블랭킹 다이 클리어런스 선택 원칙을 위한 전문가 팁

1. 정의

블랭킹 다이에서 펀치의 단면적은 일반적으로 다이 구멍의 크기보다 작습니다. 펀치와 다이 사이에는 간극이라고 하는 특정 공간이 있습니다. 아래 그림에서 이를 확인할 수 있습니다.

2. 클리어런스가 절단 섹션의 품질에 미치는 영향

블랭킹 변형 과정을 분석한 결과, 블랭킹 간격이 적당할 때 펀치와 다이의 가장자리에서 발생하는 미세 균열이 서로 일치하는 것으로 확인되었습니다. 그 결과 블랭킹 섹션에 큰 밝은 밴드, 작은 붕괴 각도 및 버, 적당한 섹션 테이퍼, 비교적 평평한 부품 표면이 생성됩니다.

그 결과 아래 그림과 같이 블랭크 부품의 품질을 만족스럽게 달성할 수 있습니다.

블랭킹할 때 간극이 너무 작으면 블랭킹된 부분의 단면에 두 개의 뚜렷한 밝은 띠가 나타나고 상단의 버가 상당히 커집니다. 이는 주로 펀치 가장자리에 위치한 상단 미세 균열이 존재하기 때문이며, 이는 블랭킹 간격이 충분하지 않아서 발생합니다.

이를 방지하려면 다이 가장자리에서 아래쪽 미세 균열의 위치를 위쪽 미세 균열이 발생하는 위치에서 일정 거리를 두고 엇갈리게 배치하는 것이 좋습니다(그림 2.3-2 참조). 이렇게 하면 위쪽과 아래쪽 크랙이 한 줄보다 무겁지 않습니다.

펀치가 감소하면 두 균열 사이에 끼어 있는 재료가 두 번째 전단을 받아 두 번째 밝은 밴드가 형성되고 버가 더 길어져 단면 품질이 저하됩니다.

반면 블랭킹 중 간극이 너무 크면 펀치 가장자리에서 상단 미세 균열이 발생하고 다이 가장자리에서 하단 미세 균열의 위치가 일정 거리만큼 안쪽으로 엇갈리게 되어 상하 균열이 한 줄보다 무겁지 않게 됩니다.

두 균열 사이에 끼어 있는 재료는 펀치가 감소함에 따라 크게 늘어나 결국 찢어지고 파손됩니다. 이렇게 하면 블랭킹 섹션에 큰 파단 영역이 생겨 밝은 영역은 작아지고 버와 테이퍼는 커집니다. 붕괴 각도가 증가하여 단면 품질이 더욱 악화됩니다(그림 2.3-4 참조).

분석 결과, 금형 설계에서 적절한 클리어런스 값을 선택하더라도 균일한 분포를 보장할 수 없다는 결론을 내릴 수 있습니다. 다이 클리어런스 가공 또는 조립 문제로 인해 결과적으로 이상적인 단면 품질과 작은 간격의 면을 얻을 수 없습니다.

앞서 언급했듯이 간격이 너무 작으면 단면이 작은 간격의 특성을 나타내며, 간격이 너무 크면 단면이 큰 간격의 특성을 나타내며 특히 가이드 포스트가 없는 금형에서 두드러집니다.

따라서 제작 과정에서 이에 주의를 기울이는 것이 중요합니다.

3. 허가가 다른 측면에 미치는 영향

(1) 블랭킹 간격이 블랭킹 치수 정확도에 미치는 영향

앞서 설명한 것처럼 블랭킹 중 금속 부품에는 탄성 변형과 소성 변형이 모두 발생합니다. 즉, 소성 변형이 발생할 때 탄성 변형이 발생해야 합니다.

블랭킹 중 재료의 탄성 변형으로 인해, 블랭킹 후 이 탄성 변형이 회복됩니다. 블랭킹 프로세스 가 완료됩니다. 이 복구로 인해 블랭크 부품의 실제 크기와 펀치 및 다이의 가장자리 크기 사이에 일정한 편차가 발생합니다(그림 2.3-5 참조).

그림의 세로축은 블랭킹된 부분의 탄성 회복을 나타내고 가로축은 블랭킹된 부분의 상대적 여유 공간을 나타냅니다.

블랭킹 중 블랭킹 간극이 증가함에 따라 블랭킹된 부품의 크기 변화 곡선을 보면 변형된 부위의 인장 응력 증가로 인해 변형된 금속의 인장 변형도 증가함을 알 수 있습니다.

블랭킹 후 압축된 금속은 탄성적으로 회복되어 블랭킹된 부품의 크기가 줄어듭니다. 이 반동은 블랭킹 간극이 증가함에 따라 증가합니다.

블랭킹 간극이 점차 감소함에 따라 블랭킹 부품의 크기도 감소합니다. 간극이 어느 정도 감소하면(그림 2.3-5의 B 지점) 블랭킹된 부품의 변형 특성도 변경됩니다. 전단 외에도 재료에 압출 변형이 발생하여 변형 영역이 인장 상태에서 압축 상태로 전환됩니다.

블랭킹 후 압축된 금속은 탄성을 회복하여 블랭킹 펀치의 크기가 다이 가장자리의 크기보다 커집니다.

펀칭 시에는 동일한 변형 과정과 탄성 회복 원리가 적용되지만 측정 대상은 다릅니다. 결과적으로 결론은 블랭킹 부품의 경우와 반대로, 즉 블랭킹 간극이 증가함에 따라 펀칭 부품의 크기가 증가한다는 것을 의미합니다.

간격 값이 특정 값(그림 2.3-5의 A 지점)보다 작으면 펀칭된 부분의 크기가 줄어들어 펀칭된 구멍의 크기가 펀치의 크기보다 작아집니다.

블랭킹 부품의 치수 정확도는 주로 블랭킹 다이의 설계 및 가공 정확도에 따라 달라진다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 위의 분석은 특정 다이 제조 정확도 하에서 수행되었으며, 간극이 정확도에 미치는 영향은 다이 자체에 비해 훨씬 작습니다.

(2) 블랭킹 간극이 블랭킹 력에 미치는 영향

간격이 작을수록 재료 변형 영역의 압축 응력 성분이 높아져 재료 변형 저항이 커지고 블랭킹 시 필요한 블랭킹 력이 증가합니다. 반대로 갭이 클수록 재료 변형 영역의 인장 응력 성분이 높아져 재료 변형 저항성과 블랭킹 시 필요한 블랭킹 력이 감소합니다.

그러나 실제 경험에 따르면 재료 두께의 5% ~ 2% 범위 내에서 (한쪽의) 간격이 점차 증가하면 블랭킹 력이 크게 감소하지 않는 것으로 나타났습니다.

(3) 블랭킹 간극이 하역력 및 추진력에 미치는 영향

간격이 작을수록 변형 영역에서 재료의 탄성 회복이 커져 펀칭 파트 크기가 작아지고 블랭크 파트 크기가 커집니다. 결과적으로 언로딩 힘과 미는 힘이 증가합니다.

간격이 커지면 재료의 탄성 회복이 감소하여 펀칭된 파트 크기가 커지고 블랭크된 파트 크기가 줄어들어 펀치에서 재료를 언로드하거나 다이 입구에서 부품을 밀어내기 쉬워집니다.

일반적으로 재료 두께의 갭(한쪽)이 10% ~ 20%로 증가하면 언로딩 힘은 0에 가까워집니다.

(4) 블랭킹 간격이 다이 수명에 미치는 영향

실제 경험에 따르면 금형 수명에 영향을 미치는 여러 요인 중 블랭킹 간격이 가장 중요한 것으로 나타났습니다.

블랭킹 공정 중에 펀치와 펀칭된 구멍 사이, 다이와 블랭킹된 부품 사이에 강한 마찰이 발생합니다. 간격이 작을수록 마찰이 심해져 금형의 수명에 매우 해로운 영향을 미칩니다.

그러나 간격이 넓어지면 펀치 가장자리와 금형 및 소재 사이의 마찰이 줄어들고 금형의 제조 및 설치 오류로 인한 불균일한 간격으로 인한 부작용을 완화하여 수명을 향상시킬 수 있습니다.

4. 클리어런스 값 결정

"적정 간격"이란 블랭킹에 사용할 때 만족스러운 공작물 단면 품질, 높은 치수 정확도, 블랭킹 힘(언로딩 힘 및 밀리는 힘)을 최소화하고 다이의 긴 수명을 보장하는 간격을 말합니다.

그러나 단일 간격 값을 사용하여 이러한 모든 요구 사항을 동시에 충족하는 것은 불가능합니다. 따라서 생산 시에는 다양한 요소의 영향을 종합적으로 고려하여 부품의 특정 요구 사항에 따라 적절한 간격 범위를 합리적인 간격으로 선택해야 합니다.

이 범위의 상한은 합리적인 최대 간격을 나타내고 하한은 합리적인 최소 간격을 나타냅니다. 즉, 합리적인 간격은 값의 범위를 의미합니다.

금형을 설계할 때는 다음 원칙에 따라 부품 및 생산의 특정 요구 사항에 따라 간격을 선택하는 것이 좋습니다.

(1) 카운터 컷 부품의 단면 품질에 대한 특별한 요구 사항이 없는 경우, 더 큰 간격 값을 선택하여 다이의 수명을 개선하고 블랭킹 힘을 줄여 경제적 이점을 높일 수 있습니다.

(2) 카운터 컷 부품의 단면 품질에 대한 요구 사항이 높은 경우 더 작은 간격 값을 선택해야 합니다.

(3) 블랭킹 다이의 절삭날 크기를 설계할 때 사용 중에 다이가 마모되어 절삭날 간격이 증가한다는 점을 고려해야 합니다. 절삭날 크기는 최소 간격 값을 기준으로 계산해야 합니다.

실제로 금형 업계에서는 다양한 스탬핑 재료의 두께가 다른 스탬핑 부품에 대한 수많은 경험치를 축적해 왔기 때문에 이론적인 간격 계산 방법은 참고용으로만 사용됩니다.