Transcript 제6장 부피성형가공 (4)

제6장 부피성형가공
(4) 인발 / 기타
• 인발
– 정의/분류
– 인발의 역학
– 인발다이
• 크로스 롤링 / 압연단조
• 프레스
• 성형공정의 경제성, 사례연구
Topic: 인발의 정의/분류
• 소재를 다이구멍(key hole)사이로 통과시켜서
잡아 당기면서, 단면감소 및 형상변화를
유도하는 연속공정
• 주로 냉간가공, 2차가공
• 인장력 작용 – 단면감소율에 한계
• 봉재(bar), 관재(tube), 선재(wire)
봉재인발 (Bar drawing)
관재인발 (Tube drawing)
관재인발의 유형
선재인발 (Wire drawing, 신선)
The Tatara bridge, Japan, world’s longest
cable-stayed bridge
8-wire drawing line for aluminium wires
문제: ㈜리더시스템은 지반공학을 바탕으로 토목 관련 일을 하고 있다.
지반에 박을 말뚝이 필요하게 되어 중소업체에 인발공정으로 말뚝을
주문하게 되었다. 이 중소업체가 초기 직경이 25mm인 봉재를 일회의
인발로 얻을 수 있는 최소 직경을 얼마인가?
• 마찰일은 이상변형일의 15%
• 과잉일은 이상변형일의 40%
• 유동응력: Y f  200 0.2
Topic: 인발의 역학
  d

Do
Df
2
p
p
F  Af  d

  d
D D  dD
x
dx
dx 
dD
2 tan 
(1) 평형조건의 적용

 2
dx
2
(  d ) ( D  dD )   D  D
( p sin   p cos  )  0
4
4
cos 
Dd  2dD  2 p(1  B)dD  0
B

tan 
(2) 항복조건의 적용
3 주응력
 ,  p,  p
1
 
{( 1   2 ) 2  ( 2   3 ) 2  ( 3   1 ) 2 }    p  Y
2
(3) 경계조건의 적용
Dd  2dD  2(Y   )(1  B)dD  0
Dd  2{Y (1  B)  B}dD

d
dD
0 Y (1  B)  B  2D D
o
D
2B


 1  B   D  
  Y
1

   
D
 B 
  o 

<인발응력>
  Df
 1  B 
d  Y
1  
D
 B 
  o
• 이상변형, 마찰 만을 고려



2B






p
• 최적다이각 계산 가능
• 압력분포 계산 가능
• 이상변형만 고려하는 경우
f
입구점
출구점
 Lf
 d  u   Yd  Y  f  Y ln
 Lo
0
 Ao 


  Y ln
A 

 f 
Q: 후방장력이 작용하는 경우에 다이압력, 인발응력 그래프는 어떻게
변화하는가?
<한계 단면감소율>
• 이상변형 (마찰, 과잉변형 무시)
• 가공효율  %
 Ao
u   d  Y ln
 Af
rmax 
 f  K
n




Ao  Af
Ao
1
 Ao
 d  ln
  Af
Y
 1
f
Af
Ao

Y


 1  e 
n1
K
 d   K d 
 f  K nf
 0
 (1  n)
rmax  1  e (1 n)
n
1
Topic: 인발다이
도입부
수축부
출구부
정형부
• 칠드강, 공구강(크롬도금)
• 초경(질화티타늄 코팅)
• 다이아몬드 > 신선
Q: 인발다이가 마모되는 양상은?
인발다이 (1)
인발다이 (2)
인발다이 (3)
압연단조 (Roll forging)
Topic: 크로스 롤링
Topic: 프레스
FIGURE 6.27 금속가공에 사용되는 각종 프레스의 개략도
로터리 스웨이징(반경방향단조)
FIGURE 6.68 (a) 회전스웨이징 공정의 각부 명칭. (b)스웨이징으로 튜브소재에 내부형상을 성형하는 개략도
로터리 스웨이징
부피성형가공의 경제성
FIGURE 6.71 단조에서의 단위비용. 동일 금
형으로 단조하는 경우, 생산개수가 늘어날수
록 제품당 설치/공구 비용이 감소한다.
FIGURE 6.72 각종 가공법으로 만등러지는 소형 커
넥팅로드의 상대단가. 생산개수가 많으면 단조도
유리하다. 사형주조는 20,000개 이하의 생산량에서
다른 공정보다 경제적인 공정이다.
사례연구 : 자동차의 서스펜션 부품
TABLE 6.4 Lotus Elise Series 2 자동차의 수직서스펜션 너클암
FIGURE 6.73 The Lotus
Elise Series 2 Sportscar.
Source: Courtesy of Fox
Valley Motorcars.