단조란? 단조의 목적과 종류!

단조의 목적과 종류

단조는 오래전부터 갑옷이나 칼 등의 무기에 이용되고 있었으며, "철은 뜨거울 때 쳐라"라는 속담이 생길 정도였습니다.
또한 그 기술은 오랜 역사 속에서 다양한 공법이 개발되어 왔습니다. 그럼, 단조의 목적과 각 공법의 특징은 알아봅시다.

 

단조는 지금도 다양한 공법이 현재 진행형으로 연구되고있으며, 특유의 특성과 장점이 있습니다. 제품의 특성에 맞는 공법과 공방을 선택하면, 제품 비용과 시간을 크게 줄일 수도 있답니다.

 

단조란?

단조란, 망치와 판금 등으로 금속 압축이나 타격을 가한 것으로, 단련 혹은 형태를 성형하는 가공 기술입니다. 금속 성형 기술은 단조외에도 주조 및 금속 스탬핑 등의 공법이 있지만, 단조는 특히 인성과 피로 강도가 뛰어난 제품을 얻을 수 있습니다. 따라서 단조 산업 기계 설비 및, 자동차의 심장 부분을 담당하는 중요한 부품의 제조에 적합한 기술입니다.

단조의 목적

단조를 실시하는 목적은 다음 4 가지입니다.

압착

소재 내부에 생긴 공극이나 기포 등의 결함 구조를 압축하여 압착하는 것이 단조의 목적 중 하나입니다. 타격과 압축 대상물의 금속의 밀도가 높아지기 때문에 강도의 향상에도 도움이됩니다.

편석의 시정

소재 중심 편석 (금속 성분이 불균형한것)을 파괴합니다.

강도 향상

요구 강도의 확보에 단조가 이용되고 있습니다. 인성 (인성)이 높아져, 밀도가 높아지므로 강해지기 때문입니다.

마무리

원하던 형태으로 변형을 일으켜, 마무리 가공을합니다. 원하는 모양으로 조절 할 수 있기 때문에, 절단 등의 후 공정을 생략,경감 할 수 있습니다.

단조의 종류

단조는 대상물의 온도와 압축 · 타격 방법에 따라 다양한 공법으로 나누어져 있습니다. 대표적인 구분와 공법을 소개합니다.

열간 단조 / 온간 단조 / 냉간 단조

단조 소재의 온도에 의해 명칭 구분을 합니다. 열간 소재는 1200 ℃ 정도로 가열 단조하는 것. 가열에 의해 소재가 유연해지기 때문에 저항이 적고 복잡한 형상으로의 가공도 용이합니다. 소재를 600 ℃에서 850 ℃ 정도로 가열하여 단조하는 경우에는 온간이라고합니다. 또한 전혀 가열하지 않고 상온에서 단조 공법을 냉간이라고합니다. 온도가 낮을수록 성형 정밀도가 높고, 후 공정에서의 마무리를 줄일 수 있습니다.

자유 단조 / 형 단조

공구를 이용하여 단조 공법을 자유 단조라고, 도공 등의 전통적인 단조 기법이 이에 해당됩니다. 망치와 다이를 사용하여 수동으로 자유롭게 성형하므로, 장인의 기술에 따라 생각했던대로의 형태로 가공 할 수있는 것이 특징입니다. 또한 단순히 프레스 위아래로 압력을 가하는 등 가공도, 형식을 사용하지 않기 때문에 자유 단조에 해당합니다. 반면 형 단조는 금형을 사용한 단조 공법입니다. 제품의 모양을 새긴 상하 2개의 프레스를 준비해 거기에 철을 넣고 압력을 가하는 방법으로 같은형의 부품을 대량 고속 생산하는것에 적합합니다.

회전 단조

회전 단조는 회전하는 공구를 이용하여 성형하는 방법입니다. 반지의 부품의 두께 조정등에 뛰어난 정확성을 발휘하는 "링 롤링", 회전하는 2 개의 링 사이에 부재를 끼워 가압하는 "크로스 롤링", 반원형 단면의 홈을 나사 모양 2 개의 롤에 소재를 압축하여 연속적으로 구체를 성형 가능한 "볼 전조"등이 있습니다. 회전단조는 작은 부품의 저비용 대량 생산에 적합합니다.

판 단조

판 단조는, 판을 잡아 요철 형상으로 성형하는 공법입니다. 요철이있는 상하 금형으로 압축하여 형식에 새겨진 양면에서 다른 모양을 소재로 찍는 가공법은 동전의 제조에 사용 된 것으로부터 "코이닝"이라고 하며, 반대로 앞면과 뒷면이 요철 관계가 될 판단조를 "엠보싱 가공"라고합니다.

단조의 장점과 단점

단조 가공의 장점은 크게 3 가지가 있습니다.

첫 번째는 제품의 인성과 강도를 향상 시키는 것입니다.

두 번째는 재료의 절약. 완성형에 가까운 형태까지 한 번에 접근 할 수 있기 때문에, 후공정에서 깎는거싱 불필요하며, 결과적으로 재료가 절약됩니다.

세 번째는 생산성의 향상입니다. 단조는 어찌보면 수고가 많이 드는 공법으로 보이지만, 금형을 이용한 단조라면 단시간에 대량 생산도 가능합니다. 반면 단조 가공의 단점은 공법에 따라 매우 공정에 시간이 걸릴수도 있는 점이나, 종사하는 사람에게 특수 기술이 요구되는 것입니다.

예를 들자면, 전통적인 칼 대장장이 등도 수동 단조 제품 하나를 제작하는 데 대단한 노력과 기술이 필요하므로 대량 생산에는 적합하지 않습니다.

 

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