재료에 힘을 가해 형상변경이 가능한 소성가공(단조)

소성가공의 단조는 재료에 힘을 가하여 변형을 일으켜 원하는 형상으로 변형시키는 것을 말하며, 자동차 및 항공기, 선박, 철도 등 소성가공을 거치는 방식이며, 이는 원가에서 차지하는 비율은 약 50%가 넘습니다.

재료의 온도에 따라 높은 온도 및 낮은 온도 (재결정 온도)에 따라 열간단조 및 냉간단조로 구분됩니다.
냉간단조는 상온에서 작업하여 거의 정확한 치수로 가능하며, 대형제품 및 형상이 복잡한 것은 난해합니다.
열간단조는 상온 높은 온도에서 작업하다 보니 표면이 거칠하며 정확한 치수를 맞힐 수가 없을 것입니다.

소성가공(단조) 단류선 사진

소성가공(단조)는 무엇일까

단조 가공 개요
- 금속재료를 적당한 온도로 가열한 후 필요한 모양과 치수로 가압하여 성형하는 가공법.
- 우수한 강도와 인성.
- 응력을 복합적으로 많이 받는 중요한 부품.
- 부품을 기본형상을 만든 후 절삭가공으로 만듦.

단조 가공 목적
 - 재료의 단련으로 조직의 개선과 기계적 성질 향상.
 - 재료의 설계제품으로 성형 가능, 즉 설계의 요구 수준, 생산 수를 고려하여 성형하며 단련효과도 확보됨.
 - 재료의 절삭가공으로 가공비용보다 단조로 만든 비용이 절감.


최고 가열온도와 단조 종료 온도가 중요
  - 너무 높은 최고 가열온도는 탈 탄과 조 대조직을 형성하여 나쁘다.
  - 재결정온도 이하의 단조 종료 온도는 조직은 미세하지만, 상당한 잔류응력을 남겨 균열 발생 가능성이 높다.


재료에 대한 단조의 영향
 - 조대한 조직을 파괴하고 미세화하여 균일화된 조직은 기계적 성질을 향상한다.
 - 연속적인 섬유조직인 단류선(緞流線, flow line)을 갖게 하여 기계적 성질을 향상한다.
 - 단련(鍛鍊) 효과로 재료의 성질을 개선, 향상해 내부 결함을 줄이고 안정성을 높일 수 있습니다.


단조 가공의 분류.
 - 가공온도에 따른 분류를 보면 열간단조, 냉간단조 나뉩니다.
 - 해머 단조는 자유단조, 형단조 나눕니다.
 - 그 외 프레스, 업셋, 압연, 헤딩, 코이닝, 스웨징 등이 있습니다.

 

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그중 열간단조, 냉간단조, 헤딩에 대해 장단점을 설명해 드립니다. 

 A. 열간단조 
  - 소재를 재결정온도 이상으로 가열하여 단조작업
  - 낮은 하중을 이용하는 장점
  - 가열에 의한 산화막 생성 및 가공비용 증가
  -  대형제품 및 복잡한 형상 제품 적합함.

B. 냉간단조
  - 가공상태와 치수 정밀도 우수 .
  - 기계적 성질 우수. 
  - 가열할 필요가 없으며, 생산성을 높고 가격이 낮아 대량생산 가능.
  - 대형제품 및 복잡한 형상 제품은 부 적합함.

C. 헤딩
   - 가늘고, 긴 축의 선단을 축경보다 크게 확대시킨 가공법.
   - 속도가 빠르고 1회로 작업으로 작업완료.
   - 사용처 : 볼트, 나사 등.