단조 공정에서 업세팅(upsetting)은 가공물의 높이를 압축하여 직경을 늘리기 위해 가공물의 변형을 의미합니다. 혼란을 야기하는 중요한 매개변수는높이 대 직경 비율(H/D 비율), 이는 최종 제품의 품질과 공정의 타당성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 높이 대 직경 비율은 변형이 제어되고 균일하게 유지되도록 보장하여 좌굴, 균열 또는 재료 파손과 같은 문제를 방지하는 데 사용됩니다.
높이 대 직경 비율은 무엇입니까?
높이 대 직경 비율(H/D 비율)은 공작물의 높이(또는 길이)와 단조 전 직경 사이의 비율입니다. 이 비율은 충격 과정을 통해 재료가 얼마나 변형될 수 있는지를 정의하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 비율이 작을수록 더 짧고 두꺼운 재료가 좌굴이나 결함 발생 없이 더 큰 압축력을 견딜 수 있기 때문에 업세팅 공정이 더 실현 가능해집니다.
예를 들어, 1.5:1 이하와 같이 낮은 H/D 비율은 큰 불안정 위험 없이 높은 압축 부하를 처리할 수 있는 뭉툭한 작업물을 나타냅니다. 반면, 3:1 이상과 같이 비율이 높을수록 가공물에 변형 결함이 발생하기 쉽기 때문에 더욱 신중한 고려가 필요합니다.
최적의 H/D 비율을 결정하는 방법은 무엇입니까?
이상적인 H/D 비율은 재료 특성, 단조 중 재료 온도, 필요한 변형 정도 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 업셋팅을 위한 최적의 H/D 비율을 결정하는 주요 단계는 다음과 같습니다.
- 재료 특성: 재료마다 압축강도와 연성이 다릅니다. 알루미늄과 같은 부드러운 재료는 균열 없이 더 많은 변형을 견딜 수 있는 반면, 고탄소강과 같은 단단한 재료는 과도한 응력을 피하기 위해 더 낮은 H/D 비율이 필요할 수 있습니다. 재료의 유동 응력, 즉 재료를 소성적으로 계속 변형시키는 데 필요한 응력을 고려해야 합니다.
- 온도 조건: 열간 단조는 일반적으로 재료의 연성을 향상시키고 필요한 힘을 줄이는 온도에서 수행됩니다. 온도가 높을수록 변형이 더 커져 높이 대 직경 비율이 커집니다. 냉간 단조의 경우 가공 경화 및 균열 위험이 증가하므로 H/D 비율을 더 작게 유지해야 합니다.
- 변형 정도: 필요한 변형량은 또 다른 중요한 측면입니다. 높이를 크게 줄여야 하는 경우 낮은 H/D 비율로 시작하는 것이 공작물이 결함 없이 필요한 압축을 받을 수 있도록 하는 데 도움이 됩니다.
- 결함 방지: H/D 비율을 결정할 때 압축 시 소재가 접히거나 주름이 지면서 발생하는 좌굴(Buckling) 등의 불량을 방지하는 것이 중요합니다. 좌굴을 방지하기 위해 일반적인 경험 법칙은 일반적인 단조에 대해 2:1 미만의 초기 H/D 비율을 사용하는 것입니다. 또한 마찰을 최소화하고 균일한 변형을 보장하려면 윤활 및 적절한 다이 설계가 중요합니다.
실제 사례
원통형 강철 빌렛을 뒤집는 경우를 생각해 보십시오. 빌렛의 초기 높이가 200mm이고 직경이 100mm인 경우 H/D 비율은 2:1이 됩니다. 재료가 상대적으로 부드럽고 열간 단조가 사용되는 경우 이 비율은 허용될 수 있습니다. 그러나 냉간 단조를 사용하는 경우 전복 공정 중 좌굴이나 균열을 방지하기 위해 H/D 비율을 줄이기 위해 높이를 줄이는 것이 필요할 수 있습니다.
결론
업세팅의 높이 대 직경 비율은 공정의 성공을 결정하는 단조의 기본 측면입니다. 재료 특성, 온도 및 변형 요구 사항을 신중하게 평가하여 최적의 비율을 설정하여 고품질의 결함 없는 단조 부품을 생산할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 9월 18일
