스탬핑 가공의 기초 및 판금 가소성의 개념 법칙

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우리는 일상생활을 하다 보면 그림 1-1과 같이 우리의 삶과 밀접한 관련이 있는 다양한 부분을 접하게 된다.

위의 부품을 생산하는 데 사용되는 가공 방법, 해당 부품을 생산하는 데 사용되는 재료, 이러한 부품을 생산하는 데 필요한 도구 또는 금형, 이러한 도구 또는 금형을 제조하는 데 사용되는 재료. 이것이 우리가 이 과정에서 배워야 할 것입니다.

의 개념 스탬핑 스탬핑 다이

스탬핑은 현대 기계 제조 산업에서 진보되고 효율적인 가공 방법 중 하나입니다. 프레스에 설치된 금형을 사용하여 실온에서 재료에 힘을 가하여 재료를 분리하거나 소성 변형시켜 필요한 부품의 한 부분을 얻습니다. 압력 처리 방법의 종류. 스탬핑 가공은 절단 가공의 주요 형태입니다. 스탬핑은 일반적으로 실온에서 수행되기 때문에 종종 콜드 스탬핑이라고합니다. 그리고 그 가공 재료가 주로 판재이기 때문에 판재 가공이라고도합니다. 스탬핑은 금속 재료뿐만 아니라 비금속 재료도 가공할 수 있습니다.

에 스탬핑 가공, 재료를 스탬핑 부품(또는 반제품)으로 가공하기 위한 특수 공정 장비를 스탬핑 다이 또는 콜드 스탬핑 다이라고 합니다. 스탬핑 다이는 스탬핑 가공의 실현에 없어서는 안될 요소입니다. 요구 사항을 충족하는 스탬핑 다이가 없으면 스탬핑 처리를 수행할 수 없습니다. 고급 스탬핑 다이가 없으면 고급 스탬핑 공정을 달성할 수 없습니다. 금형 설계는 냉간 스탬핑 가공의 핵심입니다. 스탬핑 부품은 모양을 가공하기 위해 여러 세트의 다이가 필요한 경우가 많습니다. 스탬핑 부품 생산에서 합리적인 스탬핑 성형 기술, 고급 금형 및 효율적인 스탬핑 장비는 그림 1-2와 같이 필수적인 세 가지 요소입니다.

스탬핑 가공의 특징

다른 가공 방법(가공 등)과 비교하여 스탬핑은 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 자동차 커버, 도어 등 다른 가공 방법으로는 처리할 수 없거나 어려운 복잡한 형상의 부품을 얻을 수 있습니다.

• 치수 정확도는 주로 금형에 의해 보장되기 때문에 가공 부품은 품질이 안정적이고 일관성이 좋으며 "정체성"의 특성이 있습니다.

• 스탬핑 가공은 절단하지 않는 가공의 일종입니다. 일부 부품은 재가공 없이 직접 각인되어 소재 활용률이 높습니다.
• 금속 재료의 소성 변형은 공작물의 강도와 강성을 향상시키는 데 사용할 수 있습니다.
• 높은 생산성, 자동화를 실현하기 쉽습니다.
• 금형은 수명이 길고 생산 비용이 상대적으로 낮습니다.
• 스탬핑 공정은 조작이 쉽지만 어느 정도의 위험이 있으므로 생산시 안전에 주의를 기울여야 합니다.

스탬핑 가공 적용

스탬핑 처리의 많은 장점으로 인해 스탬핑 처리의 적용은 매우 광범위합니다. 그것은 자동차, 트랙터, 모터, 전기 제품, 악기 장난감 및 일용품 생산에서 매우 중요한 위치를 차지합니다. 과거 주조, 단조, 절단 등의 방법으로 제조된 많은 부품이 이제는 강성이 좋고 가벼운 스탬핑 부품으로 대체되고 있습니다.

최근 몇 년 동안의 통계에 따르면 전기 기계 및 기기 생산에서 부품의 60%에서 70%는 스탬핑 기술로 완성됩니다. 자동차 생산 부품의 약 60%~70%는 스탬핑 공정으로 이루어지며, 스탬핑 생산 노동력은 전체 자동차 산업 노동력의 25%~30%이다. 전자 제품에서 스탬핑 부품의 비율도 상당히 큽니다. 알루미늄 냄비, 스테인레스 스틸 식기 등과 같이 사람들의 일상 생활에서 사용되는 금속 제품은 스탬핑 부품의 더 큰 비율을 차지합니다. 따라서 스탬핑 기술은 널리 사용되며 스탬핑 기술을 학습, 연구 및 개발하는 것은 우리나라 인민 경제의 발전과 현대 산업 건설의 가속화에 큰 의미가 있습니다.

스탬핑 기술의 발전은 우리나라 인민경제의 발전과 현대산업건설의 가속화에 큰 의의를 가지고 있습니다.

스탬핑의 기본 과정

스탬핑 부품의 모양, 크기 및 정밀도가 다르기 때문에 스탬핑에 사용되는 프로세스 유형이 다릅니다. 변형 특성에 따라 다음 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

• 분리 과정입니다. 특정 형상, 크기 및 단면 품질의 스탬핑 부품(일반적으로 블랭킹 부품이라고 함)을 얻기 위해 특정 윤곽선을 따라 시트 재료를 분리하는 프로세스. 분리 공정에는 주로 펀칭, 블랭킹, 트리밍 및 기타 공정이 포함됩니다.
• 성형 과정. 재료가 파손되지 않고 소성 변형되어 특정 모양, 크기 및 정확도로 스탬핑된 부품을 얻는 프로세스입니다. 성형 공정에는 주로 굽힘, 딥 드로잉, 플래그, 벌지, 브레이딩 등이 포함됩니다.

또한 노동 생산성을 향상시키기 위해 블랭킹 및 신축, 절단 및 굽힘, 펀칭 및 플랜지 등과 같은 두 가지 이상의 기본 공정을 하나의 공정으로 결합하는 경우가 많으며 이를 복합 공정이라고 합니다. 실제 생산에서 배치로 생산되는 대부분의 부품은 복합 공정으로 완성됩니다.

판금의 소성 변형 및 기본 법칙

NS 스탬핑 스탬핑 부품의 성형 공정은 본질적으로 판금의 소성 변형 공정입니다. 소성변형의 기본이론과 관련하여 소성가공역학에 대한 연구에서 상세하고 체계적으로 설명되어 있으며, 여기서는 관련 이론에 대해 간략히 설명한다.

금속 소성 변형의 기본 개념

• 가소성

가소성은 금속이 외력의 작용에 따라 무결성을 손상시키지 않고 안정적으로 영구적인 변형을 겪을 수 있는 능력입니다. 금속의 변형성을 반영하며 금속의 중요한 가공성이다. 가소성의 크기는 가소성 지수로 평가할 수 있습니다. 예를 들어, 인장 시험의 가소성 지수는 연신율 δ와 면적 ψ의 감소로 표현할 수 있습니다. 금속의 가소성은 고정되어 있지 않으며 금속 구조, 변형 온도, 변형 속도 및 공작물 크기와 같은 요인의 영향을 받습니다.

• 소성 변형

물체는 외력의 작용으로 변형됩니다. 외력이 제거되면 물체는 원래 모양과 크기로 돌아갈 수 있습니다. 이러한 변형을 소성 변형이라고 합니다.

• 변형 저항

변형 저항은 모양 변화 및 잔류 변형에 저항하는 금속의 능력을 나타냅니다. 변형 저항은 재료의 소성 변형의 어려움을 반영합니다. 일반적으로 가소성이 좋고 변형 저항이 낮으면 스탬핑 변형에 유리하지만 특정 재료가 가소성이 좋고 변형 저항이 아래에 있어야 한다고 말할 수는 없습니다. 재료가 냉간 압출되면 3 방향 압축 응력의 작용으로 우수한 가소성을 나타내지 만 냉간 압출력도 매우 큽니다.

• 스트레스

외력의 작용하에 물체의 다양한 입자 사이의 상호 작용력을 내부 힘이라고합니다. 단위 면적당 내부 힘을 응력이라고 합니다. 수직응력과 전단응력이 있다. 수직 응력은 σ로 표시되고 전단 응력은 τ로 표시됩니다. 응력의 단위는 일반적으로 MPa입니다.

• 부담

물체는 외부 및 내부 힘을 받으면 변형됩니다. 물체의 변형 정도를 나타내는 물리량을 변형률이라고 합니다. 응력과 마찬가지로 변형률에도 수직 변형률과 전단 변형률이 있습니다. 수직 변형률은 ε으로 표시되고 전단 변형률은 γ로 표시됩니다.

• 스트레스 상태의 지점

재료의 각 점의 힘은 일반적으로 점의 응력 상태라고 합니다. 점의 응력상태는 그림 1-3(a)와 같이 그 점에서 취한 단위체 상의 서로 수직인 각 면의 응력으로 표현된다. 일반적으로 이러한 힘은 그림 1-3(b)와 같이 3개의 수직응력과 6개의 전단응력을 포함하여 좌표 방향을 따라 9개의 응력 성분으로 분해될 수 있습니다.

• 주요 스트레스

어떤 종류의 응력 상태에도 항상 이러한 좌표계 집합이 있으므로 그림 1-3(c)와 같이 단위 몸체의 각 표면에는 수직 응력만 나타나고 전단 응력은 없습니다. 이 세 가지 수직 응력을 주응력이라고 하며 각각 σ1, σ2 및 σ3으로 표시됩니다. 응력 σ1>0을 인장 응력이라고 하고, 응력 σ1<0을 압축 응력이라고 합니다.

실험은 응력 상태가 금속의 가소성에 큰 영향을 미친다는 것을 증명했습니다. 압축 응력의 수가 많을수록 값이 클수록 금속의 가소성이 좋아집니다. 인장 응력의 수가 많을수록 값이 클수록 금속의 가소성이 나빠집니다.

• 주 변형률 및 주 변형률 다이어그램.

변형체의 응력에는 변형률이 동반되어야 하며, 그 점의 변형률 상태도 요소체로 표현됩니다. 응력 상태와 유사하게 변형 상태 다이어그램을 사용하여 점의 변형 상태를 나타낼 수도 있습니다. 그림 1-4(a)와 같이 단위체의 각 표면에 주변형률 성분 ε1, ε2, ε3만 나타나도록 하는 좌표계 집합을 찾을 수 있다. 변형 상태에는 기본 변형만 있습니다. 그림 14(b)와 같이 세 가지 가능한 변형 상태가 있습니다.

변형 상태는 금속의 가소성에 큰 영향을 미칩니다. 일방향 압축에 의한 변형 정도가 일축 신장보다 훨씬 크며, 3방향 압축 응력 상태의 압출이 2방향 압축 및 1방향 압축의 도면보다 더 큰 가소성을 발휘할 수 있음을 실습을 통해 알 수 있습니다. - 방법 스트레칭. 응력 상태에서 압축 응력 수가 많고 압축 응력이 크며 가소성이 좋습니다. 반대로 압축응력의 수가 적고 압축응력이 적고 인장응력도 존재하며 가소성이 떨어진다. 이는 재료의 크랙 및 결함이 인장변형 방향으로 쉽게 노출되어 전개되지만 압축변형 방향으로는 쉽게 노출되어 전개되지 않기 때문이다.

응력-변형률 곡선

그림 1-5는 인장시험을 받은 저탄소강의 응력-변형률 곡선을 보여줍니다. 응력이 초기 항복 한계 σ0에 도달하면 재료가 소성 변형되기 시작하는 그림을 볼 수 있습니다. 이때 응력이 증가하지 않으면 큰 변형이 발생할 수 있으며 그림에 플랫폼이 나타납니다. 이 현상을 항복이라고 합니다. 일정 기간의 항복이 끝나면 변형률이 증가함에 따라 응력이 증가하기 시작합니다(cGb 곡선 참조). 변형(그림의 G) 중간에 하중이 가해지면 응력과 변형률이 GH 직선을 따라 복귀하여 탄성 변형(HJ)을 복원하고 소성 변형(OH)을 유지합니다. 시편이 재하중되면 곡선은 H에서 시작하여 점 G가 항복을 시작하지 않을 때까지 탄성 변형을 위해 HG 직선을 따라 상승하고 후속 응력과 변형은 여전히 Gb 곡선에 따라 변경됩니다. G점에서의 응력은 시편이 재하중될 때의 항복응력임을 알 수 있다. 위의 제하 및 재하 과정을 반복하면 연속적인 변형 증가로 인해 재하중 시 항복 응력이 Gb 곡선을 따라 지속적으로 증가하는 것을 확인할 수 있으며 이는 재료가 점차적으로 경화되고 있음을 나타냅니다. 재료의 가공 경화는 판금 성형에 큰 영향을 미치며, 이는 변형력을 증가시킬 뿐만 아니라 양모의 추가 변형을 제한합니다. 예를 들어, 딥 드로잉 부품을 여러 번 그릴 때 일반적으로 이전 드로잉으로 인한 가공 경화를 제거하기 위해 후속 드로잉 전에 어닐링됩니다. 그러나 강화는 때때로 유익합니다. 예를 들어, 연신 성형 공정에서 과도한 국부 변형을 줄이고 변형을 더 균일하게 만들 수 있습니다.

실제적인 필요를 위해 응력-변형률 곡선은 수학 공식으로 표현되어야 합니다. 그러나 다양한 재료의 경화 곡선은 특성이 다르기 때문에 동일한 수학 공식으로 이를 정확하게 표현하는 것은 불가능합니다. 현재 일반적으로 사용되는 여러 경화 곡선의 수학적 표현은 모두 근사치입니다. 예를 들어, 응력-변형률 곡선의 선형 표현은 σ=σ입니다.₀+ Fε

공식에서 σ0의 대략적인 항복 한계는 세로축에서 경화선의 절편이기도 합니다.

F-경화 직선의 기울기를 경화 계수라고하며 재료의 경화 강도의 크기를 나타냅니다.

소성 변형 체적의 분산 법칙

실습에 따르면 물체의 소성 변형에서 변형 전의 부피는 변형 후의 부피와 같습니다. 이것은 금속 소성 변형 체적 불변의 법칙입니다. 향후 변형 과정에서 블랭크 크기를 계산하는 근거가 됩니다. 공식으로 표현

ε₁+ε₂+ε₃=0

소성 변형에 대한 최소 저항의 법칙

소성 변형은 금속의 전체 균형을 파괴하고 금속을 강제로 흐르게 합니다. 변형체의 질량점이 서로 다른 방향으로 움직일 때 각 질량점은 저항이 가장 작은 방향으로 이동하는데, 이것이 최소 저항의 법칙입니다. 블랭크는 금형에서 변형되며 최대 변형은 저항이 가장 적은 방향으로 발생합니다. 최소 저항의 법칙은 스탬핑 프로세스에서 매우 유연하고 광범위하게 적용되어 스탬핑 프로세스 및 다이 설계를 올바르게 안내하고 실제 생산의 품질 문제를 해결할 수 있습니다.

플라스틱 조건

소위 소성 상태는 단방향 응력 상태에서 인장 또는 압축 응력이 재료의 항복점에 도달하면 항복하여 탄성 상태에서 소성 상태로 들어갈 수 있다는 것입니다. 그러나 복잡한 응력 상태의 경우 하나의 응력 구성 요소를 기준으로 점이 항복했는지 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라 각 응력 구성 요소의 포괄적인 영향을 고려할 수 있습니다. 복잡한 응력 상태에서 응력 성분이 특정 관계에 부합할 때 단방향 응력 상태에서 결정된 항복점과 동일할 수 있습니다. 물체가 탄성 상태에서 소성 상태로 들어가도록. 이때 응력성분 간의 관계를 소성조건 또는 항복기준이라고 한다.

플라스틱 상태는 실험을 통해 확인해야 합니다. H. Tresca 항복 기준과 Von Mises 항복 기준이라는 두 가지 유형의 소성 조건이 실제로 테스트되고 인정되었습니다.

• 쿠레이스가르 수율 기준

1864년 프랑스 엔지니어 H. Tresca는 최대 전단 응력이 특정 값, 즉 Tresca 항복 기준에 도달했을 때 재료가 항복하기 시작했다고 믿었습니다. 그것의 수학적 표현은

공식에서 σs - 재료의 항복 한계.

• 폰 미제스 서비스 지침

1913년 독일 학자 Von mises는 변형된 물체의 응력 상태가 무엇이든 상관없이 특정 변형 조건에서 세 가지 주요 응력이 다음 조건을 충족하는 한 재료가 항복하기 시작할 것이라고 제안했습니다. 생산하다

그러면 그 수학적 표현은

(σ₁-σ₂)²+(σ₂-σ₃)²+(σ₃-σ₁)²=2σ²_NS

스트레스와 긴장의 관계

신체는 힘을 받으면 변형되므로 응력과 변형 사이에는 일정한 관계가 있어야 합니다. 물체가 탄성 변형되면 응력과 변형률의 관계는 선형이고 변형 과정은 가역적이며 물체의 하중 과정에 관계없이 변형을 복원할 수 있습니다. 응력과 변형률 사이의 관계는 일반화된 Hooke의 법칙에 의해 결정될 수 있습니다. 말했다. 물체가 소성 변형에 들어간 후 응력과 변형률 사이의 관계는 다릅니다. 단방향 인장 또는 압축에서 응력과 변형률 사이의 관계는 경화 곡선으로 나타낼 수 있습니다. 그러나 2방향 또는 3방향 응력을 받는 경우 변형 영역에서 응력과 변형률 간의 관계는 매우 복잡합니다. 연구에 따르면 단순 하중(하중 과정에서 하중만 가하고 하중이 가해지지 않고 응력 성분이 일정 비율로 증가함)에서는 소성 변형의 각 순간에서 주 응력과 주 변형률 사이에 다음과 같은 관계가 있음이 나타났습니다.

공식에서 C - 비례의 음이 아닌 상수;

σ_미디엄- 평균 스트레스. 특정 조건에서 C는 재료의 특성 및 변형 정도에만 관련되며 물체의 응력 상태와는 관련이 없으므로 일축 인장 실험으로도 C 값을 얻을 수 있습니다.

위에서 언급한 물리 방정식은 소성 변형의 전량 이론이라고도 합니다.

가공경화 현상

일반적으로 사용되는 금속재료는 소성변형시 강도와 경도가 증가하는데, 소성 및 인성이 저하되는 현상을 가공경화 또는 냉간가공경화라고 한다. 가공 경화는 많은 스탬핑 공정에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 가소성의 감소는 블랭크의 추가 변형을 제한합니다. 가공 경화를 제거하기 위해 후속 공정 전에 어닐링 공정을 증가시켜야 하는 경우가 많습니다. 가공경화는 국부적인 불안정성과 주름에 대한 저항력을 향상시키는 긍정적인 측면도 있다.

재장전 연화 현상

냉간 소성 변형 후 재료가 역하중되면 재료의 항복 한계가 감소합니다. 즉, 이른바 역하중 연화 현상인 역하중에서 소성변형이 일어나기 쉽다. 백로딩 연화 현상은 특정 스탬핑 공정(예: 신축 굽힘)의 분석에 실질적으로 중요합니다.

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