항공(비행기)에서 판금 가공 상식..... 알루미늄 합금의 절곡에 대하여..

[조용범]

항공상식 2편: 판금 가공

1. 판금가공이란?
 

• 금속 재료를 그 형태에 따라 구분할 경우, 박판(Sheet), 후판(Plate), 봉재(Bar), 파이프(Pipe), 튜브(Tube) 등으로 구분할 수 있다.
• 판금 가공이란 위에서 구분한 재료 중 박판을 가공하는 공정을 말하며 일반적으로 항공기 제작에서 가장 많이 사용하는 중요한 가공 공정이다.
• 박판(Sheet)이라 함은 두께가 0.125inch(3mm) 이하인 판재를 말하며, 두께가 그 이상인 판재를 후판(Plate)으로 구분한다.
• 판금가공은 주로 절단, 성형, 열처리, 표면처리의 순서로 이루어지는 것이 일반적 가공순서이며 이중 열처리와 표면처리는 별도의 특수 공정이며 개인이 수행하기는 어려운 부문이므로 나중에 별도로 논하기로 하고 여기서는 초경량기 제작, 수리에 필수적인 성형 부분만을 다루기로 한다
   

2. 알루미늄 합금 성형                              
 

• 항공기에서 가장 많이 사용하는 재료가 알루미늄 합금이므로 우선 알루미늄 합금의 성형에 대하여 다루어 보기로 한다.
• 알루미늄 합금은 재질 및 열처리 조건에 따라 그 강도 및 성질이 달라 성형 방법도 다르게 되므로 이에 유의하여야 한다.
• 통상 항공기 제작 과정에서의 성형은 "0" Condition(풀림 처리상태)의 재료를 사용하여 성형하며 성형 후 열처리를 통하여 고 강도의 "T3, T4, T6" Condition으로 만들어 주게 된다.
• 그러나 개인이 작업할 경우는 이러한 복잡한 공정을 수행할 수 없으므로 미리 열처리가 된 "T" condition의 재료를 사용하여 성형을 하여야 하며 이로 인한 제약이 따르게 된다.
• 판금에서의 성형 방법은 크게 다음과 같이 구분할 수 있다
  - 절곡 성형(Break forming) : 가장 단순한 성형 방법으로 판재를 직선으로 구부리는 작업.
  - 인장 성형(Stretch forming) : 3차원 형상을 갖는 Die위에서 판재를 잡아 늘려 형상을 갖도록 성형.
  - Drop Hammer forming : 복잡한 형상을 갖는 부품의 제작에 사용되는 방법으로 대형 hammer press에서 Die를 이용하여 충격으로 성형하는 방법
  -프레스 성형: Rib등을 만들 때 사용하는 가장 일반적 방법으로 숫(Male) Die와 고무판을 사용하여 프레스에서 성형하는 작업으로 일명 Rubber Die forming이라고도 한다
• 이상 많이 쓰이는 성형법에 대해 간단히 알아 보았으나 이외에도 많은 성형법이 사용되고 있다
• 그러나 개인이 사용할 수 있는 성형법은 장비등의 문제로 절곡 성형 정도로 제한이 되게 된다.
• 그러므로 "T" condition의 재료를 절곡 성형해야 할 때의 유의사항에 대해 집중적으로 알아보기로 한다
   

  가. 굽힘 반경(Bend Radius)

• 알루미늄 합금은 열처리하였을 때 그 강도가 일반 철판의 두 세배에 달할 정도로 강하게 된다
• 재료가 강해지면 그만큼 취성(깨지기 쉬운 성질)도 높아지게 되어 절곡 작업시 굽힘 부위에 균열이 생기기 쉽게 된다.
• 이때 균열을 방지하려면 굽힘 부위가 둥글게 되도록 하여야 하는데 그 둥근 부위의 반지름을 굽힘 반경이라고 한다.
• 재질 및 condition에 따라 굽힘 반경은 달라지게 되며 아래 표는 최소 굽힘 반경을 보여준다.
  

[곽문철]

감사합니다