기타단조의 종류 단조와 주조의 차이

지난 시간에는 단조의 정의와 종류에 대해 알아보았습니다.

크게 재료 온도에 따라, 금형 유무에 따라, 단조 기계에 따라 나눌 수 있었는데요.

이번 시간에는 지난 시간에 못 다룬 단조 기계에 따른 단조 방법을 알아보고, 단조와 주조의 차이에 대해 알아보겠습니다. 

단조 기계를 사용한 단조 공정

 

단조 기계에 따른 단조의 종류

단조 기계에 따라서는 크게 해머 단조, 프레스 단조, 업셋 단조, 스웨이징, 롤 단조, 링 롤링 등으로 구분할 수 있습니다.

1. 해머 단조(Hammer Forging)
해머 단조는 이름에서도 유추할 수 있듯이 해머를 사용해 두드리는 방식입니다.
구체적으로 증기나 전기로 움직이는 기계해머를 사용하여 금속을 빠르게 두드려 모양을 만드는 공정입니다. 해머 단조는 작업자의 숙련 정도가 큰 영향을 끼친다는 점부터 시작하여 생산성이 좋지 않고, 형상의 수명이 짧다는 등 여러 문제가 있어 서서히 사용하지 않는 추세입니다.

2. 프레스 단조 (Press Forging)
프레스로 압력을 가해 원하는 모양으로 금속을 만드는 방식으로 기계식, 유압식, 나사식으로 종류가 나뉩니다.
1) 유압 프레스
유압력을 이용하여 금속을 가공합니다.
대량 생산 시 효율적이며, 큰 제품을 가공할 때 유용합니다. 가압력을 정밀하게 조절할 수 있고, 과부하를 일으키지 않는 장점도 있습니다.
2) 기계 프레스
플라이 휠의 축적 에너지를 이용합니다.
감속기와 기구를 통해 전달하며 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 금속을 가공합니다. 가공 속도가 빠르며, 주로 작은 제품을 생산할 때 사용됩니다.
3) 나사 프레스
플라이 휠로부터 에너지를 전달받기에 에너지가 제한적입니다.
주로 자유 단조와 형 단조에 사용되며 소량이고 정밀한 제품의 가공에 주로 사용됩니다.

3. 업셋 단조(Upset forging)
길이를 줄이고 직경을 늘이는 목적으로 사용됩니다.
금속에 유리한 결정립 구조를 생성하고, 테이퍼 엔드를 만들 수 있습니다. 재료 낭비가 거의 없다는 장점이 있습니다.

4. 스웨이징(Swaging)
업셋 단조와 마찬가지로 길이를 줄이고 직경을 늘이는 목적으로 사용됩니다.
길이 방향으로 압축하여 단면을 크게 만들고 관재의 지름을 축소합니다.

5. 롤 단조 (Roll Forging)
업셋 단조, 스웨이징과 반대로, 길이를 늘이는 역할을 할 때 주로 사용됩니다.
두 개의 원통형 또는 반원통형 수평 롤을 반대 방향으로 회전시켜 금속의 길이를 늘이고 두께를 줄이는 작업 방식입니다. 업셋 단조와 같이 재료 낭비가 거의 없거나 전혀 없습니다.

6. 링 롤링(Ring rolling)
링 모양의 제품을 만들 때 주로 사용되며 강도와 인성이 우수한 제품을 만들 수 있습니다.
작업 방식은 아래와 같습니다.
1) 시작 스톡을 준비하고 피어싱하여 구멍을 생성합니다.
2) 프리폼을 만들어 링 밀 작업에 사용합니다.
3) 링 밀에서 나온 링은 정밀 사이징, 절단, 열처리 등의 추가 작업을 수행할 수 있습니다.

 

단조와 주조의 차이

보통 단조는 주조와 비교가 많이 되곤 합니다. 주조 공정의 내용도 복습할 겸, 각각의 특징을 간략히 알아보겠습니다.

1. 주조(Casting)
주조는 원하는 형상으로 만든 용기에 붓기 때문에 단조에 비해 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다. 형상의 자유도가 높아 복잡한 형상도 비교적 쉽게 만들 수 있습니다. 대량 생산에 적합하며, 큰 크기의 제품 제작이 가능합니다. 단조에 비해 압축강도가 높지만, 피로 강도는 낮을 수 있습니다.

2. 단조(Forging)
가열 또는 상온에서 압력을 가하기에 주조보다는 복잡한 형상 구현이 어렵습니다. 하지만, 결정 구조가 미세화되기에 주조에 비해 강한 결과물을 얻을 수 있습니다. 크기에 제한이 있으며, 복잡한 형상을 만드는 데는 후가공이 필요할 수 있습니다.

 

이번 시간에는 단조 기계에 따른 단조의 종류를 알아보았고, 단조와 주조의 차이를 간략히 알아보았습니다. 앞으로 많아질 공정에 대비해 틈틈이 복습하는 시간이 중요할 듯합니다