소성가공: 정밀도와 생산성, 두 마리 토끼를 잡는 방법

소성가공에 대해 알아보세요

소성가공(塑性加工)이란 제품 형상의 틀에 가공 소재를 넣고 외력을 가해 원하는 형상과 물성을 갖는 부품 및 제품을 만드는 제조 기술입니다. 물체의 가소성(고체가 외부에서 탄성 한계 이상의 힘을 받아 형태가 바뀐 뒤 그 힘이 없어져도 본래의 모양으로 돌아가지 않는 성질)을 이용한 것인데, 다른 가공 기술보다 생산성이 매우 높고 최종 제품의 강도가 뛰어나며 표면 품질이 우수합니다. 소성가공은 금속 소재뿐만 아니라 세라믹, 유리 등 다양한 소재에도 적용될 수 있습니다. 각 소재의 특성과 목적에 따라 적절한 소성가공 방법이 선택되며, 이를 통해 원하는 물성과 형태를 가진 제품을 얻을 수 있습니다.

소성가공의 특징은?

• 주조에 비해 성형되는 치수가 정확합니다.
• 정확한 치수의 제품을 대량생산할 수 있습니다.
• 금속의 결정 조직을 개량하므로 주조, 절삭 가공에 비해 강한 성질을 얻을 수 있습니다.
• 절삭가공과 같이 칩이 발생하지 않고 재료의 사용률 또한 높습니다.
• 깨끗한 가공면과 균일한 품질 확보가 가능합니다.
• 소재의 가공성 확보를 위해 온도에 따라 냉간・열간 상태에서 성형합니다.
• 수리가 다른 가공법에 비해 용이합니다.

소성가공의 종류는 어떤 것이 있을까요?

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서 제공하는 소성가공 서비스의 세부 가공방식은 다음과 같습니다.

압출

금형에 소재를 넣은 후 압력을 가해 봉・파이프・프로파일 형상의 제품을 연속 생산하는 기술입니다. 1회 공정만으로 제품을 생산하며 소재와 금형 간의 마찰이 성형품의 품질을 크게 좌우하는 것이 특징입니다. 재료 변형 저항이 작은 고온에서 주로 진행하며 주로 알루미늄과 동, 티타늄, 강재에 적용됩니다. 캐파에서 제공하는 압출의 세부 가공방식은 분말 압출, 직접 압출, 간접 압출, 충격 압출, 정수압 압출로 구분됩니다.

인발

경사면으로 제작된 구멍을 지닌 금형에 일정한 단면의 긴 소재를 넣은 후 잡아당겨 단면 형상의 봉재나 파이프를 생산하는 기술입니다. 동일한 단면 제품을 생산하는 데 적합하고 정확한 치수를 요구하는 선재나 관재 제작에 많이 쓰입니다. 캐파에서 제공하는 인발의 세부 가공방식은 봉재, 관재, 선재, 딥드로잉(판재)입니다.

압연

회전하는 두 개 롤 사이에 소재를 넣고 롤 사이의 압착을 이용해 소재의 두께나 단면을 변형시키는 부피 성형 가공입니다. 절삭 가공보다 재료 손실이 적고 치수와 재질이 균일한 제품을 대량 생산할 수 있는 기술입니다. 대표적으로 자동차 차체, 가전용 판재 코일, 선박용 후반 제품 등에 활용됩니다. 공정 온도에 따라 소재를 가열하지 않고 상온에서 압연하는 냉간 압연과 소재를 가열한 뒤 제조하는 열간 압연으로 나뉩니다.

특수성형

캐파에서의 특수성형은 압력매체 성형, 점진 성형, 고속・고에너지 성형을 포괄하는 공법으로 칭합니다. 압력매체 성형은 액체, 기체, 고무 등과 같은 압력 매체를 이용하여 소재에 균일한 변형량을 부가해 제품을 성형하는 기술로 그 종류로는 액압 성형, 기압 성형, 고무 성형이 있습니다. 점진 성형은 성형 툴에 의해 피가공재를 점진적으로 변형시켜나가며 원하는 형상을 구현하는 기술로 소품종 유연 생산에 적합합니다. 고속・고에너지 성형은 고압을 고속으로 작용시켜 생긴 순간적인 고에너지를 이용하는 것으로 폭발 성형, 전자기 성형 등이 있습니다.

단조

금속 재료를 두드리거나 눌러 주조 시 발생한 기공, 편석, 파이프, 과대조직 같은 조직의 결함을 개선하여 일정한 형체를 만드는 가공으로 가장 오래된 성형 기술에 속합니다. 각종 금속 소재를 다양한 크기와 형상의 제품으로 성형할 수 있고 제품의 기계적 특성 향상을 통해 후가공・기계 가공을 최소화합니다. 자동차, 선박, 전자제품 등 거의 모든 산업의 부품 성형에 활용되는 기술입니다. 단조의 세부 가공방식으로는 자유 단조, 형 단조, 열간 단조, 온간 단조, 냉간 단조가 있습니다.

전조

전조는 틀 사이에 소재를 넣고 상온에서 소성 변형시켜 원하는 모양으로 만드는 가공 방식을 말합니다. 전조에 사용되는 틀은 금형강, 베어링강, 합금공구강 등으로 만들어집니다. 주로 나사나 기어를 만드는데 이용되며 특히 전조를 통해 만들어진 나사가 절삭을 통해 만들어진 나사보다 정밀도가 더 높고 체결력 또한 우수합니다. 전조의 세부 가공방식은 볼 전조, 원통 롤 전조, 기어 전조, 나사 전조로 구분됩니다.