하는 방법.
⑤ 전조 가공：전조 공구를 이용하여 나사, 기어 등을 성형하는 가공방법이다.
⑥ 프레스 가공：판재를 형틀에 의해서 원하는 형태로 변형·가공하는 방법.