맞춤형 비표준 판금 부품의 비용 분석
판금 가공에서 비용을 절감하고 수익을 높이고 싶으신가요? 오늘날과 같이 경쟁이 치열한 시장에서는 정확한 비용 계산이 생존을 위한 필수 요소입니다. 이 문서에서는 두 가지 주요 모델인 제품...
일부 판금 부품이 구부린 후 완벽하게 맞지 않는 이유가 궁금한 적이 있으신가요? 이 문서에서는 판금 가공에서 스프링백이라는 난해한 문제를 살펴봅니다. 스프링백이 부품 정확도에 어떤 영향을 미치는지 알아보고 이 일반적인 결함을 제어할 수 있는 실용적인 솔루션을 찾아보세요. 더 나은 제조 결과를 위한 메커니즘과 해결 방법을 자세히 알아보세요!
스프링백은 판금 가공에서 가장 흔한 형태의 스크랩 중 하나이자 벤딩 공정의 기술적 난제 중 하나입니다.
동시에 판금 스탬핑 공정의 주요 결함 중 하나이며 부품의 치수 정확도와 외관 품질에 심각한 영향을 미칩니다. 실제 생산 공정에서 제어하기 어려운 결함입니다.
스프링백은 언로딩 중에 발생하는 역탄성 변형으로, 일반적인 현상입니다. 판금 스탬핑 프로세스.
스프링백은 벤딩 및 드로잉 공정에서 특히 심하게 발생하며, 이는 부품의 치수 정확도, 생산 효율성 및 경제적 이점에 큰 영향을 미칩니다.
다음과 같은 경우 판금 에 외부 굽힘 모멘트가 가해지면 먼저 탄성 굽힘 변형이 발생합니다.
탄성 굽힘 단계에서는 판금의 변형이 최소화됩니다. 굽힘 반경 가 크고 판금의 내부 굽힘 반경이 펀치 모서리 반경과 일치하지 않습니다.
굽힘 변형 영역에서는 굽힘 안쪽(펀치 쪽 근처)의 재료가 압축되고 짧아지며 응력 상태는 일축 압축입니다.
굽힘의 바깥쪽(다이 쪽 근처)은 판금 가 늘어나고 늘어나는 상태이며, 스트레스 상태는 일축 장력입니다.
굽힘 표면의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 단축과 신장의 정도가 점차 감소하고, 두 변형 영역 사이에 길이가 일정하고 변형이 0인 섬유 층이 있는데 이를 중성층이라고 합니다.
마찬가지로 인장 응력에서 압축 응력으로 전환하는 사이에는 접선 응력이 0인 응력 층이 있는데, 이를 중성 응력 층이라고 합니다.
일반적으로 서로 다른 속성을 가진 이 두 개의 중립 레이어는 하나의 중립 레이어로 겹쳐지는 것으로 간주됩니다.
굽힘 모멘트가 증가함에 따라 판재의 굽힘 변형이 증가하고 판재 내부 및 외부 표면의 금속이 먼저 항복 한계에 도달합니다.
판금은 탄성 변형 단계에서 탄성-소성 변형 단계로 전환되기 시작하고 굽힘 모멘트의 증가에 따라 응력 분포가 변화합니다.
소성 변형 영역은 표면에서 안쪽으로 확장되고 판금 중앙의 탄성 변형 영역은 점차 감소하여 전체 단면이 소성 상태가 될 때까지 확장됩니다.
그림 1의 두 번째 이미지는 역 굽힘 모멘트로 인한 응력 변화를 보여줍니다. 세 번째 이미지는 잔류 스트레스 스프링백이 발생할 수 있습니다. 스프링백이 발생하는 주된 이유는 소재의 탄성 변형 때문입니다.
판금이 구부러지면 내부 층은 압축 응력을 받고 외부 층은 인장 응력을 받습니다.
이 두 응력은 탄성-소성 굽힘 중에 항복 응력을 초과하지만, 실제로 인장 응력에서 압축 응력으로 전환할 때 항복 응력보다 응력이 낮은 탄성 변형 영역이 항상 존재합니다.
탄성 영역의 존재로 인해 공작물은 필연적으로 다음과 같습니다. 스프링 백 언로드 후
상대적인 굽힘 반경이 클수록 탄성 변형 영역의 비율이 커지므로 이러한 종류의 스프링백이 더 크게 나타납니다.
스프링백을 보다 직관적으로 설명하기 위해 스프링백의 양을 계산하는 공식을 소개합니다.
스프링백은 굽힘 후 언로딩 중에 발생하는 역탄성 변형입니다. 판금 스프링백의 일반적인 계산 공식은 다음과 같습니다:
여기서 Δρ는 곡률의 변화, ρ는 언로드 전 곡률 반경, ρ' 는 언로드 후 곡률 반경, M은 굽힘 모멘트, E는 탄성 계수, I는 구부러진 블랭크 섹션의 관성 모멘트입니다; υ 는 푸아송 비율입니다; t 는 스프링백 전 판금의 내부 굽힘 모멘트입니다.
위의 공식을 재정렬하면 언로드 전과 후의 곡률 반경 관계를 구할 수 있습니다:
위 방정식의 매개 변수 간의 관계를 통해 언로딩 전후의 구부러진 블랭크의 곡률 반경 차이, 즉 스프링백의 양은 관성 모멘트인 굽힘 모멘트 M에 의해 결정된다는 것을 알 수 있습니다. I 의 단면 모양, 재료의 탄성 계수 E, 굽힘 변형의 곡률 반경 ρ의 값입니다.
언로드하기 전에 블랭크에 적용된 굽힘 모멘트 M이 클수록 굽힘 변형의 곡률 반경 ρ이 커집니다.
소재의 탄성 계수 E가 작을수록 스프링백의 양이 커집니다.
구부러진 부분의 양쪽에 두 개의 직선 암 부분이 있는 경우 언로드 중에 발생하는 스프링백 현상도 두 직선 암 사이의 각도 변화로 나타납니다.
언로딩 중에 탄성 회복이 발생하면 구부러진 블랭크의 중립 레이어 길이는 변경되지 않습니다.
따라서
여기서 ρ와 ρ' 는 언로드 전후의 곡률 반경, θ와 θ' 는 언로드 전후의 각도입니다.
실제 작업에서 구부러진 부품의 각도를 보장하려면 압축 금형을 설계할 때 상부 및 하부 다이의 각도를 고려해야 합니다.
스프링백 각도의 크기에 영향을 미치는 요인이 많기 때문에 그 크기를 정확하게 계산하는 것은 매우 어렵습니다. 일반적으로 몇 가지 경험적 데이터를 참조로 사용합니다.
요구 사항을 충족한다는 전제하에 수율 한계가 낮고 탄성 계수가 높은 소재를 최대한 사용하여 스프링백을 줄이거나 없애고 더 높은 굽힘 품질을 얻어야 합니다.
또한 블랭크의 두께 공차, 표면 마감 품질, 평탄도는 모두 굽힘 스프링백에 큰 영향을 미칩니다. 굽힘 정확도 요구 사항이 높은 부품의 경우 블랭크 품질 선택을 강화하는 것이 특히 중요합니다.
더 작은 상대적 굽힘 반경을 선택합니다. 상대적인 굽힘 반경이 작을수록 스프링백을 줄이는 데 유리합니다.
일반적으로 굽힘 반경이 판재 두께의 3~5배 이하인 경우 판재의 굽힘 영역이 모두 소성 상태에 들어간 것으로 간주합니다. 그러나 굽힘 반경이 너무 작으면 굽힘 영역에 균열이 생길 수 있습니다.
현재 문헌에 제시된 소재의 최소 굽힘 반경은 주로 경험적 데이터를 기반으로 하며, 공작물의 굽힘 반경을 설계할 때 참고할 수 있습니다.
원래 제품 기능을 변경하지 않고 제품의 모양을 변경하고, 수행하십시오. 플랜지 을 누르거나 구부러진 부분을 접거나 구부러진 지점에서 적절한 보강 리브를 누릅니다.
스프링백 변형이 제한되어 굽힘 후 스프링백을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 부품의 강성을 향상시킬 수 있습니다.
구부러진 부분을 수정합니다.
보정된 굽힘의 스프링백 각도는 자유 굽힘보다 훨씬 작으며, 보정력이 클수록 스프링백이 작아집니다.
보정력은 굽힘 변형 영역에 펀칭력을 집중시켜 금속의 내부 층을 강제로 압출합니다.
시트가 보정된 후 내부 및 외부 레이어가 모두 늘어나고 언로드 후 인장 및 압축 영역의 스프링백 경향이 서로 상쇄되어 스프링백이 감소합니다. 이 방법은 변형 영역이 작은 작은 둥근 모서리에 적합합니다.
열처리.
일부 단단한 소재와 냉간 가공 및 경화 처리된 소재의 경우, 어닐링 를 구부리기 전에 사용하면 경도와 수율 응력을 줄여 스프링백을 줄일 수 있습니다. 동시에, 이는 또한 굽힘 힘 을 클릭한 다음 구부린 후 굳히세요.
어닐링은 일반적으로 재결정화, 일반 및 브라이트 어닐링을 사용합니다. 로컬 템퍼링의 굽힘 부분 을 낮추면 항복점을 줄이고 스프링백을 제거하려는 목적을 달성할 수 있습니다.
오버벤딩.
굽힘 생산 공정 중에 판금의 탄성 회복으로 인해 판금의 변형 각도와 곡률 반경이 증가합니다.
따라서 금형 내 판금의 변형 정도를 이론적 변형 정도를 초과하도록 하는 방법을 사용하여 스프링백을 줄일 수 있습니다.
핫 벤딩.
가열 및 굽힘을 사용할 수 있으며 다양한 유형의 판금에 따라 적절한 온도를 선택할 수 있습니다. 충분한 연화 시간으로 인해 스프링백의 양을 줄일 수 있습니다.
당겨 굽힘.
상대적인 굽힘 반경이 상대적으로 큰 부품은 파고 구부리는 방법을 사용할 수 있습니다. 이 방법은 판금을 구부리는 동안 접선 장력을 적용하여 판금 내부의 응력 상태와 분포를 변경합니다.
인장 응력의 크기는 굽힘 변형 영역의 각 지점에서의 총 응력이 재료의 항복 응력보다 약간 커야 전체 단면이 소성 인장 변형 범위에 들어갈 수 있습니다.
이러한 방식으로 내부 및 외부 영역의 응력-변형 방향이 일정하고 언로드 후 내부 및 외부 층의 스프링백 경향이 서로 상쇄되어 스프링백이 감소합니다.
안쪽 모서리가 단단해집니다.
스프링백을 제거하기 위해 굽힘 영역 안쪽에서 압축을 가합니다. 이 방법은 판금의 양쪽이 대칭으로 구부러져 U자형으로 구부러진 경우에 더 효과적입니다.
L자형 굽힘은 때때로 치수 편차를 발생시키므로 이 방법은 강도와 탄성이 모두 필요한 제품을 성형하는 데 적합하지 않습니다.
잔여 스트레스를 관리하세요.
드로잉 및 성형 시 도구 표면에 국부적인 볼록 모양(원형 범프)을 추가한 다음 후속 프로세스에서 추가된 모양을 제거하여 재료의 잔류 응력 균형을 변경하여 스프링백을 제거합니다.
U자형 절곡의 경우, 오목한 금형의 개방 깊이가 증가하고 금형 간극이 감소함에 따라 스프링백이 감소합니다. 최적의 성형 및 스프링백 제어 효과를 위해 금형 간극은 판금 두께의 110%~115% 사이를 유지해야 합니다.
높은 굽힘 정확도가 필요한 경우 굽힘의 단면 간격 값을 시트 두께로 설정하여 약간 더 얇은 굽힘을 사용하여 스프링백을 줄일 수 있습니다.
Pull 벤딩 기술 또는 간격을 조절할 수 있는 몰드를 사용하여 스프링백을 줄일 수도 있습니다. V자형 굽힘의 경우 닫힌 몰드의 높이를 조절하는 데 주의하세요.
폴리우레탄 고무 벤딩 몰드를 사용합니다.
폴리우레탄 고무 몰드는 얇은 블랭크가 있는 공작물을 구부리는 데 사용할 수 있습니다.
폴리우레탄 고무 벤딩 몰드는 모든 방향으로 압력을 고르게 전달하고 틈새 없는 벤딩을 얻을 수 있으므로 구부러진 공작물이 볼록한 몰드 표면과 밀착되어 공작물을 3방향 압축 응력 상태에 놓이게 합니다. 드로잉과 유사한 굽힘을 달성하여 스프링백을 줄이고 높은 굽힘 품질을 달성할 수도 있습니다.
경사진 쐐기형 벤딩 몰드를 사용합니다.
경사형 웨지 벤딩 몰드는 압출 보정 벤딩 방법을 사용하여 일반적으로 고품질의 구부러진 부품을 얻을 수 있습니다.
블랭크 정밀도 요구 사항이 높은 공작물의 경우 금형의 숄더를 사용하여 구부러진 부품의 끝을 세로로 눌러 굽힘 변형 영역의 안쪽과 바깥쪽 모두 압축 응력을 받아 스프링백을 줄일 수 있습니다.
보상 방법.
구부러진 부품의 스프링백 방향과 크기에 따라 금형 작업 부품의 기하학적 모양과 크기를 제어하여 구부린 후 스프링백을 보정할 수 있습니다. 단일 각도 절곡에서는 볼록한 금형이 스프링백 각도만큼 감소합니다.
이중 각도 절곡에서는 볼록 금형의 벽면에 스프링백 각도와 동일한 경사를 만들어 절곡 후 스프링백 각도에 상응하는 보정을 하거나, 볼록 금형의 상판과 하판을 호 모양으로 만들어 부품 바닥의 곡면이 스프링백 후 다시 직선이 되도록 하고 양쪽의 스프링백을 보정합니다.
CAE 기술 기반 판금 스프링백 보정은 스프링백 보정 후 CAD 수학적 모델을 처리하는 데도 사용할 수 있어 실제 리바운드 보정 횟수를 줄일 수 있습니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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