본문내용
1. 소성가공 이론
1.1. 소성가공의 정의 및 특징
소성가공(plastic deformation)은 고체 재료의 가소성을 이용해서 누르거나 두들려 모양을 바꾸는 가공법이다. 영구변형과 같은 의미를 가지며, 탄성을 가진 물체는 힘을 가하면 형상이 바뀌었다가 힘을 제거하면 원래 상태로 돌아가지만 금속 등의 많은 고체재료는 탄성한계가 작아 강한 힘을 주면 돌아오지 않는 영구변형이 일어난다. 이렇게 힘을 주어 모양을 바꿀 수 있는 성질을 가소성이라고 하고, 이러한 영구변형을 소성변형이라고 한다.
소성가공 시키는 방법은 목적하는 모양에 따라 여러 가지가 있으며, 판을 만들려면 압연, 막대·관을 만들려면 압출·인발·압연, 선을 만들려면 인발·신선 등의 공정을 사용한다. 또한 복잡한 외형으로 만들기 위해서는 단조·프레스 등의 공정을 사용한다. 이처럼 소성가공은 금속 재료를 원하는 형상으로 만들어내는 중요한 가공 기술이다.
1.2. 압연공정
1.2.1. 열간압연과 냉간압연의 차이
열간압연과 냉간압연의 차이는 다음과 같다.
열간압연은 금속재료를 재결정 온도 이상으로 가열한 상태에서 압연을 실시하는 방식이다. 이 경우 금속의 변형 저항이 작아 짧은 시간 내에 강력한 가공이 가능하며 동력 소모도 적다. 또한 방향성을 가진 주조 조직이 제거되고 가공으로 파괴되었던 결정립이 다시 생성되어 재질이 균일해진다는 장점이 있다.
반면 냉간압연은 금속재료를 재결정 온도 이하의 상태에서 압연하는 방식이다. 이 경우 변형 저항이 크므로 동력 소모가 많고 가공경화가 발생하여 기계적 성질이 변화한다. 또한 내부에 응력이 잔류하게 되어 장시간이 경과하면 균열이 발생하거나 부식되기 쉬운 단점이 있다. 하지만 냉간압연은 가공면이 깨끗하고 정확한 치수로 가공이 가능해서 정밀가공이나 마무리 가공에 주로 이용된다.
따라서 열간압연은 거친 가공에, 냉간압연은 정밀한 마무리 가공에 활용되며, 일반적으로 공업적인 변형 가공에서는 열간압연으로 1차 가공을 한 뒤 냉간압연으로 마무리 가공을 하는 것이 경제적이고 효율적이다.
1.2.2. 압연 시 등속점(no-slip point)의 발생 원리와 중요성
압연은 소성이 잘 되는 금속 재료를 상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이로 통과시켜 판재, 봉재, 단면재 등으로 성형하는 가공법이다. 압연 공정에서 등속점(no-slip point)이란 롤과 판재의 속도가 동일해지는 점을 말한다.
등속점의 발생 원리는 다음과 같다. 롤의 원주 속도는 일정하지만, 판재가 롤과 접촉하는 과정에서 입구와 출구의 속도는 달라진다. 입구에서는 판재의 속도가 느리고 출구에서는 오히려 빨라지게 된다. 그 중간에 해당 하는 특정 지점에서 롤의 원주 속도와 판재의 속도가 동일해지게 되는데, 이 점이 바로 등속점이다.
등속점의 발생은 압연 공정에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 등속점에서는 롤과 판재 간의 접촉면에 작용하는 압력이 최대가 된다. 이렇게 접촉면의 압력이 높아지면 압연 공정이 보다 원활하게 진행될 수 있다. 즉, 등속점의 발생은 압연 시 발생하는 최대 압력 지점을 나타내므로, 이를 고려하여 압연기의 설계와 운영이 이루어져야 한다.
따라서 압연 공정에서 등속점의 발생 원리를 이해하고 이를 적절하게 제어하는 것은 매우 중요하다. 이를 통해 압연 공정의 효율성과 생산성을 높일 수 있다.
1.3. 탄소강의 종류와 특성
탄소강의 종류와 특성은 다음...
1
2
3
4
5
6
7
8