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소성가공 이란
소성 가공은 기계적 힘을 가하여 플라스틱 재료를 성형하고 성형하는 과정을 말합니다. 이는 사출성형, 중공성형, 열성형, 압출 등 다양한 방법을 통해 수행할 수 있습니다. 이러한 공정에는 플라스틱을 가단성 상태로 가열하고 모양을 만든 다음 원하는 형태로 냉각 및 응고시키는 과정이 포함됩니다. 플라스틱 가공은 포장, 자동차 부품, 가정용품 등 다양한 제품을 만드는 데 사용됩니다.
소성변형 이란
소성 변형은 탄성 한계보다 큰 하중을 받을 때 발생하는 재료의 모양이나 크기의 영구적인 변화를 말합니다. 즉, 재료가 탄성 한계 이상으로 늘어나거나 압축되면 하중을 제거해도 원래 모양으로 돌아오지 않습니다. 이러한 유형의 변형은 재료가 탄성 한계 내에서 발생하는 탄성 "반동"이 아니라 분자의 "소성 흐름"을 겪었다고 하기 때문에 소성 변형이라고 합니다.
소성 변형은 온도, 하중 속도, 재료의 미세 구조 등 다양한 요인에 의해 발생할 수 있습니다. 금속과 같은 일부 재료는 파손되기 전에 상당한 양의 소성 변형을 보이는 반면, 세라믹과 같은 다른 재료는 소성 변형이 거의 없고 부서지기 쉽습니다.
소성가공 재료의 성질
소성 가공에 사용되는 재료는 다양한 공정에 적합하도록 특정 특성을 가져야 합니다. 주요 속성 중 일부는 다음과 같습니다.
- 가소성: 재료는 기계적인 힘을 받았을 때 형태가 형성될 수 있어야 합니다.
- 연성: 재료가 깨지지 않고 소성 변형을 겪을 수 있어야 합니다.
- 열 안정성: 재료는 고온에 노출될 때 기계적 특성과 형태를 유지할 수 있어야 합니다.
- 내충격성: 재료는 충격을 견딜 수 있어야 하며 갈라지거나 깨지지 않아야 합니다.
- 내화학성: 재료는 화학적 공격에 대한 내성이 있어야 하며 시간이 지나도 열화되지 않아야 합니다.
- 비용 효율적: 재료는 상대적으로 저렴하고 쉽게 구할 수 있어야 합니다.
- 재활용 가능하고 환경 친화적: 재료는 재활용하기 쉬워야 하며 환경에 부정적인 영향을 미치지 않아야 합니다.
소성 작업에 사용되는 일반적인 재료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 폴리염화비닐(PVC)이 있습니다.
응력과 변형율
소성 가공의 맥락에서 응력 및 변형은 재료에 외부 하중이 가해질 때 발생하는 힘과 변형을 의미합니다.
응력은 재료의 단위 면적당 적용되는 힘이며 일반적으로 파스칼(Pa) 또는 제곱인치당 파운드(psi) 단위로 측정됩니다. 응력은 인장(당김) 또는 압축(미는)일 수 있습니다.
변형률은 적용된 응력에 대한 변형 또는 재료의 모양 또는 크기 변화의 양입니다. 일반적으로 원래 치수에 대한 치수 변경 비율로 측정되며 일반적으로 소수 또는 백분율로 표시됩니다.
재료에 하중이 가해지면 응력과 변형이 모두 발생합니다. 응력과 변형 사이의 관계는 재료의 탄성 계수 또는 영 계수로 설명됩니다. 이것은 탄성 변형에 대한 재료의 저항을 측정한 것으로 일반적으로 파스칼(Pa) 또는 제곱인치당 파운드(psi) 단위로 측정됩니다.
소성 가공의 경우 재료는 일반적으로 소성 변형을 유발하는 높은 응력을 받습니다. 즉, 하중이 제거될 때 재료가 원래 모양으로 돌아오지 않습니다.
요약하면 응력과 변형률은 소성 가공의 두 가지 핵심 개념이며 응력은 단위 면적당 가해지는 힘이고 변형률은 해당 응력에 반응하여 발생하는 변형량입니다. 응력과 변형의 관계는 재료의 탄성 계수에 의해 결정되며 소성 가공용 재료를 선택할 때 중요한 특성입니다.
재결정
재결정화는 특히 금속 합금에서 소성 변형 중에 재료에서 발생하는 프로세스입니다. 변형된 재료 내에 결함이 없는 새로운 결정이 형성되는 것을 말합니다. 이 새로운 결정은 원래의 변형된 결정보다 더 규칙적인 원자 구조를 가지므로 재료의 기계적 특성이 향상될 수 있습니다.
소성 변형 동안 금속 결정의 격자 구조가 왜곡되고 전위와 같은 결함이 도입됩니다. 금속이 변형되면 결함이 상호 작용하고 움직이기 시작하여 결국 결함이 없는 새로운 결정이 형성됩니다. 이 과정을 재결정화라고 하며, 재료의 강도, 연성 및 인성을 증가시킬 수 있습니다.
재결정화 온도로 알려진 특정 온도로 가열한 다음 해당 온도에서 변형시켜 금속 합금에서 재결정화를 유도할 수 있습니다. 이 공정은 열간 가공 또는 열간 성형으로 알려져 있으며 더 나은 최종 미세 구조를 얻을 수 있어 최종 제품의 기계적 특성이 더 좋아집니다.
재결정화는 냉간 가공 중에도 자연적으로 발생할 수 있지만 그 결과 결정립 크기는 일반적으로 더 작고 열간 가공의 경우만큼 기계적 특성이 개선되지 않을 수 있습니다.
요약하면, 재결정화는 특히 금속 합금에서 소성 변형 중에 발생하는 과정입니다. 이는 변형된 재료 내에서 결함이 없는 새로운 결정의 형성을 말하며 강도, 연성 및 인성을 증가시킬 수 있습니다. 재결정화 온도로 알려진 특정 온도로 재료를 가열한 다음 해당 온도에서 변형시켜 유도할 수 있습니다.
열간가공과 냉간가공
열간 가공 및 냉간 가공은 서로 다른 온도에서 금속 합금을 형성하고 형성하는 소성 가공의 두 가지 방법입니다.
열간 성형이라고도 하는 열간 가공은 금속 합금이 가열된 상태 또는 "뜨거운" 상태에 있는 동안 성형하는 공정을 말합니다. 금속은 금속 내에서 결함이 없는 새로운 결정이 형성될 수 있는 온도인 재결정 온도보다 높은 온도로 가열됩니다. 열간 가공은 금속이 더 쉽게 변형될 수 있도록 하며, 재결정화 중에 형성되는 결함 없는 새로운 결정은 강도 및 연성과 같은 향상된 기계적 특성을 가진 최종 제품을 생성합니다.
일반적인 열간 가공 방법에는 단조, 압연, 압출 및 스탬핑이 포함됩니다. 이러한 방법은 가열된 상태에서 금속을 성형하기 위해 기계적인 힘을 가하는 것을 포함합니다.
한편, 냉간 성형이라고도 하는 냉간 가공은 금속 합금이 "차가운" 또는 실온 상태에 있는 동안 성형하는 공정을 말합니다. 금속은 가열되지 않으며 일반적으로 굽힘, 드로잉 또는 스탬핑과 같은 기계적 힘을 가하여 변형됩니다. 냉간 가공은 강도와 경도는 향상되지만 연성은 감소하는 최종 제품을 만듭니다.
기계적 특성을 개선하는 데 필요한 냉간 가공의 양은 합금 및 원하는 최종 특성에 따라 다릅니다. 냉간 가공은 또한 변형 경화를 유발할 수 있는데, 이는 결정 격자에 결함이 도입되어 경도와 강도가 증가하는 것입니다.
요약하면, 열간 가공 및 냉간 가공은 서로 다른 온도에서 금속 합금을 형성하고 성형하는 소성 가공의 두 가지 방법입니다. 열간 가공은 금속 합금이 가열된 상태에서 성형하는 공정이며 기계적 특성이 개선된 최종 제품을 생성하는 반면, 냉간 가공은 금속 합금이 "차가운" 또는 실온에 있는 동안 성형하는 공정입니다. 강도와 경도는 향상되지만 연성은 감소하는 최종 제품이 됩니다.
소성가공의 종류
| 압연가공 | 압연은 기계적 성질을 개선하기 위해 고온(열간 압연) 또는 강도와 경도를 향상시키기 위해 저온(냉간 압연)에서 성형 및 성형하기 위해 재료를 롤러에 통과시키는 소성 가공 방법입니다. 연성. |
| 압출가공 | 압출은 열과 압력을 사용하여 재료를 다이를 통해 밀어 파이프, 프로파일 또는 필라멘트와 같은 연속적이고 균일한 모양을 만드는 소성 가공 방법입니다. |
| 인발가공 | 드로잉은 일반적으로 와이어 또는 시트와 같은 재료를 다이를 통해 당겨 단면적을 줄이고 길이를 늘리는 소성 가공 방법입니다. 이 프로세스는 강도를 향상시키기 위해 실온 또는 저온 조건에서 수행됩니다. 경도는 있지만 연성은 감소합니다. |
| 프레스가공 | 프레스는 재료를 금형에 넣고 고압으로 성형하는 소성 가공 방법으로, 고온 또는 저온에서 수행할 수 있으며 복잡한 모양과 크기의 부품을 생산하는 데 일반적으로 사용됩니다. |
| 단조가공 | 단조란 재료를 가열한 상태에서 압축력을 가하여 성형하는 소성가공법으로 복잡한 형상의 부품을 생산하는데 사용되며 강도가 높고 표면조도가 양호하며 일반적으로 산업 및 항공 우주 부품 생산. |
| 전조가공 | 폼 롤링은 특정 형상과 프로파일을 가진 롤러 사이에 재료를 통과시켜 원하는 형상을 만드는 소성 가공 방법으로, 일반적으로 복잡한 형상과 정확한 치수의 부품을 생산하는 데 사용되며 기어 생산에 일반적으로 사용됩니다. , 베어링 및 기타 기계 부품. |
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