냉간압조 성형공정(2)

1.2 금속 소성 변형의 기본 법칙

1.2.1 최소 저항의 법칙

금속 변형 중에 변형체의 입자는 모든 방향으로 움직일 가능성이 있으며, 변형체 점의 움직임은 최소 저항 법칙이라고 불리는 최소 저항 방향을 따릅니다.

육각 헤드 볼트의 다중 스테이션 냉간 헤딩에서는 두 번째 스테이션 정밀 헤딩에서 금속이 위쪽으로 흐르고 하부 금형 개구부에서 플래시를 형성하는데 이는 최소 저항 법칙의 표현입니다. 그림 36-4은 빌렛이 금형 내에서 전복될 때 상부 및 하부 금형 캐비티를 채울 뿐만 아니라 상부 및 하부 금형에 의해 형성된 틈새를 통해 모든 방향으로 유동하는 것을 보여줍니다. 플래시 흐름에 대한 저항이 금형 캐비티의 다른 부분의 저항보다 큰 경우에만 금속이 금형 캐비티를 채울 수 있습니다. 상부 금형의 하향 이동에서 플래시의 금속 흐름 저항은 플래시 두께가 감소함에 따라 증가하여 상부 및 하부 금형 캐비티의 최종 충전을 보장합니다.

그림 36-4 업세팅 중 최소 저항 법칙에 따른 금속 흐름의 개략도

1.2.2 부피 불변의 법칙

금속 소성 변형에서는 밀도 변화가 매우 작으므로 무시할 수 있습니다. 소성변형을 받는 물체의 부피는 일정하게 유지되며, 소성변형 전의 금속 블랭크의 부피는 변형 후의 부피와 같습니다.

부피 불변의 법칙은 제품의 모양과 크기를 기준으로 부피를 계산한 다음 필요한 블랭크의 구체적인 크기를 결정하는 것입니다.

최소 저항의 법칙은 설계 시 금속 변형 횟수를 결정하고, 매번 변형량을 할당하며, 금형 구조의 형상을 결정하는 가장 중요한 기초입니다.

1.2.3 변형 중 금속 흐름에 영향을 미치는 주요 요인

ㅏ. 마찰의 영향

변형 중에 금형과 블랭크 사이의 접촉면에 필연적으로 마찰력이 있으며, 이는 마찰력의 영향으로 인해 금속 흐름의 특성을 변화시킵니다. 그림 36-5에서 볼 수 있듯이 평판 사이의 직사각형 결함 재료를 뒤집을 때 마찰의 영향으로 각 방향의 저항이 다르며 변형 중에 단면이 직사각형을 계속 유지할 수 없습니다. 최소 저항의 법칙에 따라 점차 원형으로 변하게 됩니다. 마찰력이 없으면 빌렛은 이상적인 균일 변형 상태에 있고 기하학적 형상은 변형 전후에 여전히 유사합니다.

그림 36-5 평판 사이의 직사각형 단면 빌렛 단조 중 금속 흐름의 개략도

그림 36-6은 원형 빌렛의 전복에 대한 개략도입니다. 마찰이 없을 때 환형 부품은 높이에서 압축되고 일정한 부피 조건에 따라 외층과 내층 모두에서 금속의 직경이 증가합니다. 즉, 모든 금속이 반경 방향 바깥쪽으로 흐릅니다. 마찰이 있기 때문에 흐름이 방해됩니다. 내부 층 금속이 가까울수록 외부 흐름에 대한 저항이 커지고 내부로 흐를 때보다 훨씬 더 커지므로 흐름 방향이 변경됩니다. 그림에서 볼 수 있듯이 환형 구성 요소에 흐름 인터페이스(dN)가 나타납니다.

비. 금형 형상의 영향

금형의 모양이 다르기 때문에 빌렛에 가해지는 힘과 금형과 빌렛 사이의 마찰력도 다르므로 다양한 방향에서 금속의 유동 저항에 차이가 발생하여 분포의 차이가 발생합니다. 다양한 방향으로의 금속 흐름량.

씨. 금속 자체의 불균일한 특성이 미치는 영향

금속 자체의 불균일한 특성은 변형 중 불균일한 구성, 불균일한 구조 및 불균일한 내부 온도를 반영합니다. 이러한 특성이 불균일하면 금속 내부에서 서로 균형을 이루는 추가 응력이 발생합니다. 내부 힘의 존재로 인해 금속의 흐름에 대한 저항이 다양하고 저항이 가장 낮은 부분에서 변형이 먼저 발생합니다.

2. 금속 냉간압조(압출) 공정

2.1 냉간압조(압출)공정의 기본개념

2.1.1 냉간 헤딩 및 냉간 압착

상온에서 빌렛을 자동냉간압조기 또는 프레스기의 금형에 넣고 금형에 압력을 가하여 상하 금형의 상대운동을 이용하여 금형 캐비티 내에서 빌렛을 변형시켜 높이를 낮추고, 그리고 단면적을 늘려보세요. 이러한 압력가공 방법을 자동냉간압조기의 경우 냉간압조, 프레스기의 경우 냉간압조라 한다.

실제 생산에서 패스너의 냉간 성형 공정에는 냉간 압조 공정 중 압출이 포함되는 경우가 많습니다. 따라서 패스너 제품의 냉간 압조 공정은 사실상 냉간 압조와 압출을 모두 포함하는 복합 가공 방법이다.

2.1.2 냉간압조(압출)의 변형방법

ㅏ. 펀칭은 블랭크의 일부를 본체에서 분리합니다. 와이어 절단, 너트 펀칭, 육각 볼트 머리 다듬기 등.

비. 업세팅(Upsetting)은 너트의 헤딩, 볼트머리의 프리헤딩, 정밀헤딩 등 빌렛의 높이를 짧게 하고 단면적을 증가시키는 가공방법이다.

씨. 냉간압조 중에 빌렛이 하부 다이에서 변형될 때, 금속 흐름의 방향은 상부 다이의 운동 방향과 일치합니다. 냉간 머리 볼트와 원통 머리 육각 소켓 나사의 거친 막대 직경을 줄이는 것은 전방 압출의 한 유형입니다.

디. 변형 중에 후방 압출 빌렛의 금속 흐름 방향은 상부 다이의 이동 방향과 반대입니다. 원통형 머리가 있는 육각 소켓 나사의 머리를 형성하는 것은 역압출에 속합니다.

이자형. 변형 중 복합 압출 블랭크의 금속 흐름 방향은 부분적으로 상부 다이의 이동 방향과 동일하고 다른 것들은 반대입니다. 변형에는 전방 압축과 후방 압축이 모두 있습니다. 예를 들어, 원통형 머리 육각 나사는 동일한 작업대에서 변형 중에 로드 감소(전방 압출)와 헤드 성형(역방향 압출)을 모두 수행합니다.

2.1.3 냉간 압조(압출) 변형 정도

ㅏ. 개악 정도

단조 종료 시 빌렛의 단조 부분의 길이가 원래의 높이에 대한 압축 비율, 또는 단조 종료 시 빌렛의 단면적 증가에 대한 단조 비율을 말한다. 원래 단면적.

비. 변형 정도의 표현 방법

첫 번째 방법은 그림 36-7과 같이 단조율(S)을 사용합니다.

그림 36-7 철근 전복 중 변형 정도의 개략도

h0 - 단조 부품의 원래 높이

d0 - 단조 부품의 원래 직경

단조 비율은 단조의 난이도를 결정할 수 있습니다. 단조비가 작을수록 변형량이 작아지고 변형이 더 쉬워집니다. 단조비가 클수록 변형이 어려워집니다. 금속섬유는 불규칙하게 흐르고, 일부 섬유는 구부러져 세로방향 굽힘 현상을 형성한다. 그림 36-8에 표시된 대로입니다.

그림 36-8 전복 중 원형 재료의 변형으로 인한 세로 굽힘 및 접힘의 개략도

두 번째 방법은 단조율(ε)을 사용하는 방법이다.

ho, Fo - 단조 전 헤드 재료의 원래 높이와 단면적

H, F - 단조 후 가공물의 높이 및 단면적

씨. 허용 변형 정도

냉간 압조 변형 정도가 금속 자체의 변형 한계를 초과하면 변형된 가공물 측면에 균열이 생겨 불량품이 발생하게 됩니다. 금형의 강도도 영향을 받아 수명이 단축됩니다. 심한 경우 금형이 갈라지거나 파손될 수 있습니다. 금속의 허용 변형 정도는 소성과 관련이 있습니다. 가소성이 좋은 금속은 가소성이 나쁜 금속보다 허용 변형 정도가 더 높습니다. 탄소강의 탄소 함량이 높을수록 소성이 낮아지고 허용 변형이 작아집니다.

생산 과정에서 중 탄소강 및 합금강과 같이 가소성이 낮은 금속의 경우 냉간 단조는 종종 강철에 어닐링 및 연화 처리를 채택하여 금형의 강도와 인성을 높이고 금속 표면을 윤활시키는 등의 목적을 가지고 있습니다. 금속의 허용 변형 정도를 향상시키는 것입니다. 표 36-1에는 일부 강의 허용 변형 수준이 나열되어 있습니다.

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