판금이 엔지니어링 분야에서 그토록 다양한 용도로 활용되는 이유가 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 판금의 재료 특성, 제조 공정 및 설계 최적화에 대해 자세히 살펴보면서 판금의 매력적인 세계를 살펴봅니다. 마지막에는 이러한 요소들이 어떻게 결합하여 더 강력하고 안정적인 금속 부품을 만드는지 이해하게 될 것입니다.
판금의 성능은 주로 재료 특성, 제조 공정 및 설계 최적화와 관련이 있습니다. 첫째, 판금 소재의 선택은 성능에 큰 영향을 미칩니다.
예를 들어 페라이트계 스테인리스강과 오스테나이트계 스테인리스강은 크롬 함량이 다르기 때문에 내식성과 기계적 특성이 다릅니다. 알루미늄 합금 시트는 합금 원소 함량에 따라 여러 시리즈로 나뉘며, 2000 시리즈는 종합적인 성능이 우수하여 일반적으로 사용됩니다.
또한 SGCC 및 SECC와 같은 소재는 경도, 연성 및 용접성에서도 차이가 있습니다.
제조 공정 측면에서 판금 가공 기술의 발전은 판금 부품의 기능 및 안전 성능을 향상시키는 데 매우 중요합니다. CNC 펀칭 및 레이저 절단과 같은 고급 기술을 활용하면 판금 부품의 정밀도와 품질을 향상시킬 수 있습니다. 또한 냉간 성형, 용접, 도장과 같은 공정 흐름을 제어하는 것도 판금 성능을 향상시키는 핵심 요소입니다.
설계 최적화는 판금 성능 개선의 또 다른 중요한 측면입니다. 순수한 평면 판금은 응력을 받으면 변형되는 경향이 있으므로 평면 설계를 피하면 판금 강도를 향상시킬 수 있습니다.
또한 정확한 홀 크기, 내부 반경, 굽힘 높이 및 반경과 같은 설계 세부 사항을 결정하는 것도 판금 부품의 형상 정확도와 구조적 안정성을 보장하는 데 있어 매우 중요합니다.
시트가 받는 최대 스트레스 금속 소재 가 부러지기 전에 받는 힘을 인장 강도라고 합니다. 측정 단위는 N/mm입니다.2 또는 MPa로 표시되며, σb 기호로 표시됩니다. 인장 강도는 금속의 전체 강도를 나타내는 지표 중 하나입니다.
시편의 두 지점 사이에 하중이 가해졌을 때 단면이 받는 최대 응력을 굽힘 강도라고 합니다. 측정 단위는 N/mm입니다.2 또는 MPa로 표시되며, σbb 기호로 표시됩니다. 굽힘 강도는 금속의 전체 강도를 나타내는 지표 중 하나입니다.
최대 스트레스 판금 재료가 부러지지 않고 압력을 견딜 수 있는 정도를 압축 강도라고 합니다. 측정 단위는 N/mm입니다.2 또는 MPa로 표시되며, σbc 기호로 표시됩니다.
수율 강도 는 하중이 더 이상 증가하지 않지만 시료가 계속 변형될 때 스트레칭 과정에서 금속 시료의 응력을 나타냅니다. 측정 단위는 N/mm입니다.2 또는 MPa로 표시되며, σs 기호로 표시됩니다. 항복 강도는 항복점에서의 압력 값입니다.
항복점이 명확하지 않은 재료의 경우, 0.2%의 영구 변형을 일으키는 응력 값을 항복 강도로 간주하는 경우가 많습니다.
샘플이 전단되기 전 전단 영역의 원래 단면적의 최대 하중을 나타냅니다.
단위는 N/mm2 또는 MPa이고 기호는 στ입니다.
외력이 사라진 후 시험편이 변형되어 원래 상태를 회복할 수 있는 조건에서 시편의 최대 응력을 나타냅니다.
단위는 N/mm2 또는 MPa이고 기호는 σe입니다.
인장 하중 후 줄어든 원래 단면적의 백분율입니다.
기호는 ψ이며 재료의 플라스틱 지수 중 하나입니다.
샘플 재료의 연신율과 샘플 재료가 부러진 후의 원래 길이의 백분율을 나타냅니다.
신장은 또한 재료의 플라스틱 포인터 중 하나이며 기호는 δ입니다.
이는 재료가 표면을 세게 눌러도 견딜 수 있는 능력을 말합니다.
경도에는 세 가지 유형이 있습니다: 브리넬 경도, 로크웰 경도 및 비커스 경도.
일반적으로 강철의 경도는 다음이 증가함에 따라 증가합니다. 강철의 탄소 함량.
경도를 표현하고 측정하는 한 가지 방법은 브리넬 경도 테스트입니다. 이 테스트는 강구를 담금질한 다음 지정된 시간 동안 지정된 하중을 가하여 재료 표면에 압입하는 방식으로 진행됩니다. 그런 다음 압입 면적에 가해진 압력 하중의 비율을 계산하고 이 비율이 브리넬 경도를 나타냅니다.
경도를 표현하고 측정하는 또 다른 방법은 로크웰 경도 테스트입니다. 이 테스트는 담금질 후 다이아몬드 콘이나 강철 공을 재료 표면에 눌러 압흔의 깊이에 따라 경도를 측정하는 것입니다.
로크웰 경도는 세 가지 범주로 나뉩니다: 서로 다른 테스트 항목과 압력에 따라 HRA, HRB, HRC로 나뉩니다.
HRA: 경도 값은 테스트 시료에 120도 원뿔 각도의 다이아몬드 헤드를 사용하여 1470N의 압력을 가하여 얻습니다. 표면 담금질층, 침탄층, 침탄층 측정에 적합합니다. 경질 합금 자료.
HRB: 경도 값은 직경 1.59mm 강구에 980N의 압력을 가하여 얻습니다. 비철금속, 어닐링 및 정규화된 강철과 같은 연질 금속을 측정하는 데 적합합니다.
HRC: 경도 값은 테스트 시료에 정점 각도가 120도인 다이아몬드 원뿔을 사용하여 588N의 압력을 가하여 얻습니다. 강화강 및 경화강과 같은 단단한 금속을 측정하는 데 적합합니다.
전단 강도, 인장 강도, 항복 강도를 포함한 금속 기계적 특성 차트의 경우 다음을 수행할 수 있습니다. 여기에서 확인하세요..
경도, 연성 및 용접성 측면에서 SGCC와 SECC 소재의 차이점은 다음과 같은 방식으로 나타납니다:
경도: SGCC 소재는 SECC 소재보다 더 단단합니다. 이는 용융 아연 도금 중 환원 어닐링 공정으로 인해 SGCC가 약간 더 단단해졌기 때문일 수 있습니다.
연성: SGCC는 연성이 떨어집니다. 경도가 높기 때문에 SGCC는 스탬핑 또는 딥 드로잉 디자인 중에 파손되거나 손상되기 쉬우므로 딥 드로잉 디자인에는 적용하지 않아야 합니다.
용접성: SGCC는 용접성이 떨어집니다. 이는 용접 중에 쉽게 벗겨져 용접 품질에 영향을 미칠 수 있는 두꺼운 아연층 때문일 수 있습니다. 반면 SECC는 아연도금 강판이지만 성형성과 도장성이 SGCC보다 우수하여 용접성에서 우위를 간접적으로 반영할 수 있습니다.
설계 최적화를 통해 힘을 받는 평판 판금의 변형 문제를 방지하기 위해 다음과 같은 방법을 채택할 수 있습니다:
보강 리브를 추가합니다: 판금 부품에 보강 리브를 추가하면 판금 부품의 강도와 강성을 향상시킬 수 있습니다. 이 방법은 간단하고 효과적이며 구조적 안정성을 개선해야 하는 상황에 적합합니다.
구부러진 부분, 플랜지 또는 밑단이 있는 가장자리를 추가합니다: 이러한 공정 작업을 통해 판금 부품의 가장자리에 금속 층을 추가하여 인장 및 압축 용량을 향상시킬 수 있습니다. 이 설계 방법은 응력을 분산하고 국부적인 응력 집중을 줄여 전체적인 구조 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
물결 모양을 통해 엠보싱 돌출부를 추가합니다: 판금 부품의 표면에 엠보싱 돌기를 추가하여 외관을 아름답게 할 뿐만 아니라 판금 부품의 하중 지지력과 변형에 대한 저항력을 높일 수 있습니다. 이 방법은 구조적 성능에 대한 요구 사항이 높은 애플리케이션 시나리오에 적합합니다.
합리적인 구조 설계: 판금 부품의 설계는 가공 기술의 요구 사항과 특성을 고려하는 동시에 배치 크기, 비용 및 생산 효율성도 고려해야 합니다. 합리적인 구조 설계는 판금 부품이 높은 강도와 강성을 갖도록 하기 위한 전제 조건입니다.
소성 변형 단계에서 디자인을 활용하세요: 소성 이론에 따르면 구조물의 국부적인 재료가 소성 변형 단계에 들어가면 응력이 재분배되어 응력 분포가 더욱 균일해져 구조물의 하중 지지력이 향상됩니다. 따라서 설계에서 적절한 소성 변형을 고려하면 과도한 응력 집중으로 인한 변형을 방지하여 구조물을 더욱 안정적으로 만들 수 있습니다.
판금 부품 설계에서 올바른 홀 크기, 내부 반경, 굽힘 높이와 반경은 판금의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 첫째, 홀 위치는 제조 공정의 영향을 고려해야 합니다. 예를 들어 가장자리에 너무 가깝게 홀을 배치하면 소재가 늘어나면서 변형되거나 심지어 균열이 발생할 수 있으므로 제조 문제를 방지하기 위해 적절한 홀 설계가 중요합니다.
또한 펀칭 구멍의 최소 크기는 구멍의 모양, 재료의 기계적 특성 및 재료의 두께와 관련이 있습니다. 펀칭 공정에서 펀치가 손상되거나 최종 제품의 품질이 저하되지 않도록 설계 시 이러한 요소를 고려해야 합니다.
굽힘 높이는 판금 두께에 굽힘 반경을 더한 값의 두 배 이상이어야 합니다. 이 설계 원리는 굽힘 공정 중에 재료의 균일한 소성 변형을 보장하여 판금 부품의 정확성과 품질을 향상시킵니다.
설계에 판금 두께의 두 배 미만의 직선 모서리 높이가 필요한 경우, 굽힘 전에 굽힘 변형 영역에 얕은 홈을 처리하지 않도록 굽힘 높이를 높여 굽힘 형성의 품질을 보장하는 조치를 취해야 합니다.
판금 부품 제조에서 벤딩 작업 횟수는 금형 비용과 벤딩 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 벤딩 작업 횟수를 줄이면 금형 비용을 낮추고 벤딩 정확도를 향상시킬 수 있으므로 설계 시 벤딩 작업을 최소화하는 것이 중요합니다.
또한 펀칭 부품의 외부 모양과 내부 구멍은 날카로운 모서리가 금형 수명에 영향을 미칠 수 있으므로 날카로운 모서리를 피해야 합니다. 이는 판금 부품 설계 시 고려해야 할 또 다른 중요한 요소입니다.
정확한 구멍 크기, 내부 반경, 굽힘 높이와 반경은 판금 성능을 향상시키는 데 필수적입니다. 이러한 파라미터를 합리적으로 설계하면 제조 문제를 효과적으로 방지하고 판금 부품의 품질과 정확성을 향상시킬 수 있습니다. 동시에 비용 절감과 생산 효율성 향상에도 도움이 될 수 있습니다.