프로파일 블랭킹에 대한 궁극적인 가이드

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프로파일은 판금 부품의 중요한 원료 중 하나입니다. 판금에 사용되는 일반적인 프로파일은 앵글, 채널, I-빔 및 원형, 플랫 바, 튜브 등입니다. 생산 기업의 다양한 가공 장비에 따라 다양한 절단 방법이 있습니다 다른 프로필 가장 널리 사용되는 블랭킹은 톱질 블랭킹과 펀칭 블랭킹입니다.

프로필 절단

톱질은 톱니의 절단 움직임을 통해 공작물의 재료 또는 절단 및 홈을 절단하는 가공 방법이며 톱질하는 동안 힘을 가하는 다양한 방법에 따라 수동 톱질과 기계 톱질로 나눌 수 있습니다. 그것은 사용되는 톱날의 다른 종류에 따라 밴드 톱, 디스크 톱 및 마찰 톱으로 나눌 수 있습니다.

수동 톱질

수동 톱질은 금속 재료(또는 공작물)를 손 톱질로 분할하는 방법 중 하나이며, 핸드 톱은 주로 톱 활과 톱날의 두 부분으로 구성됩니다.

톱 활은 톱날에 장력을 가하는 데 사용됩니다. 아래 그림과 같이 고정 및 조정의 두 가지 유형이 있습니다. 톱날은 일반적으로 침탄 강으로 냉간 압연되지만 열처리로 경화 된 탄소 공구강 또는 합금강으로도 만들어집니다. 일반적으로 사용되는 톱날은 길이 300mm(두 설치 구멍 사이의 길이), 너비 12mm, 두께 0.8mm입니다.

1. 톱니의 선택

수동 톱질 가장 중요한 도구는 톱니이며 톱니 피치는 인치당 톱니 수(25.4mm) 길이에 따라 결정되며 거친, 중간, 가는 3가지 종류로 나뉩니다. 다양한 유형의 톱니를 선택하여 다양한 재료 프로파일, 파이프 피팅, 재료 아래의 판 재료 절단을 완료할 수 있습니다. 톱니 유형의 선택은 톱질할 재료의 기계적 특성과 두께를 기반으로 합니다(아래 표 참조).

톱니의 종류와 선택 범위

톱니형	톱니 수n(n/25.4mm)	적용 범위
조잡한 중간 괜찮은	14~18 22~24 32	연강, 황동, 알루미늄, 순동, 주철, 플라스틱 및 기타 재료 절단 중경도 강철, 두꺼운 벽 동관 절단 얇은 판금, 얇은 벽의 튜브 및 단단한 재료

일반 톱날은 다음 재료 톱질의 중간 경도에 가장 잘 사용됩니다. 가는 톱니 톱날을 사용할 때 단단한 재료를 톱질하거나 코팅된 다이아몬드 톱날 톱날 유리, 세라믹, 경화 강철을 사용하고 전면 끝을 사용할 때 톱질을 시작합니다. 톱날을 면의 가장자리에 대고 재료 표면 경사각 α는 약 15°이며 동시에 3개의 톱니가 재료와 접촉하는지 확인합니다. 시작하는 톱의 크기를 정확하게 만들기 위해 먼저 왼쪽 엄지손가락을 사용하여 톱날의 측면에 기대어 안내를 제공하고 짧은 거리에 대한 가벼운 압력을 앞뒤로 밀고 당겨서 톱을 만들 수 있습니다. 먹기 쉬운 칼날은 아래 그림을 참조하십시오.

2. 다양한 공작물의 절단 방법

자르는 방법이 다릅니다 다양한 프로파일 절단용, 또는 요구 사항이 다른 동일한 프로파일을 톱질할 때 사용합니다.

• 바 톱질

필요한 톱질 바 톱질 표면이 평평한 경우 처음부터 끝까지 연속적으로 톱질해야 합니다. 요구 사항이 높지 않으면 톱질 할 때 방향을 여러 번 변경할 수 있으므로 특정 각도 후에 막대 재료를 다시 톱질 할 수 있으므로 톱질 표면이 작아지기 때문에 톱질하기 쉽고 효율성이 개선.

• 파이프 톱질

톱질 파이프가 항상 끝까지 톱질 할 수는 없습니다. 그렇지 않으면 치아가 붙어 있고 부서지기 쉽습니다. 올바른 톱질 방법은 다음과 같습니다. 튜브 재료를 톱질 할 때 푸시 톱의 방향을 따라 튜브 재료가 적절하게 회전합니다. 각도 다음 톱, 튜브가 몇 방향 이상, 각 방향을 통해 내벽 수 있습니다.

• 박판재 절단

얇은 판 재료를 톱질하는 것은 톱의 넓은 측면에서 가능한 한 멀리 떨어져 있어야합니다. 판 재료의 좁은면에서만 아래로 톱질 할 때 사용 가능한 두 개의 보드 클램핑, 나무를 함께 사용하여 톱니가 걸림을 방지하지만 또한 다음 그림 (a)와 같이 판재의 강성을 향상시켜 톱질 시 떨림 현상이 발생하지 않도록 합니다. 얇은 보드 재료를 벤치 바이스에 직접 고정하고 그림과 같이 톱니의 치핑을 방지하기 위해 얇은 보드와 접촉하는 이의 수가 증가하도록 측면 대각선 푸시 톱에 핸드 톱을 사용할 수도 있습니다. 아래 (b).

• 평강 톱질

깔끔한 이음새를 얻으려면 평평한 강철을 톱질해야 톱 아래의 평평한 재료의 넓은 쪽에서 톱질 깊이가 얕고 톱날이 치아와 톱날을 막거나 손상시키지 않아야합니다.

• 각도 및 채널 절단

절단 각도 및 채널 강철은 2면(또는 3면)에서 사용해야 하지만 평면에서 각 톱은 클램핑 위치를 변경해야 합니다.

기계 톱질

수동 톱질 외에도 일반적으로 사용되는 톱질 도구는 손 톱, 고속 및 저속 원형 톱, 마찰 톱, 금속 밴드 톱 및 활 진자 톱은 일반적으로 기계식 톱입니다. 다음 그림 (a), (b), ( c) 일반적으로 사용되는 휴대용 바람 톱, 연삭 휠 절단기 및 활 절단기 및 기타 절단 장비 모양입니다.

위에서 언급한 톱질 장비는 프로파일의 언더커팅뿐만 아니라 다른 금속 재료의 커팅에도 사용할 수 있습니다. 재료를 절단할 때 일반적으로 절단된 재료의 성질과 크기에 따라 선택하여 사용할 수 있습니다.

프로파일 펀칭 및 절단

생산에서 앵글 강, 채널 강 및 기타 프로파일 및 특수 프로파일의 절단은 일반적으로 톱질 또는 밀링과 같은 기계적 가공 방법에 의해 보장되지만 부품 생산 배치가 더 크고 다양성이 많을 때 전통적인 기계 가공 이 방법은 낮은 생산 효율성으로 인해 경제적 효율성 향상에 도움이되지 않으며 프로파일 펀칭 다이 가공에 더 많은 고려가 주어집니다.

프로파일 블랭킹 처리의 특징

프로파일 처리의 대부분은 단면 펀칭이고 펀칭력이 불균형하며 재료와 펀치 모두 오프셋 힘을 받기 때문에 펀치가 쉽게 파손되거나 재료 및 균열이 편향됩니다. 다이가 측면 추력을 받는 동안 펀칭되는 프로파일도 반력을 받기 때문에 프로파일 펀칭 시 큰 뒤틀림력이 발생하여 작업의 안전에 영향을 미칩니다.

프로파일 펀칭 다이의 설계

프로파일 펀칭 금형 가공의 이러한 특성을 고려하여 프로파일 펀칭 금형을 설계할 때 펀칭 횡력의 영향을 충분히 고려하고 이 횡력의 영향을 최대한 제어하거나 제거해야 하며, 일반적으로 취하는 조치는 다음과 같습니다. 공작물 및 볼록 다이용 블록 설정 전단의 횡력의 영향을 효과적으로 상쇄하기 위해) 또는 펀칭 전에 컷오프 다이와 스토퍼가 먼저 단단히 부착되거나 다이가 단단히 고정되도록 다이의 비 작업 가장자리의 길이를 부분적으로 연장합니다. 절단에 의해 생성 된 오프셋 힘을 상쇄하고 다이의 수명과 절단 공작물의 품질을 보장하기 위해 연장 된 부분에서 오목한 다이에 부착됩니다.

펀칭 및 절단 시 프로파일의 가능한 뒤틀림을 방지하기 위해 펀칭 품질과 작업자의 안전에 영향을 미칩니다. 프레스 플레이트의 사전 프레싱 및 언로딩 장치는 다이에 설치됩니다.

프로파일 펀칭 중 횡력의 영향을 제어하거나 제거하기 위해 다이는 일반적으로 폐쇄 구조를 채택하므로 절단 나이프의 횡력이 폐쇄 구조에서 더 잘 균형을 이루고 펀칭 중 프로파일 뒤틀림 경향이 감소합니다.

일반적으로 사용되는 프로파일 펀칭 다이 구조

다음 그림은 생산에서 일반적으로 사용되는 앵글 커팅 다이를 보여줍니다. 절단시 각도가 휘는 것을 방지하기 위해 압력판의 예압 및 언로딩은 스프링과 고무로 만들어져 작동의 안정성과 안전성을 보장합니다. 상부 및 하부 다이는 가이드 기둥에 의해 안내되고 상부 및 하부 절단 칼은 측면 추력을 견디기 위해 차단됩니다.

작업시 블랭크는 브라켓(11)의 V자형 홈과 하부 누름판(9)을 따라 위치 결정 나사(6)로 보내집니다. 하부 압력판(9) 및 상부 절단 칼(12)은 각각 블랭크를 클램핑하고 상부 절단 칼(12) 및 하부 절단 칼(10)은 함께 앵글 강철의 절단을 완료한다.

상부 절단 칼 (12) 및 하부 절단 칼 (10) 작업 모서리 각도는 90 °를 취하고 양쪽에서 절단되어 점차 절단되어 펀칭력이 감소합니다. 하부 절단 칼(10)은 대칭적인 디자인으로 단면 모서리 마모가 있으며 180°회전이 가능합니다. 앵글 스틸 유형 재료 컷오프 다이 설계에서 프로필과 오목 다이 맞춤, 즉 오목 캐비티와 프로필 각도가 동일하고 볼록 다이가 각도를 포함하는 프로필보다 각도를 포함하는지 확인해야 합니다. 다음 그림 (a), (b), 유사하게 잘라낸 U자형 재료는 오목한 공동과 프로파일 각도가 동일하지만 볼록 다이 포함 각도가 90°보다 약간 작은지 확인해야 합니다[다음 참조 그림 (c)], 절삭 부하를 줄이고 단면 품질을 향상시키기 위해.

다음 그림은 U 자형 절단 다이의 또 다른 구조로 주로 두꺼운 재료(> 6mm)에 사용되며 절단 표면은 절단 조각에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 작업할 때 상단 금형 하강, 먼저 두 개의 디스크 나이프 2가 V 자형 홈의 양쪽에 강철을 채널 2 ~ 3mm 깊이, 상단 금형은 상단 가장자리 1과 하단 가장자리 3에 의해 계속 하강합니다. 다 자를 것입니다.

다음 그림은 앵글 스트라이크 커팅 다이의 구조를 보여줍니다.

이 다이에서 작업하기 전에 해머 헤드를 프레스 슬라이더의 해당 다이 생크 구멍에 설치해야 합니다. 작업시 V자형 홈에 앵글강을 넣고 프레스 슬라이더가 내려가면서 해머헤드가 상금형(1)을 치다가 그 위에 장착된 상형날(8)이 내려와 내려가면 절단 하부 다이 12의 하부 블레이드로 앵글 스틸을 절단할 수 있습니다.

다양한 두께의 앵글 스틸을 절단할 수 있습니다. 6mm 이하의 앵글 강철의 두께를 절단하고, 0.3 ~ 0.4 mm의 절단 간격 사이의 상부 및 하부 블레이드, 6 mm 이상의 앵글 강철의 두께를 절단, 0.5 ~ 1.0 mm의 절단 간격 사이의 상부 및 하부 블레이드.

마찬가지로 다이 펀칭으로 프로파일을 완성할 수도 있습니다. 프로파일 펀칭의 일반적인 가공 방법은 절단과 끝단 절단의 두 가지가 있지만 어떤 방법을 사용하든 클램핑 후 펀칭으로 가공합니다. 따라서 먼저 내측과 외측 오목형으로 프로파일을 클램핑한 다음 볼록형으로 절단하여 금형의 설계를 완료해야 합니다. 다음 그림은 프로파일 절단 다이의 구조를 보여줍니다.

아래 그림은 사각 튜브 프로파일의 엔드 커팅 다이를 보여줍니다. 사각 튜브 프로파일의 끝 절단과 사각 상자 모양 부품의 트리밍을 한 번에 완료할 수 있습니다. 작업시 프로필은 맨드릴 4에 장착되고 상형이 내려갈 때 슬라이더 3은 왼쪽 경사 쐐기 6에 의해 오른쪽으로 밀고 프로필의 왼쪽 절반은 V 자형 칼로 자릅니다. 가장자리 5, 오른쪽 경사 쐐기 6은 오른쪽 슬라이더의 V자형 칼날을 밀어 프로필의 다른 절반을 절단합니다. 이때 왼쪽 경사 쐐기가 접점에서 분리되어 원래 위치로 당겨집니다. 스프링 1. 슬라이더 3의 원래 위치는 스토퍼 2에 의해 위치 결정됩니다. 상부 다이가 올라간 후, 출구 핀 7을 눌러 손으로 맨드릴 4에서 프로파일을 빼냅니다. 칼날 5는 항상 기둥 사이를 안내 이동합니다. 8 및 맨드릴 4.

아래 그림 (b)는 그림 (a)에 표시된 프로파일을 절단하는 데 사용되는 타악기 절단 다이를 보여줍니다.

작업시 프로파일은 먼저 고정메스(2)와 가동메스(7) 내부에 배치되고 위치결정블록(3)은 절단 프로파일의 길이를 제어한다. 프레스 슬라이드의 하향 이동과 함께, 다이 핸들(8)은 프레스의 작동 스트로크 동안 가동 블레이드(7)를 아래쪽으로 밀어 고정 블레이드(2)와 마찰하여 프로파일을 절단한다.

어떤 종류의 펀칭 방법을 사용하든 프로파일 펀칭 다이의 설계는 여전히 펀칭 횡력과 펀칭 정확도에 대한 영향으로 인해 발생할 수 있는 변형을 제어하거나 제거하는 데 중점을 둡니다. 따라서 프로파일 펀칭 다이의 구조 및 취하는 조치는 프로파일 펀칭 다이의 설계에도 적용할 수 있습니다. 프로파일 단면은 일반적으로 프로파일보다 복잡하며 단면 구조가 다른 프로파일의 경우 절단 품질을 보장하기 위해 다이의 모양을 적절하게 설계해야 합니다. 아래 그림은 단면이 다른 펀칭 프로파일에 권장되는 다이 모양을 보여줍니다.

펀치 및 다이의 주요 고장 메커니즘

블랭킹은 금속 가공물을 펀칭할 때 1차 금속 스트립 또는 시트에서 제거하는 금속 생산 공정입니다. 제거되는 재료는 새로운 금속 공작물 또는 블랭크입니다. 기존의 금속 펀칭 공정으로 생성된 절단 밴드의 절단 표면은 부분적으로 각이지고 절단의 파단 영역에서 거친 모양이 나타납니다.

펀칭/블랭킹 작업 중 가공 부품(펀치 및 다이)의 거동은 가공 재료(두께, 인장 강도, 항복 강도)와 절삭날에 발생하는 응력에 대처하는 공구강의 능력에 따라 달라집니다.

펀치와 다이의 블랭킹 모서리에 가해지는 압력으로 인해 블랭킹 중에 복잡한 응력 분포가 달성됩니다. 재료를 가소화한 후 공정 방법에 따라 교차면의 형상과 버 크기가 다를 수 있습니다. 판재가 변형되는 경우 펀칭력으로 인해 공구에 하중이 가해집니다. 가장 큰 압력은 공구의 절삭날에 가깝습니다. 펀치 표면의 펀칭된 재료의 압력과 마찰로 인해 공구 마모가 심해집니다. 도구에 대한 반력 벡터는 펀치의 작업 이동과 반대 방향으로 향합니다. 이로 인해 시트가 구부러져 측면 힘의 작용이 발생합니다. 도구 모서리 사이의 간격은 접촉력의 값과 방향을 결정합니다.

1. 소성 변형

영구 변형은 압축 응력이 공구강의 압축 항복 강도를 초과할 때 발생합니다. 경도는 중요한 매개변수입니다.

치핑 및 전체 파손: 높은 공구강 연성/인성으로 인해 균열 시작 및 균열 성장이 모두 삭제됩니다. 매우 미세하고 균질한 분말 야금 공구강 미세 구조는 취성 거동의 경우 공구에 우수한 수준의 충격 강도 및 피로 한계를 제공합니다.

2. 연마 마모

공구와 작업 재료 사이의 슬라이딩 접촉에 마모가 나타납니다. 연마 마모는 공구 표면과 접촉하는 단단한 입자로 인해 발생합니다. 중요한 공구강 속성은 경도, 많은 양의 탄화물 및 탄화물의 높은 경도입니다.

3. 마모 및 접착 마모

마모 및 접착 마모는 압축 응력과 슬라이딩 접촉으로 인해 마찰이 심하고 국부적으로 고온이 발생하여 공구의 표면 품질을 손상시키는 미세 용접 지점을 유발할 수 있습니다. 그런 다음 작업 응력으로 인해 막대 재료의 일부가 작업 재료에 의해 도구 표면에서 당겨집니다. 중요한 매개변수는 거칠기, 마찰 계수, 인성/연성 및 경도입니다. 공구강 등급은 큰 영향을 미치며 분말 야금 공구강은 슬라이딩 특성을 최적화하기 위해 표면 코팅과 함께 적절한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

또한 고급 고강도 판금을 펀칭 또는 블랭킹할 때 공구의 절삭날에 응력과 충격파가 크게 증가합니다. 이러한 경우 기존 공구강(D2 및 M2 유형)의 사용은 피로 강도/충격 강도 수준이 너무 낮기 때문에 권장되지 않습니다. 이는 펀치 및 다이의 조기 균열 및 전체 파손으로 이어집니다. 치핑과 균열은 아마도 생산 공장에서 발생할 수 있는 가장 해로운 고장 메커니즘일 것입니다.

분말 야금 공정을 사용하면 ASP 공구강의 미세 구조가 더 미세한 1차 탄화물이 매우 고르게 분포되어 훨씬 정교해집니다. 그 결과 기존 공구강과 비교하여 인성, 강도 및 경도의 조합이 개선되었습니다.

블랭킹 실험

후크는 t = 0.5mm 두께의 시트로 절단되었습니다. 시트는 열 개선을 위해 C45(1.0503) 비합금 탄소강으로 만들어졌습니다. 표 1은 화학적 조성을 나타내고, 표 2는 열처리 후 기계적 특성을 나타낸다.

화학성분(평균), %

씨	미네소타	NS	크롬	시	NS	니	모	철
0.48	0.73	0.011	0.09	0.35	0.01	0.02	0.002	다른

경화강 C45의 기계적 특성

항복 강도 Re [MPa]	인장 강도 Rm [MPa]	연신율 A5 [%]	경도 HRC
335	2285	30	55

블랭킹 공정은 12° 경사면을 가진 펀치로 수행되었습니다. 블랭킹 펀치의 가장 중요한 치수는 아래 그림에 나와 있습니다. 테스트 동안 펀치 움직임은 50스트로크/분이었습니다.

펀칭 클리어런스(틈새(C)/시트 두께(t))의 세 가지 값에 대해 테스트를 수행했습니다. 5%, 10%, 15%(그림 a). 펀치의 스트로크는 관통 깊이 H = 1.2mm를 얻도록 설정되었습니다(그림 b).

고강도 특성을 가진 판금 블랭킹은 펀치의 경우 강도가 좋고 마모 및 접착 마모에 대한 저항성이 상대적으로 높은 재료를 선택해야 합니다. 블랭킹 제품의 짧은 시리즈의 경우 도구에 사용되는 재료의 경제성이 중요합니다. 펀치는 K340 Isodur 공구강으로 만들어졌습니다. ~8% 크롬 함량의 강철은 일렉트로슬래그 재용해 공정(ESR) 기술로 생산됩니다. 이 강철은 무엇보다도 높은 내마모성 및 압축 강도가 특징입니다. 알루미늄의 미세 첨가 덕분에 산화물 패시베이션 시스템이 개선되어 표면 패시베이션이 발생합니다.

패시베이션 후 이 층은 펀칭된 재료 입자가 펀치의 절단 표면에 부착되는 경향을 감소시킵니다. 열처리 후 펀치의 경도는 62HRC였다.