금속가공

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데에도 적용된다. 디프드로 잉 공정에서의 주요 변수는 다음과 같다. 금속판재의 성질, 펀치 직경에 대한 블랭크 직 경의 비, 판재의 두께, 펀치와 다이 사이의 간극, 펀치와 다이의 모서리반경, 블랭크홀더 지지력, 펀치, 다이, 소재간의 마찰과 윤활, 펀치의 속도 가 있다.
① 금속판재의 성질
: 디프드로잉은 판재 성형가공법 중의 하나이기 때문에 디프드로잉시 금속판재는 균일한 연신이 필요하며 또한 총 연신량이 커야한다. 또한 판재 전면에 걸쳐 연신량이 증가하 려면 항복점 신장이 커야 하므로 금속판재의 결정립이 미세하면 할수록 우수한 성형성 을 나타낸다. 따라서 금속판재는 연신율이 좋아야 하며 또한 결정립이 미세할수록 높은 성형성을 구현할 수가 있다.
② 펀치직경에 대한 블랭크 직경의 비
: 펀치 직경에 대한 블랭크 직경의 비를 한계드로잉비 라고 하는데 이는 파단을 일으키 지 않고 소재를 가공 할 수 있는 것을 말하는데 디프드로잉성의 척도가 된다. 한계드로잉비가 너무 크게 되면 판재는 파단 하게 된다.
③ 판재의 두께
: 주름이 생기지 않을 정도로 판재가 두꺼우면, 블랭크홀더를 사용하지 않아도 디프드로
잉 할 수가 있다. 두께가 얇은 소재로는 드로잉깊이를 깊게 할 수 없다.
④ 펀치와 다이 사이의 간극
: 다이 공동부에 들어가는 판재의 두께가 펀치와 다이 간의 간극보다 크면, 두께가 감소 하는데 이러한 효과를 아이어닝이라 하며, 이로써 일정한 벽 두께가 만들어진다. 간극이 작을수록 아이어닝 효과는 커지게 되고, 소재의 체적이 일정하므로, 간극이 큰 경우에 가공된 컵보다 아이어닝된 컵은 길이가 길어진다.
⑤ 펀치와 다이의 모서리 반경
: 펀치와 다이의 모서리 반경이 너무 작으면 모서리 부에서 컵이 파단 될 수 있고 너무 큰 경우에는 소재가 지지되지 않은 부분에서 주름이 발생할 수 있다. 이 부분에서의 주 름으로 인해 컵 벽면에 주름살결함이 생긴다.
⑥ 블랭크홀더 지지력
: 블랭크 홀더 지지력이 크면 블랭크가 다이 공동부로 자유롭게 빨려 들어가지 못하게 되고 블랭크홀더 지지력이 너무 작으면, 소재는 다이 공동부 안으로 자유롭게 빨려들어 가며, 소재의 직경이 줄면서 드로잉이 진행된다. 이러한 공정을 순수 드로잉이라고 한 다.
⑦ 펀치, 다이, 소재간의 마찰과 윤활
: 펀치머리부분에 윤활제를 쓰지 않고 마찰을 높여 가공력을 크게 하고 펀치스트레칭의 경우에는 펀치 머리부분에 접한 부분을 윤활하여 균일하고 큰 변형이 일어나게 하여 펀 치스트레칭 깊이가 증가하도록 한다. 펀치 머리부분의 윤활 상태가 좋을수록 펀치스트레 칭 깊이가 커진다. 그러나 디프드로잉의 한계가 가까운 판재 치수로 펀치스트레칭 가공 을 할 때는 펀치 머리부분을 윤활하면 판재의 파단 강도를 감소시키고 결과적으로 펀치 스트레칭 깊이도 감소시키는 경우가 있으므로 주의해야 한다. 윤활유는 점도가 높은 편 이 성능이 좋고 성형력이 큰 경우에는 판재에 적합한 극압 첨가제나 흑연 폴리에틸렌모 같은 윤활제를 병용하는 때도 있다. 윤활제의 점도는 온도, 성형속도와의 관계를 충분히 검토해 둘 필요가 있다.
⑧ 펀치의 속도
: 펀치 속도는 0.1∼0.3m/s 이고 강도가 높은 재료인 경우에는 이보다 낮은 속도를 사용 하기도 하지만, 펀치속도가 성형에는 크게 영향을 주지는 않는다.
10. 판재의 성형성을 예측하기 위한 시험법의 예를 들고 설명할 것.
☞ 금속 판재의 성형성은 재료가 네킹이나 찢어짐이 없이 원하는 형상으로 만들어질 수 있 는 능력으로 정의된다. 이러한 판재의 성형성을 예측하기 위한 시험법은 다음과 같다.
① 인장시험
: 인장시험은 가장 기본적이고 상용적인 성형성 시험법이다. 이 시험을 통하여 판재시편 이 파단에 이를 때까지의 총 연신량, 변형경화지수, 평면 이방성, 수직 이방성 등을 알 수가 있다.
② 컵성형시험
: 컵성형시험으로는 아래 그림과 같은 Erichsen 시험을 들 수 있다. 판재시편을 원형 평 다이에 1000kg의 하중으로 지지하고, 판재에 균열이 나타나거나 펀치력이 최대값에 도 달할 때까지 직경 20mm인 강구를 밀어 넣는다. 이때 거리 dmm를 Erichsen수라고 하 며, d값이 클수록 판재의 성형성이 양호하다. 컵성형시험법에서는 파단이 일어날 때까 지 재료가 신장되는 능력을 측정하며, 시험하기가 비교적 용이하지만, 강구 아래에서의 변형은 축 대칭이므로 실제의 가공작업을 그대로 모사하지는 못한다.
그림 7.55 판재의 성형성을 시험하는 Erichsen시험기. 강구의 압입으로 판재는 양축신장되며, 파단에 이르기까지의 거리 d가 클수록 소재의 성형성이 양호하다(구의 직경 = 20mm).
④ 벌지시험
: 이 시험에서는 원형소재의 원주를 구속하고 펀치 대신 정수압력을 가하여 벌징시킴으 로써, 마찰이 없는 순수한 신장성형 상태를 얻는다. 이 시험법으로는 무 마찰조건에서 압축하중에 대한 유효응력-유효변형률곡선을 얻을 수도 있다. 양축 벌지시험의 성형한 계는 판재의 청정도에 대한 민감한 척도이다.
⑤ 성형한계도
: 성형한계도를 작성함으로써 금속판재의 성형시험에 중요한 발전이 이루어졌는데, 이는 원이나 기타 도형의 격자무늬를 에칭이나 인화 등의 방법으로 소재 판에 입혀서, 윤활 하지 않은 펀치로 신장시킨 후, 네킹이나 찢어짐이 발생한 부위에서 원의 변형을 측정 하는 방법이다.
이 시험에서는 Erichsen 시험과 달리 소재가 다이 내부로 딸려 들어가지 못하도록 드로 우비드를 사용하여 판재를 고정한다. 측정의 정확도를 높이기 위해, 원의 크기와 선 굵 기는 가능하면 작게 한다. 윤활은 시험결과에 큰 영향을 주므로, 시험 후에는 윤활 조건 에 대하여 언급하여야 한다. 이렇게 함으로써 동일 판재에 대한 다른 윤활제나 동일 윤 활제에 대한 다른 판재에 대하여 평가할 수 있다.
⑥ 한계돔높이 시험
: 한계돔높이 시험에서는 각 시편이 파단 하거나 펀치력이 최대에 도달하였을 때의 돔의 높이를 측정한다. 시편의 끝은 고정되어 있으므로, 한계돔높이 시험으로 시편이 파단에 이르 때까지 신장될 수 있는 능력을 알 수 있다. 한계돔높이 값이 높으면 판재재료의 유동응력식에서 n, m 값이 높고 총 연신율도 높은 것으로 알려져 있다.

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우비드,   벌지시험