단조 기초: 알아야 할 5가지 필수 팁

단조는 단조 기계를 사용하여 금속 블랭크에 압력을 가하여 소성 변형을 일으켜 특정 기계적 특성, 모양 및 크기를 가진 단조품을 만드는 금속 가공 방법입니다. 단조는 스탬핑과 함께 단조의 두 가지 구성 요소 중 하나입니다.

단조는 제련 공정에서 주물 다공성과 같은 결함을 제거하는 동시에 미세 구조를 최적화합니다. 또한 금속의 완전한 유선형이 보존되기 때문에 단조품의 기계적 특성은 일반적으로 동일한 재료로 만든 주조품보다 우수합니다.

단순한 형상의 압연 판재, 프로파일 또는 용접품을 제외하고 단조품은 주로 관련 기계에서 높은 하중과 가혹한 작업 조건을 견뎌야 하는 중요한 부품에 사용됩니다.

1. 변형 온도

강철의 초기 재결정 온도는 약 727℃입니다. 그러나 일반적으로 800℃는 열간 단조의 임계값으로 간주됩니다. 800℃ 이상의 단조는 열간 단조, 300℃에서 800℃ 사이의 단조는 온간 단조 또는 준열간 단조라고 합니다. 상온 단조는 냉간 단조라고 합니다.

열간 단조는 대부분의 산업에서 단조품을 제조하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 반면 열간 단조와 냉간 단조는 주로 자동차, 일반 기계 및 기타 부품 생산 산업에서 사용됩니다. 이러한 방법은 재료를 효율적으로 절약할 수 있습니다.

2. 단조 유형

앞서 언급했듯이 단조는 온도에 따라 열간 단조, 열간 단조, 냉간 단조로 분류할 수 있습니다. 또한 성형 메커니즘에 따라 자유 단조, 다이 단조, 링 롤링, 특수 단조로 분류할 수 있습니다.

1) 무료 단조

자유 단조는 간단한 범용 공구를 사용하거나 단조 장비의 상부 모루와 하부 모루 사이에 직접 외력을 가하여 블랭크를 변형시켜 필요한 형상과 내부 품질을 얻는 가공 방법입니다.

이 방법을 통해 생산된 단조품을 자유 단조품이라고 하며 일반적으로 소량으로 생산됩니다.

적격 단조를 만들기 위해 단조 해머와 유압 프레스 등 다양한 단조 장비를 사용하여 블랭크를 성형하고 가공합니다.

자유 단조의 기본 공정에는 업셋, 드로잉, 펀칭, 절단, 굽힘, 비틀림, 전위, 단조 등이 포함됩니다. 이 방법은 일반적으로 열간 단조 기술을 사용합니다.

2) 다이 단조

다이 단조는 크게 오픈 다이 단조와 폐쇄 다이 단조의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 이 과정에서 금속 블랭크는 특정 모양의 단조 다이 챔버에서 변형되고 압착되어 단조품을 만듭니다.

일반적으로 다이 단조는 무게가 작은 부품을 대량으로 제조하는 데 사용됩니다. 이 프로세스는 세 가지 유형으로 더 나눌 수 있습니다: 핫 다이 단조온간 단조, 냉간 단조로 나뉩니다.

열간 단조와 냉간 단조는 모두 금형 단조의 미래 방향으로 간주되며 단조 기술의 발전을 나타냅니다. 금형 단조는 철을 포함하여 사용되는 재료에 따라 분류할 수도 있습니다. 금속 다이 단조, 비철금속 다이 단조 및 분말 제품 성형.

탄소강과 같은 철 금속, 다음과 같은 비철 금속 구리 및 알루미늄분말 야금 재료가 이 공정에 사용됩니다.

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압출은 주사위 유형 단조는 중금속 압출과 경금속 압출로 분류할 수 있습니다.

폐쇄 다이 단조와 폐쇄 업셋은 다이 단조의 두 가지 고급 공정입니다. 이 공정의 중요한 장점 중 하나는 플래시가 없기 때문에 재료의 활용률이 높다는 점입니다.

하나 또는 여러 개의 공정을 통해 복잡한 단조품을 완성할 수 있습니다.

또한 플래시가 없기 때문에 단조품의 응력 영역이 줄어들어 궁극적으로 필요한 하중이 낮아집니다.

그러나 블랭크는 완전히 제한할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 블랭크의 부피를 엄격하게 제어하고 단조 다이의 상대적 위치를 관리하며 단조 다이의 마모를 최소화하기 위해 단조를 측정해야 합니다.

3) 그라인딩 링

링 연삭은 링 연삭기라는 특수 장비를 사용하여 다양한 직경의 링 부품을 생산하는 공정입니다. 자동차 허브와 기차 바퀴를 포함한 휠 부품 생산에도 활용됩니다.

4) 특수 단조

특수 단조 기술은 다음과 같습니다. 롤 단조크로스 웨지 압연, 방사형 단조, 액체 다이 단조 및 기타 복잡한 모양의 특정 부품을 생산하는 데 더 적합한 기타 방법.

예를 들어 롤 단조는 후속 성형 작업에 필요한 압력의 양을 크게 줄여주는 효율적인 사전 성형 공정으로 사용될 수 있습니다.

크로스 웨지 압연은 스틸볼 생산에 사용됩니다, 변속기 샤프트및 기타 유사한 구성 요소.

반면 방사형 단조는 대형 배럴, 스텝 샤프트 및 기타 유형의 단조품을 제조하는 데 사용됩니다.

5) 단조 다이

단조 다이의 이동 모드에 따라 단조는 스윙 롤링, 스윙 로터리 단조, 롤 단조, 크로스 웨지 롤링, 링 롤링 및 크로스 롤링으로 나눌 수 있습니다.

회전 단조, 회전 단조, 링 롤링도 정밀 단조로 가공할 수 있습니다.

재료의 활용도를 높이기 위해 롤 단조 및 교차 압연은 슬림한 재료의 이전 공정으로 사용할 수 있습니다.

자유 단조와 마찬가지로 회전 단조도 국부적으로 형성됩니다.

단조 크기에 비해 단조력이 작은 경우에도 성형이 가능하다는 장점이 있습니다.

자유 단조를 포함한 이 단조 방법에서는 가공 중에 소재가 금형 표면 근처에서 자유 표면으로 팽창합니다.

따라서 정확성을 보장하기 어렵습니다.

단조 다이의 이동 방향과 회전 단조 공정을 컴퓨터로 제어하여 다음과 같은 제품을 생산할 수 있습니다. 복잡한 모양 다양한 종류와 큰 크기의 증기 터빈 블레이드와 같은 단조품 생산과 같이 낮은 단조력으로 높은 정밀도를 얻을 수 있습니다.

단조 장비의 움직임은 자유도와 일치하지 않을 수 있으며, 다음 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:

• 단조 힘 제한 모드: 오일 압력에 의해 직접 구동되는 슬라이딩 블록이 있는 오일 프레스입니다.
• 준 스트로크 제한 모드: 오일 압력으로 크랭크 커넥팅 로드 메커니즘을 구동하는 오일 프레스입니다.
• 스트로크 제한 모드: A 기계식 프레스 크랭크, 커넥팅 로드 및 웨지 메커니즘으로 구동되는 슬라이더가 있습니다.
• 에너지 제한 모드: 스크류 메커니즘을 사용하는 스크류 및 마찰 프레스입니다.

높은 정확도를 달성하려면 단조 공차, 형상 정확도 및 금형 수명에 영향을 미칠 수 있는 하단 데드 센터의 과부하 방지, 속도 및 금형 위치 제어에 주의를 기울여야 합니다.

또한 정확도를 유지하려면 슬라이딩 블록 가이드 레일의 간격을 조정하고, 강성을 확보하고, 하단 데드 센터를 조정하고, 보조 전송 장치를 사용해야 합니다.

슬림한 부품 단조, 윤활 냉각 및 고속 생산을 위한 단조 부품의 경우 슬라이더를 수직 또는 수평으로 움직일 수 있습니다. 보정 장치를 사용하여 다른 방향으로의 움직임을 늘릴 수도 있습니다.

위의 방법은 필요한 단조력, 공정, 재료 활용도, 출력, 치수 공차, 윤활 및 냉각 방식이 다릅니다. 이러한 요소는 자동화 수준에도 영향을 미칩니다.

3. 단조 재료

그리고 단조 재료 주로 탄소강 및 다양한 성분의 합금강과 알루미늄, 마그네슘, 구리, 티타늄 및 그 합금을 포함합니다. 이러한 재료는 바, 잉곳, 금속 분말 및 액체 금속의 형태로 제공됩니다.

단조 비율은 변형 전 금속의 단면적과 변형 후 단면적의 비율을 말합니다. 단조 비율, 합리적인 가열 온도 및 유지 시간, 합리적인 초기 및 최종 단조 온도, 합리적인 변형 및 변형 속도의 올바른 선택은 제품 품질을 개선하고 비용을 절감하는 데 필수적입니다.

원형 또는 사각형 바는 일반적으로 중소형 단조품의 블랭크로 사용됩니다. 이 바는 균일하고 우수한 입자 구조와 기계적 특성, 정확한 모양과 크기, 우수한 표면 품질을 가지고 있어 대량 생산에 편리합니다. 적절한 가열 온도와 변형 조건으로 큰 단조 변형 없이 우수한 성능의 단조를 생산할 수 있습니다.

이에 비해 잉곳은 대형 단조품에만 사용됩니다. 잉곳은 큰 원주형 결정과 느슨한 중심을 가진 주조 구조를 가지고 있습니다. 따라서 우수한 금속 미세 구조와 기계적 특성을 얻기 위해서는 원주 결정을 미세한 입자로 분해하고 큰 소성 변형을 통해 압축해야 합니다.

분말 야금 프리폼은 고온 상태에서 비플래시 다이 단조를 통해 분말 단조로 만들 수 있습니다. 분말 단조는 우수한 기계적 특성과 높은 정밀도를 포함하여 일반 다이 단조와 유사한 특성을 가지며 후속 절삭을 줄일 수 있습니다. 분말 단조의 내부 구조는 분리 없이 균일하여 소형 기어 및 기타 공작물에 이상적입니다. 하지만 분말의 가격이 일반 철근보다 훨씬 비싸기 때문에 생산에 적용하는 데 한계가 있습니다.

액체 금속 다이 단조는 다이캐스팅과 다이 단조 사이의 성형 방법입니다. 다이 보어에 주입된 액체 금속에 정압을 가하여 압력의 작용으로 응고, 결정화, 유동, 소성 변형, 형상화함으로써 필요한 형상과 특성을 가진 다이 단조품을 얻을 수 있습니다. 이 방법은 특히 일반 금형 단조로 성형하기 어려운 복잡한 얇은 벽의 부품에 적합합니다.

마지막으로 철 기반 초합금, 니켈 기반 초합금, 코발트 기반 초합금의 단조 합금도 단조 또는 압연으로 완성할 수 있습니다. 그러나 이러한 합금은 플라스틱 영역이 좁기 때문에 단조하기가 상대적으로 어렵습니다. 따라서 다양한 소재의 가열 온도, 개방 단조 온도 및 최종 단조 온도에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다.

4. 프로세스 흐름

단조 방법에는 다양한 공정이 사용되며, 그 중 열간 단조는 공정 흐름이 가장 긴 단조 방법입니다.

일반적인 순서는 단조 블랭크 블랭킹 → 단조 블랭크 가열 → 롤 단조 블랭크 준비 → 다이 단조에 의한 성형 → 트리밍 → 펀칭 → 보정 → 단조의 크기 및 표면 결함을 확인하는 중간 검사 → 응력 제거 및 개선을 위한 단조 열처리 순입니다. 금속 절단 성능 → 표면 산화물 스케일 제거를 위한 청소 → 보정 → 검사 순으로 진행됩니다.

일반적으로 단조품은 외관 및 경도 검사를 거치며, 중요한 단조품은 화학 성분 분석, 기계적 특성 검사도 받습니다, 잔류 스트레스및 기타 비파괴 검사(NDT).

5. 단조품의 특성

단조는 주조와 비교하여 금속의 미세 구조와 기계적 특성을 개선할 수 있습니다.

열간 단조 방식으로 금속이 변형되고 재결정화되면 원래의 거친 수지상 및 원주형 입자 구조가 더 미세하고 균일한 입자를 가진 등축 재결정화 구조로 변합니다. 이 공정을 통해 잉곳의 원래 분리, 다공성, 슬래그 포함 및 기타 결함을 더욱 조밀하게 용접하여 금속의 가소성 및 기계적 특성을 개선합니다.

주물의 기계적 특성은 일반적으로 동일한 소재의 단조품보다 낮습니다.

또한 단조는 금속 섬유 구조의 연속성을 보장하고 단조품의 모양과 섬유 구조의 일관성을 유지합니다. 이 공정은 금속 흐름 라인을 완성하고 부품이 우수한 기계적 특성과 긴 서비스 수명을 갖도록 보장합니다.

정밀 다이 단조, 냉간 압출, 온간 압출 및 기타 방법으로 생산된 단조품은 주조품보다 우수합니다.

단조는 일반적으로 망치나 압력을 사용하여 금속을 원하는 모양으로 누르거나 소성 변형을 통해 적절한 압축력을 가하는 과정을 포함합니다. 단조 공정은 입자 구조를 개선하고 금속의 물리적 특성을 향상시킵니다. 실제 응용 분야에서 올바르게 설계된 부품은 입자 흐름을 1차 압력 방향으로 유도할 수 있습니다.

주조는 다양한 재료를 사용하여 금속으로 성형된 물체를 얻는 과정입니다. 캐스팅 방법. 용융된 액체 금속은 붓기, 주입, 흡입 또는 기타 주조 기술을 통해 준비된 금형에 주입됩니다. 그런 다음 물체를 식히고, 모래를 떨어뜨리고, 세척하고, 특정 모양, 크기 및 성능을 얻기 위해 후처리를 거칩니다.