Press 가공용 소재의 특성

Press 가공용 소재의 특성 * 프레스 가공용 재료 판금용 재료에는 그 용도에 따라 여러 가지가 있으며, 같은 종류의 재료라도 화학적 성분, 물리적 성질, 열처리 등에 따라 기계적 성질이 변하게 되므로 작업에 앞서 그 재료의 성질과 취급 방법을 충분히 알아야 한다. 일반적으로 판금에 많이 사용되는 재료에는 강판(열간 압연 박강판, 냉간 압연 강판, 띠강, 스테인레스 강판), 주성 도금 강판, 아연 도금 강판, 구리판, 황동판, 인청 동판, 양백판, 알루미늄판, 알루미늄 합금판 등이 사용된다. 금속 판재의 치수는 보통 (두께)×(폭)×(길이)로 표시하며, 두께는 ㎜ 또는 인치(in) 단위의 숫자로 표시한다. 그러나 판금에 사용되는 얇은 판재는 와이어 게이지로 호칭하는 관례가 있다. 와이어 게이지에는 B. W. G., S. W. G., B. G.등이 있고, 두꺼운 판에는 B. W. G.(Birmingham wire gauge)가 많이 사용되고 있다. 1. 열간 압연 강판 (1) 열간 압연 연강판 및 강대 일반 구조용강에 비해서 연하므로 가공하기 쉽고, 디이프 드로오잉에 적합한 것도 있으며, 표면 상태를 중요시 할 필요가 없는 판금 부품에 쓰인다. (2) 열간 압연 박강판 이것은 KS나 JIS에는 두께 3㎜미만으로 규정되어 있으나, 메이커에 따라서는 두께 6.35(1/4” )까지를 박강판이라 부르는 메이커도 있어 반드시 규격품과 일치하지는 않는다. 각 메이커에서 만들고 있는 박판(얇은 판재)의 성질은 프레스 가공의 입장에서 볼 때 성형 보다 강도를 위주로 한 것. 드로오잉 가공에 적합한 것(성형성이 어느 정도 높은 것). 및 디이프 드로오잉에 적합한 것(고도의 성형성을 갖는 것)으로 분류하여 이것을 선정의 기준으로 삼고 있다. (3) 자동차용 열연 강판 자동차 부품도 최근에는 엔진부를 제외한 대부분이 강판 프레스 제품으로 되어 있다. 강판은 판 두께가 보통 12㎜이하의 것으로, 프레스 가공으로 하기 때문에 가공성이 중요시 되며, 또 반복 응력에 잘 견디기 위해서는 피로 강도가 높은 것이 요구된다. 종전의 자동차용으로 사용된 강재는 인장 강도가 30㎏/㎟~45㎏/㎟의 것이 많이 사용되었으나 차체의 경량화, 강도의 향상을 기하기 위해 인장 강도가 50㎏/㎟를 넘는 강재가 사용되고 있다. 2. 냉간 압연 강판 (1) 냉간 압연 강판 및 강대 열간 압연 후 산으로 씻고, 다시 상온에서 판 두께의 40% 이상의 냉간 압연을 하여 연화 한 재료로서, 표면이 깨끗하고 변형이 없으며 품질이 균일하고 연신율이 크므로 자동차 차체 등의 드로오잉에 많이 쓰인다. (2) 아연 도금 강판 열간 압연 강판에 아연을 도금한 것으로서, 보통 함석판이라 부른다. 주석 도금 강판(양철판)에 비하여 염분에 약하나, 가격이 저렴하고 녹이 잘 슬지 않아서 각종 기구, 건축 재료 등에 사용된다. (3) 주석 도금 강판 보통 양철판이라 하며, 이것은 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판에 주석을 도금한 것으로서, 내식성이 좋고 특히 유독 물질을 만들지 않으며 표면이 깨끗하므로 통조림 통의 재료로 많이 쓰이고, 그밖에 여러 가지 용기, 공업용품에 많이 이용된다. (4) 연마 특수 띠강 이것은 공구강, 합금강 등의 열간 압연 강판을 냉간 압연하여 제조한 것으로서, 표면이 깨끗하고 두께가 균일하여 냉간 압연 강판과 같은 정도의 가공을 할 수 있다. (5) 스테인레스 강판 스테인레스 강판에는 열간 압연판과 냉간 압연판이 있으며, 변형시키는 데 큰 힘이 들기는 하나 성형성이 좋아서 각종 공업용품에 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인레스강을 대별하면 마르텐사이트계, 페라이트계 및 오오스테나이트계의 3종류로 분류된다. 이 중에서 프레스 가공에 사용되는 것은 SUS 430으로 대표되는 페라이트계와 SUS 304로 대표되는 오오스테나이트계의 2종이다. SUS 430은 기계적 성질이 연강과 성형성이 거의 같으나 SUS 304는 연신율이 많고 가공 경화성이 높기 때문에 성형성은 연강보다 우수하다. 그러나 가공 경화가 크기 때문에 여러 공정을 요하는 디이프드로오잉에서는 중간 풀림이 필요하게 되며, 또 스프링 백이 많고 형상이 나쁘기 때문에 이점에 주의해야 한다. 3. 구리 및 구리 합금판 (1) 동판(구리판) 동판은 전연성(展延性)이 좋고 가공하기 쉬우며, 또한 전기 및 열전도도가 좋고 내식성도 비교적 좋으므로, 공업용이나 일반 생활용품에 널리 사용된다. ① 타프피치 동판 : 산화 환원 정련한 주괴를 압연한 것으로, 전기열의 전도성이 우수하고 전연성, 드로오잉 가공성, 내식성, 내후성이 좋다. 전기 부품, 증류 솥, 건축용, 화학 공업용, 기물 등. ② 인탈산 동판 : 산화 환원 후 인으로 탈산한 주괴를 압연한 것으로, 타프피치 동판에 비해 용접성이 좋다. (2) 황동판 황동은 구리와 아연의 합금으로서 보통 놋쇠라고도 부르며, 기계적 성질이 좋고, 내식성 및 가공성이 좋다. 대표적인 것은 7:3 황동과 6:4 황동이다. 전자는 연하여 드로오잉 가공에 사용되고, 후자는 강하므로 절단 가공에 사용된다. (3) 특수 황동 황동에 다른 원소를 첨가하여 기계적 성질을 개량하던가 또는 절삭성을 개량한 것을 말한다. 황동에 첨가하는 원소에는 주석, 규소, 알루미늄, 철, 망간, 니켈, 납 등이 사용된다. ① 연입 황동판 : 황동판에 납을 0.4~3.0% 넣은 것을 일반적으로 많이 사용한다. 보통 황동판보다 전연성(展延性)은 떨어지나, 피사성은 좋으므로 블랭킹 가공에 적합하며, 그다지 강도를 요하지 않는 시계, 계기의 기어, 캠 등에 사용된다. ② 네이벌 황동판 : 황동에 소량(少量)의 주석을 첨가하면 경도 및 인장 강도가 증대하여 연신율은 감소한다. 6:4 황동에 1% 정도의 주석을 첨가한 것이 네이벌 황동이다. 이것은 보통 황동에 비해 경도나 인장 강도가 우수하며, 특히 내식성이 양호하다. (4) 인청 동판 구리와 주석의 청동에 소량의 인을 첨가한 합금판이며 동판, 황동판에 비해서 인장 강도가 크고 내식성이 우수하며, 블랭킹 가공은 용이하나, 압연에 의한 가공경화나 방향성이 심하므로 벤딩, 드로오잉 가공을 할 때는 풀림 재료를 사용하거나 벤딩 반지름을 크게 한다. 인청 동판은 내식성, 내피로성이 좋으므로 내식성을 필요로 하는 부품을 비롯하여 작은 깅, 판스프링, 전기 부품 등에 널리 사용되고 있다. 다만, 고성능의 스프링 재료를 필요로 할 경우는 스프링 인청동판이 사용된다. 4. 니켈-구리 합금판 (1) 양백판 황동에 니켈을 첨가한 것으로, 니켈량이 많이 함유된 것은 은백색, 적은 것은 황색을 띤 회색이며 광택이 아름답고 변색하지 않으며 더욱 가공성이 풍부한 것으로 양식기, 장식류, 건축물, 가구 등의 장식품 또는 악기, 계측기, 의료 기계 등에 쓰인다. (2) 스프링용 양백판 광택이 아름답고 전연성, 내피로성, 내식성이 좋다. 특히 저온으로 풀림(어닐링)한 것으로 고성능 스프링재에 적합하다. 계전기용 스프링, 전기 기기용 스프링, 계측기용 스프링 등에 사용된다. 5. 알루미늄판 및 알루미늄 합금판 알루미늄 및 그 합금판을 일반적으로 분류하면 알루미늄판, 내식 알루미늄 합금판, 고력 알루미늄 합금판 및 고력 알루미늄 합금 접합판의 4종류로 나위어 진다. (1) 알루미늄판 알루미늄판은 다른 금속에 비해 비중이 매우 작고 철의 약1/3이며, 연성과 전성이 풍부하고 연하여 상온 가공이 용이하다. 또 수분이나 공기 중에서 내식성이 좋으며, 이것은 표면 처리를 하므로써 더욱 향상된다. 알루미늄판은 건축용 재료, 가정 용기, 화학 공업용, 그밖에 강도를 그다지 필요로 하지 않는 기기 부품 등에 널리 사용된다. (2) 내식 알루미늄 합금판 알루미늄에 내식성을 가급적 떨어지지 않도록 소량의 구리나 그 밖의 원소를 첨가하여 높인 것이며, 이것을 8종류로 규정하고 있다. 건축용 재료, 취사 도구 등 내식성과 어느 정도의 강도를 필요로 하는 부품에 사용된다. (3) 고력 알루미늄 합금판 알루미늄에 구리나 그 밖의 합금 원소를 첨가한 것이며, 내식성은 떨어지나 담금질한 것은 강도가 크다. 항공기 등의 경량으로 큰 강도를 필요로 하는 것에 사용된다. (4) 고력 알루미늄 합금 접합판 고력 알루미늄 합금판의 내식성을 높이기 위하여 판 표면에 내식성이 좋은 알루미늄에 알루미늄 합금을 붙인 것이며, 항공기용으로 많이 사용되고 이것을 3종류로 규정하고 있다.