드롭 단조란 무엇입니까? 프로세스, 이점, 용도 및 비용

낙하 단조란 무엇입니까?

낙하 단조는 가열된 금속 빌렛이 금형 사이에 반복적으로 고에너지 "낙하"(해머 타격)를 가하여 성형되는 금속 성형 공정입니다. 충격으로 인해 금속이 다이 캐비티 안으로 흘러 들어가 부품의 모양을 따르는 입자 흐름을 통해 강하고 조밀한 부품이 생성됩니다.

실용적인 측면에서 드롭 단조는 렌치, 커넥팅 로드, 액슬 부품, 후크 또는 구조용 브래킷과 같은 부품에 높은 강도와 ​​피로 저항이 필요할 때 선택됩니다. 특히 다이 비용을 상각할 수 있는 중대형 볼륨의 경우 더욱 그렇습니다.

일반적인 상점에서 낙하 단조가 작동하는 방식

정확한 순서는 재료 및 부품 형상에 따라 다르지만 대부분의 낙하 단조 구성 요소는 동일한 작업 흐름을 따릅니다.

핵심 프로세스 단계

• 빌렛/스톡 바를 제어된 중량으로 절단합니다(중량이 가까울수록 플래시 및 재작업이 줄어듭니다).
• 빌렛을 가열합니다(열간 단조는 일반적으로 ~900~1250°C 합금에 따른 범위; 알루미늄과 티타늄은 더 낮은 합금 전용 창을 사용합니다.
• 부품이 필요한 곳에 볼륨을 분배하기 위해 금속을 사전 성형(종종 가장자리/풀러링 다이에서)합니다.
• 캐비티가 채워지고 분할선에 플래시가 형성될 때까지 반복적으로 낙하하여 닫힌 다이에서 단조를 마무리합니다.
• 플래시를 다듬고(별도의 트림 다이 또는 프레스) 필요에 따라 정규화/열처리합니다.
• 최종 공차까지 중요한 표면(구멍, 베어링 시트, 나사산)을 청소하고 샷 블래스트하고 기계로 가공합니다.

"낙하"는 중력 낙하 해머, 파워 해머 또는 나사 프레스에서 발생할 수 있습니다. 기계 유형에 관계없이 핵심은 금속을 압축하고 미세 구조를 정렬하는 빠르고 높은 변형률의 변형입니다.

낙하 단조 부품이 일반적으로 더 강한 이유

낙하 단조는 주로 금속 흐름 제어를 통해 기계적 성능을 향상시킵니다.

실용적인 스트렝스 드라이버

• 입자 흐름은 부품 모양을 따릅니다. , 이는 곡물이 절단되는 바의 완전 가공 부품에 비해 피로 저항성을 높이는 경우가 많습니다.
• 낮은 내부 다공성 금속이 제자리에서 응고되기보다는 소성 압축되기 때문에 많은 주조물보다.
• 변형 및 제어된 열처리를 통해 미세 구조가 개선되어 로트 간 인성과 일관성이 향상됩니다.

예: 드롭 단조 수공구(렌치 등)는 곡물 흐름이 손잡이와 조 주위를 감싸기 때문에 반복적인 높은 토크 사이클을 견딜 수 있어 플레이트나 바에서 절단한 공구에 비해 응력 집중 시 균열 발생이 줄어듭니다.

낙하 단조 vs. 주조 vs. 가공

올바른 프로세스는 강도 목표, 형상 및 예상 볼륨의 총 비용에 따라 달라집니다. 이 비교는 실질적인 장단점을 강조합니다.

유용한 경험 법칙: 부품에 반복적인 충격이나 반복적인 하중(공구, 자동차 구동계, 리프팅 하드웨어)이 발생하는 경우 마무리 가공이 필요하더라도 낙하 단조가 내구성 측면에서 승리하는 경우가 많습니다.

드롭 단조의 일반적인 유형

낙하 단조는 일반적으로 금형 구성과 온도에 따라 그룹화됩니다. 범주를 알면 표면 마감, 공차 및 후처리 요구 사항을 예측하는 데 도움이 됩니다.

개방형 다이와 폐쇄형 다이(인형 다이)

• 개방형 다이: 금속은 평면/단순 다이 사이의 형태로 만들어집니다. 대형 샤프트 및 소량 작업에 적합하지만 네트 모양 제어력은 떨어집니다.
• 폐쇄 다이(인상 다이): 금속은 공동으로 흘러 들어갑니다. 반복 가능한 거의 순 모양 및 생산 실행에 가장 적합합니다.

뜨겁다 vs 따뜻하다 vs 차갑다

• 열간 단조: 가장 일반적입니다. 다이를 형성하고 채우는 것이 가장 쉬우며, 견고한 합금과 더 큰 변형에 ​​가장 적합합니다.
• 따뜻한 단조: 중간 온도; 치수 제어를 향상시키고 열간 단조에 비해 규모를 줄일 수 있습니다.
• 냉간 단조: 최고의 표면 마감 및 치수 제어가 가능하지만 변형이 제한되고 프레스 하중이 더 높습니다. 패스너 및 소형 부품에 자주 사용됩니다.

낙하 단조를 성공시키는 설계 규칙

많은 낙하 단조 문제는 금형 충진 문제나 과도한 마무리 요구 사항으로 인해 발생합니다. 이러한 설계 규칙은 스크랩과 비용을 줄여줍니다.

형상 및 다이 필링

• 금속 흐름을 제한하는 날카로운 모서리를 피하려면 넉넉한 필렛과 반경을 사용하십시오.
• 부품이 다이에서 풀릴 수 있도록 구배 각도를 포함합니다. 일반적으로 구배가 많으면 배출이 더 쉬워지고 다이 수명이 길어집니다.
• 언더컷을 최소화하고 트리밍의 복잡성을 줄이기 위해 분할선을 배치합니다.
• 균형 두께 전환; 금속이 식기 전에 갑자기 얇은 부분이 채워지지 않을 수 있습니다.

공차 및 가공 허용치

낙하 단조품은 일반적으로 거의 그물 모양으로 생산된 다음 정밀도가 중요한 곳(베어링 시트, 보어, 면)에서 가공됩니다. 가공 재고를 조기에 계획하는 것이 중요합니다. 재고가 너무 적으면 표면의 허용 범위를 벗어날 위험이 있습니다. 재고가 너무 많으면 주기 시간이 늘어나고 낭비가 늘어납니다.

품질 검사 및 일반적인 결함

낙하 단조는 견고하지만 온도, 윤활, 빌렛 중량 또는 다이 정렬 드리프트로 인해 결함이 발생할 수 있습니다. 문제를 조기에 파악하면 비용이 많이 드는 스크랩 부품의 다운스트림 가공을 방지할 수 있습니다.

일반적인 결함과 그 의미

• 언더필(채워지지 않은 부분): 낮은 빌렛 온도, 에너지 부족, 지나치게 얇은 형상으로 인해 발생하는 경우가 많습니다.
• 랩/접기: 금속은 스스로 접힙니다. 열악한 프리폼 설계 또는 흐름 제한과 관련이 있습니다.
• 분할선 불일치: 다이 정렬 불량; 트림과 가공이 늘어나는 단계로 나타납니다.
• 크래킹: 저온에서의 과도한 변형 또는 잘못된 합금/공정 창 제어.

일반적인 검사 방법

• 중요한 기능에 대해 게이지/CMM을 사용한 치수 검사.
• 표면 균열에 대한 자분 또는 염료 침투 테스트(적용은 합금 및 사양에 따라 다름)
• 안전에 중요한 부품의 내부 불연속성에 대한 초음파 테스트.
• 열처리 후 경도 및 미세구조 검증.

비용 요인과 낙하 단조가 가치가 있는 경우

낙하 단조는 비용 효율적일 수 있지만 부품과 부피가 툴링과 설정을 정당화하는 경우에만 가능합니다. 비용 요인을 이해하면 빠르게 결정하는 데 도움이 됩니다.

가격에 가장 큰 영향을 미치는 것

• 다이 설계 복잡성: 더 많은 기능과 더 깊은 캐비티로 인해 다이 비용과 마모가 증가합니다.
• 재료 및 빌렛 중량 제어: 빌렛이 무거울수록 재료비가 상승합니다. 무게가 일정하지 않으면 불량품이 늘어납니다.
• 플래시 및 트리밍: 플래시가 많을수록 재료 수율이 낮아지고 취급이 많아집니다.
• 후처리: 열처리, 쇼트 블라스팅 및 기계 가공은 공차가 엄격한 부품의 총 비용을 차지하는 경우가 많습니다.

실질적인 의사결정 지침

드롭 단조는 일반적으로 필요할 때 강력한 선택입니다. 반복 가능한 강도 그리고 높은 피로 수명 , 전체 실행에 걸쳐 툴링 비용을 분산시킬 만큼 충분한 수량을 기대합니다. 일회성 프로토타입이나 매우 복잡한 내부 공동의 경우 가공 또는 주조가 더 빠르고 저렴할 수 있습니다.

결론

낙하 단조는 금형 사이에 해머 낙하를 반복하여 금속을 성형하는 공정으로, 입자 흐름이 좋은 강하고 내구성이 뛰어난 부품을 생산합니다. 이는 피로 저항이 중요한 내하중 부품 및 도구, 특히 생산량이 다이 툴링 및 제어된 후처리를 정당화할 수 있는 경우에 가장 가치가 있습니다.