소성 가공이란

1. 개요

가공기를 이용한 금속 가공에는 선반을 이용한 절삭 가공을 비롯하여 소성 가공, 용접 가공 등이 있습니다. 그 중 소성 가공은 일반적으로 프레스 가공이라 불리며 가공물에 형을 대고 눌러서 원하는 형상을 만드는 기술입니다. 금속을 비롯한 고체는 일정한 힘에 의해 변형되면 원래대로 돌아가지 않는 성질(소성)이 있다는 점을 이용한 가공 방법입니다. 소성 가공은 주로 자동차 부품 등 강 재료의 가공에 이용됩니다. 선반에 의한 절삭과 달리 절삭분이 나오지 않으며 형으로 프레스하여 동일한 형상의 부품을 대량 생산할 수 있다는 점이 특징입니다.

2. 소성 가공의 종류

소성 가공에는 상온에서 가공하는 「냉간 소성 가공」과 가열하여 가공하는 「열간 소성 가공」의 2종류가 있습니다. 금속은 가열하면 열팽창을 일으키며 변형되기 때문에 가능한 한 냉간 소성 가공으로 대응하고, 가공물의 재질의 경도가 높은 경우 등에는 열간 소성 가공을 이용합니다.
또한, 소성 가공의 종류로는 프레스 외에 볼트나 너트의 제조에 이용하는 「단조」, 선재나 파이프 가공에 이용하는 「압출」「와이어 드로잉」「인발」, 판재를 구면으로 만드는 「드로잉」, 판 스프링 등을 만드는 「구부림」, 리벳으로 가공물을 고정하는 「접합」, 판재를 잘라내는 「전단」 등이 있습니다.

프레스 가공의 기본 이미지

펀치(상형)

프레스 가공의 기본 이미지

다이(하형)

A
가압(프레스)
B
V홈

3. 소성 가공기의 개요

일반적으로 소성 가공은 프레스 기계에 금형을 설치하고 가공물을 강력한 힘으로 눌러 성형합니다. 고속 프레스기 중에는 1분 동안 수천 번의 프레스가 가능한 것도 있습니다. 그 외에 여러 가지 금형을 나란히 배치하여 한 번에 여러 개의 부품을 성형할 수 있는 「트랜스퍼 프레스기」, 롤 재료를 연속적으로 가공하는 「롤 성형기」 등이 있습니다.

일반적인 프레스기의 이미지
일반적인 프레스기의 이미지

4. 소성 가공의 주의점

소성 가공에서는 크게는 수만 톤에 이르는 힘을 가공물에 가하여 가공할 수 있습니다. 실제로는 가공물의 재질에 따라 판단하여 변형에 필요한 최소한의 힘과 마찰력 등을 미리 검토해야 합니다. 또한, 소성 가공과 함께 가공물이 늘어나는 등 변형이나 파손 등이 발생할 수 있으므로 구부리거나 조일 때 가공물의 가공 한계를 파악하는 것도 중요합니다. 그 외에 소성 가공을 할 때는 가공물이 가능한 한 손상되지 않도록 가공하는 힘을 줄이는 대책도 필요합니다.

프레스 가공의 현장에서는 다품종 소량 부품 생산을 위해 오퍼레이터가 수작업으로 가공물을 세팅하고 한 공정씩 프레스해 가는 「단발 프레스」가 이용되고 있습니다. 대량 생산용으로는 코일 재료를 세팅하고 여러 가지 프레스 공정을 차례대로 이송하며 실시하는 「프로그래시브 금형」이 널리 이용되고 있습니다. 그 외에 단발 프레스와 프로그래시브 금형의 장점을 도입하여 자동으로 연속 가공이 가능하도록 한 「트랜스퍼 프레스」가 있습니다.