금속 성형: 궁극의 가이드

홀 플랜징이란 무엇인가요?

홀 플랜징은 판금 공작물의 기존 구멍 주위에 돌출된 가장자리 또는 칼라를 만드는 금속 성형 공정입니다. 이 기술은 특수 공구를 사용하여 구멍 주변의 재료를 변형하여 일반적으로 시트 표면에 수직 또는 지정된 각도로 원통형 돌출부를 만듭니다.

이 과정에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다:

1. 초기 구멍 생성: 먼저 판금에 구멍을 펀칭하거나 절단합니다.
2. 포지셔닝: 공작물이 플랜지 다이 및 펀치에 정렬됩니다.
3. 성형: 펀치가 구멍 주변의 재료에 힘을 가하여 재료가 흐르면서 플랜지를 형성합니다.
4. 성형: 다이가 플랜지의 최종 모양과 각도를 제어합니다.

플랜지는 재료 특성, 시트 두께 및 툴링 설계에 따라 다양한 높이와 각도로 형성할 수 있습니다. 일반적인 플랜지 구성은 다음과 같습니다:

• 직선형 플랜지: 시트 표면에 수직
• 앵글 플랜지: 일반적으로 15°에서 90° 사이의 특정 각도로 형성됩니다.
• 말린 플랜지: 추가적인 강도 또는 안전성을 위해 가장자리가 말리거나 구부러진 경우

홀 플랜지는 제조 과정에서 여러 가지 이점을 제공합니다:

• 구멍 주변의 구조적 무결성 향상
• 조립을 위한 향상된 결합 표면
• 향상된 미적 외관
• 다른 결합 방식에 비해 잠재적인 무게 감소 효과

홀 플랜지의 종류

플랜지 작업은 다양한 형상과 표면에 적용할 수 있어 다양한 제조 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 공정은 초기 공작물 모양과 원하는 플랜지 프로파일에 따라 분류할 수 있습니다:

1. 평면 플레이트 플랜지: 평면 표면에 플랜지 구멍을 만드는 작업입니다. 일반적으로 전기 인클로저, HVAC 덕트, 자동차 차체 패널과 같은 애플리케이션을 위한 판금 제작에 사용됩니다.
2. 곡면 플랜지: 이보다 복잡한 작업은 평면이 아닌 표면에 플랜지 구멍을 만드는 것입니다. 대표적인 예로 원통형 또는 기타 곡선형 튜브 블랭크에 구멍을 뚫는 튜브 플랜지를 들 수 있습니다. 이 기술은 항공우주와 같은 산업에서 가볍고 구조적으로 견고한 부품을 만드는 데 매우 중요합니다.
3. 원형 플랜지 구멍: 전체 둘레에 균일한 원형 프로파일이 특징입니다. 밀봉 또는 미적 목적으로 매끄럽고 일관된 가장자리가 필요할 때 주로 사용됩니다.
4. 비원형 플랜지 구멍: 타원형, 직사각형 또는 맞춤형 프로파일 등 다양한 모양을 가질 수 있습니다. 이러한 플랜지는 특정 기능 또는 디자인 요구 사항에 따라 원형이 아닌 구멍이 필요한 경우에 사용됩니다.

1. 원형 구멍 플랜지

1. 원형 홀 플랜지의 변형 특성

원형 홀 플랜지의 변형 특성:

• 변형은 국부적이며 주로 펀치 하단의 환형 부분(d1-d0)에서 발생합니다. 이 영역은 원형 홀플랜지의 변형 영역입니다.
• 변형 영역의 재료는 접선 및 반경 방향으로 늘어나므로 접선 및 반경 방향 모두에서 길어지고 두께가 줄어드는 변형이 발생합니다.
• 변형 영역이 균일하지 않고 방사형 신장이 명확하지 않으며 접선 변형이 크며 입이 더 많이 확장 될수록 입이 더 얇아집니다.

2. 원형 홀 플랜지의 성형 한계

성형 한계는 홀 플랜지 계수 K로 표현됩니다:

구멍 플랜지 계수 K 제한_분

한계 구멍 플랜지 계수에 영향을 미치는 요인:

• 머티리얼 속성
• 사전 펀칭 품질
• 펀치 모양
• 재료의 상대적 두께

3. 원형 홀 플랜지의 공정 설계

(1) 둥근 구멍의 기술

• 플랜지 후 수직 모서리와 플랜지 사이의 필렛 반경은 재료 두께 t 2mm, r = (1 ~ 2) t를 충족해야 합니다;
• 위의 요구 사항을 충족할 수 없는 경우, 필요한 필렛 반경을 설정하기 위해 구멍을 돌린 후 재형성 프로세스를 추가해야 합니다.
• 애프터플랜징을 하면 수직 가장자리 입구의 두께가 가장 심하게 줄어들고 가장 얇은 부분의 두께가 가장 얇아집니다:

(2) 원형 홀의 공정 배열

일반적으로 구멍을 플랜지하기 전에 구멍 플랜지 용 구멍을 미리 펀칭 한 다음 구멍의 높이와 구멍 플랜지의 계수에 따라 한 번에 돌릴 수 있는지 여부를 결정한 다음 구멍 플랜지 부품의 성형 방법을 결정해야합니다.

(3) 플레이트 홀 플랜지의 공정 계산

1) 미리 펀칭한 구멍의 직경을 결정합니다.

2) 구멍의 높이를 계산하여 구멍을 한 번 성공적으로 돌릴 수 있는지 확인합니다.

3) 회전 구멍의 수를 결정합니다.

홀 플랜지 높이 H <_최대를 사용하면 한 번에 플랜지를 연결할 수 있습니다.

(4) 바닥 구멍을 먼저 그린 다음 구멍을 플랜지하는 공정 계산

1) 프리 드로잉 후 도달할 수 있는 홀 플랜지 높이 h를 계산합니다:

2) 구멍을 뚫기 전에 사전 펀칭 직경과 드로잉 높이를 계산합니다:

3) 딥 드로잉 프로세스 계산

(5) 홀 플랜징 힘의 계산

원통형 평평한 바닥 펀치를 사용하여 구멍을 플랜징하는 경우 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

테이퍼형 또는 구형 펀치로 구멍을 뚫는 힘은 위의 공식으로 계산한 값보다 약간 적습니다.

4. 원형 홀 몰드

(1) 금형 구조 원형 홀 플랜지의

정식 홀 플랜지 다이

역 홀 플랜지 몰드

블랭킹딥 드로잉, 펀칭 및 홀 플랜지 복합 금형

(2) 홀 플랜지 다이의 작업 부분의 구조 및 크기 설계

1) 원형 홀 펀치의 구조 및 크기

2) 볼록 다이와 오목 다이 사이의 간격 C

1.2 비원형 홀 플랜지

2. 플랜지

플랜징은 금형을 사용하여 제품의 모서리를 일정한 각도로 직립 또는 직선 모서리로 만드는 스탬핑 방식을 말합니다.

플랜지 바깥쪽 가장자리의 모양에 따라 다릅니다:

• 바깥쪽 가장자리의 내부 곡선 플랜지
• 바깥쪽 가장자리의 바깥쪽으로 구부러진 플랜지

2.1 외부 가장자리의 내부 곡선 플랜지

변형은 연신율에 속하는 둥근 구멍 플랜지와 유사합니다.

변형 영역은 주로 접선 방향으로 늘어나며 가장자리의 변형이 가장 커서 균열이 생기기 쉽습니다.

변형의 정도는

2.2 외부 가장자리의 외부 곡선 플랜지

바깥쪽 가장자리의 바깥쪽 곡선 플랜지 변형은 얕은 드로잉과 유사하며 압축 유형 변형에 속합니다.

빌릿의 변형 영역은 주로 접선 압축 응력의 작용으로 압축 변형이 발생하여 안정성을 잃고 주름이 생기기 쉽습니다.

변형의 정도는 다음과 같이 표현할 수 있습니다:

2.3 외부 가장자리 플랜지 방식

• 공백 크기 계산 방법
• 몰드 구조: 스틸 몰드 또는 소프트 몰드
• 리바운드 제어 필요
• 방향이 다른 수직 모서리의 경우 세그먼트 플랜지 방법을 채택해야합니다.

홀 플랜지, 플랜지 및 성형

더 읽어보기: 얇은 플랜지

홀 플랜지 또는 플랜지 박형화는 더 작은 다이 간격을 사용하여 수직 가장자리의 두께를 강제로 얇게 만들고 높이를 증가시키는 변형 프로세스를 말합니다.

3. 넥킹

네킹은 금형을 사용하여 중공 또는 관형 부품의 끝 부분의 반경 치수를 줄이는 스탬핑 방법입니다.

3.1 네킹 변형 특성

1. 넥킹 변형 특성

• 영역 A - 소성 변형을 겪은 비변형 영역
• 영역 C-변형을 기다리는 비변형 영역
• 영역 B - 변형되는 변형 영역
• 불안정성과 주름을 방지하는 것은 네킹 공정에서 해결해야 할 주요 문제입니다.

2. 목 성형 제한

네킹 변형 정도는 네킹 전 블랭크의 직경에 대한 네킹 후의 직경 비율로 표현됩니다.

수축 계수: m = d / D

네킹 부재의 안정성을 보장한다는 전제하에 얻은 네킹 계수의 최소값을 한계 네킹 계수 [m]이라고 합니다.

[m]은 재료의 가소성 및 금형의 지지 구조와 관련이 있습니다.

다양한 지지 방법을 위한 넥킹 다이

3.2 네킹 프로세스 설계

1. 공백 크기 결정

네킹 조각의 블랭크 크기 결정은 표 6-4를 참조하세요.

2. 넥킹 시간 확인

실제 네킹 계수 m이 한계 네킹 계수 [m]보다 작으면 한 번에 네킹을 수행할 수 없습니다.

넥킹 수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

3. 넥킹 힘 계산

서포트 네킹이 없는 경우 네킹의 힘이 작용합니다:

3.3 넥킹 다이 구조

지지대 없는 넥킹 다이

외부 지지대가 있는 넥킹 다이

넥킹 및 플레어링 컴파운드 다이

4. 부풀어 오름

벌징은 금형을 사용하여 양방향 인장 응력의 작용으로 속이 빈 부품의 내부를 소성 변형하여 볼록한 부품을 얻는 스탬핑 방식입니다.

4.1 부풀어 오른 변형 특성(두 가지 경우)

변형 영역은 거의 전체 블랭크 또는 열린 끝이며, 블랭크의 열린 끝이 수축되어 변형됩니다.

따라서 변형 영역의 변형은 원주가 길어지고 축 방향으로 압축되며 두께가 줄어든 변형 상태입니다.

변형 영역은 블랭크 중앙의 부풀릴 부분으로 제한됩니다.

변형 영역은 주로 원주 방향의 신장 변형과 두께 방향의 얇아짐을 생성합니다.

부풀어 오름은 신장을 형성하는 과정입니다.

파열을 방지하는 것은 벌링 프로세스에서 해결해야 할 핵심 문제입니다.

4.2 불룩한 성형 한계

돌출 변형의 정도는 돌출 후 얻은 볼록 돌출의 최대 직경과 돌출 전 블랭크의 직경, 즉 돌출 계수의 비율로 표현됩니다:

돌출 계수 값이 클수록 돌출 변형의 정도가 커집니다.

4.3 불룩한 프로세스 설계

1. 불룩한 공백 결정

불룩한 경우 축 방향으로 자유롭게 변형되도록 허용했을 때 블랭크의 길이입니다:

2. 팽창력 계산

σ_Z - 불룩한 변형 영역의 실제 응력, σ_Z=σ_b 를 대략적으로 추정합니다.

4.4 돌출 방법 및 돌출 금형 구조

• 스틸 몰드 또는 소프트 몰드를 사용할 수 있습니다. 소프트 몰드가 널리 사용됩니다.
• 소프트 몰드 매체는 고무, 파라핀, PVC 플라스틱, 고압 액체 및 고압 기체일 수 있습니다.

고무 불룩한 금형

고압 액체 펀치 팽창

티 조인트의 유압 팽창

5. 비딩, 볼록한 선체 프레싱 및 엠보싱

5.1 비딩, 볼록한 선체 프레싱

비딩 및 볼록형 헐 프레싱은 금형을 사용하여 부품에 볼록한 헐 또는 리브(보강 리브)를 생성하는 엠보싱 방법입니다.

비딩 및 볼록한 선체 형성의 특징

• 변형 영역은 로컬입니다.
• 변형 영역이 양방향으로 늘어나고 두께가 감소하며 연신 유형이며 주요 고장 형태는 풀 브레이크입니다.
• 벌지의 품질이 좋습니다.

1. 비딩

비딩의 성형 한계는 비딩 전후의 변형 영역 길이의 변화량으로 표현할 수 있습니다.

2. 볼록한 선체 압축

볼록한 선체의 성형 한계는 볼록한 선체의 높이 h로 표현할 수 있습니다.

4가지 유형의 금속 스탬핑 프로세스

• 금속 스탬핑 및 다이 디자인: 블랭킹
• 금속 스탬핑 및 다이 디자인: 벤딩
• 금속 스탬핑 및 다이 디자인: 딥 드로잉
• 금속 스탬핑 및 다이 디자인: 성형