모든 프로젝트에는 압박 요인이 있습니다. 촉박한 마감일. 까다로운 재료. 복잡한 부품 모양. 금속 제조의 경우 이러한 문제가 가장 빨리 드러나는 곳이 바로 성형입니다. 성형이 올바르지 않으면 최종 제품의 성능이 떨어집니다. 좋은 소식은? 판금 성형은 올바른 방법을 선택하기만 하면 정확하고 빠르게 금속을 성형할 수 있는 다양한 방법을 제공합니다.
이 문서에서는 판금 성형의 주요 방법, 도구 및 용도에 대해 자세히 설명합니다. 다음 프로젝트에 가장 적합한 옵션을 알아보려면 계속 읽어보세요.
판금 성형이란?
판금 성형은 재료를 제거하지 않고 금속을 성형하는 방법입니다. 기계를 사용하여 금속 시트에 힘을 가합니다. 이 힘으로 금속이 구부러지거나 늘어나거나 원하는 모양으로 형성됩니다.
금속이 한 조각으로 유지됩니다. 깨지거나 부러지지 않습니다. 대신 압력을 받으면 흐르고 늘어납니다. 일반적인 성형 방법에는 벤딩, 스탬핑, 딥 드로잉 및 롤 성형이 포함됩니다. 각 방법은 다양한 부품 크기, 모양 및 생산 요구 사항에 적합합니다.
성형 금속 부품은 자동차, 가전제품, 전자제품, 의료 기기 등 모든 곳에 사용됩니다. 성형은 튼튼하고 가벼우며 합리적인 가격의 제품을 만드는 데 핵심적인 역할을 합니다.
판금 성형의 기본 원리
성형은 금속이 힘을 받으면 모양이 변하기 때문에 작동합니다. 최상의 결과를 얻으려면 금속의 작동 방식과 성형 능력에 영향을 미치는 요인을 파악하는 것이 중요합니다.
스트레스를 받는 재료의 거동
금속은 압력을 받으면 크게 두 가지 방식으로 반응합니다. 첫째, 힘에 저항합니다. 그런 다음 힘이 충분히 강하면 모양이 변하기 시작합니다.
이 반응은 금속의 종류, 두께, 가공 방법에 따라 달라집니다. 부드러운 금속은 더 쉽게 구부러집니다. 단단한 금속은 더 많은 힘이 필요합니다.
금속이 갈라지기 전에 얼마나 구부러지거나 늘어날 수 있는지를 연성이라고 합니다. 연성이 높을수록 성형이 더 쉬워집니다.
탄성 대 소성 변형
탄성 변형은 금속이 구부러졌다가 힘이 사라진 후 원래 모양으로 돌아가는 것을 말합니다. 이는 낮은 응력 수준에서 발생합니다.
소성 변형은 힘을 제거한 후에도 금속이 새로운 모양을 유지하는 것을 말합니다. 이것이 대부분의 성형 공정에서 목표입니다.
부품을 성형하려면 힘에 의해 금속이 탄성 한계를 넘어 소성 변형이 일어나야 합니다. 이 영구적인 변화가 금속에 새로운 형태를 부여합니다.
성형성에 영향을 미치는 요인
금속이 얼마나 잘 형성될 수 있는지에 영향을 미치는 요소는 여러 가지가 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 재질 유형(알루미늄, 강철, 구리)
- 시트의 두께
- 금속의 그레인 방향
- 성형 중 온도
- 표면 상태(매끄럽거나 거친)
온도가 높고 표면이 매끄러우면 성형성이 향상되는 경우가 많습니다. 일부 금속은 입자가 구부러진 방향과 같은 방향으로 움직일 때 더 잘 형성되기도 합니다.
판금 성형 기술
판금 성형에는 평평한 금속판을 유용한 부품으로 재구성하는 데 사용되는 다양한 방법이 포함됩니다. 각 기술은 최종 제품의 모양, 두께 및 강도에 따라 특정 용도로 사용됩니다.
벤딩
모든 판금 성형 공정 중에서, 굽힘 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 금속을 갈라지거나 자르지 않고 직선을 따라 변형하는 방식입니다. 이 기술은 각도, 곡선 및 접힘을 만드는 데 사용됩니다. 일반적으로 프레스 브레이크 또는 접는 기계가 구부리는 데 사용됩니다.
자동차, 건설, 전자 등 많은 산업에서 프레임, 브래킷, 인클로저를 생산하기 위해 벤딩을 사용합니다. 벤딩은 부품의 강도와 기능을 유지하면서 평평한 시트에서 견고한 구조를 만드는 데 도움이 됩니다.
소재의 두께는 벤딩 공정에서 중요한 역할을 합니다. 두꺼운 금속은 더 많은 힘과 더 강한 공구가 필요합니다. 굽힘 반경도 재료 유형과 두께와 일치해야 합니다. 이렇게 하면 성형 중 균열, 주름 또는 뒤틀림을 방지하는 데 도움이 됩니다.
스탬핑 및 펀칭
스탬핑 그리고 펀칭 는 판금을 절단하거나 성형하는 빠르고 반복 가능한 방법입니다. 이러한 공정에는 밑에 있는 다이를 사용하여 도구(펀치)를 금속에 누르는 작업이 포함됩니다. 펀칭은 시트의 일부를 제거하여 구멍이나 모양을 만듭니다. 스탬핑은 금속을 구부리거나 엠보싱할 수도 있습니다.
이 방법은 커버, 패널, 전자 하우징과 같은 부품의 대량 생산에 널리 사용됩니다. 자동차 및 가전 산업에서는 고속 제작을 위해 이 방법을 사용합니다.
공구 설계, 프레스 속도 및 금속 유형이 결과에 영향을 미칩니다. 프로그레시브 다이를 사용하면 한 사이클에서 여러 작업을 수행할 수 있으므로 시간이 절약되고 부품 일관성이 향상됩니다.
딥 드로잉
딥 드로잉 는 판금을 쪼개지 않고 속이 비어 있거나 깊은 모양으로 늘립니다. 펀치가 판재를 다이 캐비티에 밀어 넣어 캔, 주방 싱크대, 배터리 케이스와 같은 제품을 성형합니다. 이 방법을 사용하면 얇은 벽으로 매끄럽고 튼튼한 모양을 만들 수 있습니다.
식품, 의료 및 자동차 산업에서 일반적으로 사용됩니다. 블랭크 홀더는 그림을 그리는 동안 금속을 평평하게 유지하는 데 사용되어 주름을 방지하는 데 도움이 됩니다. 마찰을 줄이기 위해 종종 윤활을 추가합니다.
이 공정은 연성 소재에 가장 적합합니다. 적절한 다이 설계와 압력 제어는 찢어짐이나 얇아짐을 방지하는 데 핵심입니다.
롤 성형
롤 성형 일련의 롤러를 통해 긴 금속 스트립을 공급하여 모양을 만듭니다. 각 롤러는 최종 모양에 도달할 때까지 시트를 조금씩 더 구부립니다. 이 방법은 길이에 따라 일관된 프로파일을 가진 부품을 만드는 데 이상적입니다.
금속 지붕, 레일, 창틀, 구조물 지지대 제작에 널리 사용됩니다. 생산 속도가 빠르고 재료 낭비를 최소화합니다.
롤 성형은 얇은 금속 시트에 가장 적합합니다. 설정에는 시간이 걸리지만 대량 생산 시에는 효율적으로 실행됩니다.
스트레칭
스트레칭 양식 금속 시트를 금형 위로 당겨 곡면을 만듭니다. 시트는 가장자리에 고정되고 힘이 가해지는 동안 늘어납니다. 이렇게 하면 최소한의 툴링으로 크고 매끄러운 모양을 만들 수 있습니다.
강도와 매끄러운 마감이 중요한 항공우주 및 자동차 패널에 사용됩니다. 이 공정은 밀착을 돕고 용접이나 패스너의 필요성을 줄여줍니다.
연성 금속만 균열 없이 늘릴 수 있습니다. 얇아지거나 파손되지 않도록 적절한 장력과 공구 설계가 필요합니다.
하이드로포밍
하이드로포밍은 고체 펀치 대신 유체 압력을 사용하여 금속을 성형합니다. 금속판을 금형에 넣고 고압의 유체가 금속판을 밀어 모양을 만듭니다. 이를 통해 균일한 두께의 복잡하고 가벼운 부품을 제작할 수 있습니다.
자전거 프레임, 자동차 부품, 주방용품 등에 널리 사용됩니다. 이 공정은 필요한 조인트나 용접 횟수를 줄여줍니다.
하이드로포밍은 더 많은 디자인 자유도와 더 나은 표면 마감을 제공합니다. 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸과 같이 부드럽고 연성이 있는 금속에 가장 적합합니다.
회전
스피닝은 선반에서 금속 디스크를 회전시켜 둥글고 대칭적인 모양을 만듭니다. 롤러가 디스크를 밀면서 금형이나 형태 위에 모양을 만듭니다. 이렇게 하면 원뿔, 돔, 원통이 만들어집니다.
방적은 조명, 조리기구, 항공우주 분야에서 사용됩니다. 프로토타입의 경우 수작업으로, 대량 생산의 경우 CNC로 수행할 수 있습니다.
이 공정은 얇은 시트에 적합하며 매끄러운 표면을 제공합니다. 찢어지거나 얇아지지 않도록 공구 압력과 회전 속도를 제어해야 합니다.
압출
압출 금형을 통해 금속을 밀어내어 길고 균일한 단면을 형성합니다. 막대와 막대가 더 일반적이지만 프로파일에 따라 일부 시트와 같은 모양도 압출할 수 있습니다.
방열판, LED 하우징 및 구조물 지지대와 같은 애플리케이션에 사용됩니다. 압출은 깔끔한 표면 마감과 정확한 모양을 제공합니다.
이 공정은 알루미늄과 같은 부드러운 금속에 가장 효과적입니다. 적절한 냉각과 금형 설계는 일관된 품질을 유지하는 데 도움이 됩니다.
컬링
컬링은 시트의 가장자리를 루프 또는 코일 모양으로 말아줍니다. 이렇게 하면 날카로운 모서리를 부드럽게 하고 부품에 강도를 더할 수 있습니다. 뚜껑, 문 가장자리 및 장식 트림에 자주 사용됩니다.
이 프로세스는 안전성을 향상시키고 부품의 완성도를 높이는 데 도움이 됩니다. 롤러 또는 맞춤형 다이를 사용하여 말린 가장자리를 형성합니다.
컬링은 금속이 갈라지지 않도록 정확하게 제어해야 합니다. 재료는 갈라지지 않고 구를 수 있을 만큼 연성이 있어야 합니다.
성형용 도구 및 장비
성형은 올바른 도구를 사용하는 데 달려 있습니다. 각 장비는 부품을 정확하고 효율적으로 성형하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
프레스 브레이크 및 성형 프레스
프레스 브레이크는 펀치와 다이를 사용하여 금속판을 구부립니다. 수동, 유압 및 CNC 유형이 있습니다.
유압식 모델은 더 나은 제어 기능을 제공합니다. CNC 프레스 브레이크는 더 높은 정밀도와 빠른 설정을 제공합니다. 포밍 프레스는 금속을 스탬핑, 펀칭 또는 드로잉하는 대형 기계입니다. 높은 힘을 사용하여 한 번의 스트로크 또는 여러 단계로 부품을 성형합니다.
금형, 펀치 및 툴링 재료
금형과 펀치는 금속의 모양을 정의합니다. 펀치는 압력을 가합니다. 다이가 시트를 지지하고 최종 형태를 제어합니다.
툴링은 튼튼하고 내마모성이 뛰어나야 합니다. 일반적인 재료로는 공구강, 카바이드 및 경화 합금이 있습니다.
도구 선택은 정확성, 반복성, 비용에 영향을 미칩니다. 또한 잘 설계된 툴링은 스크랩과 설정 시간을 줄여줍니다.
CNC 기계 및 자동화 통합
CNC 기술은 디지털 지시를 사용하여 기계를 제어합니다. 성형에서 CNC 시스템은 각도, 힘, 위치를 정밀하게 설정합니다. CNC 프레스 브레이크는 다양한 작업에 대한 프로그램을 저장하여 전환 속도를 높일 수 있습니다.
자동화는 로봇, 피더, 센서를 추가합니다. 이를 통해 인적 오류를 줄이고 속도를 높이며 연중무휴 24시간 생산을 지원합니다.
재료 고려 사항
올바른 금속을 선택하면 모든 것이 달라집니다. 각 재료는 성형 과정에서 다르게 작동합니다. 가장 일반적인 옵션과 그 속성을 살펴보겠습니다.
성형에 사용되는 일반적인 금속
스테인레스 스틸
스테인리스 스틸은 부식에 강하고 오래 사용할 수 있습니다. 일반 강철보다 성형이 어렵지만 의료 장비와 주방 가전제품에 적합합니다. 강도와 녹 방지 기능이 필요할 때 사용하세요.
탄소강
탄소강은 강하고 저렴합니다. 쉽게 구부러지고 성형이 가능하여 자동차 부품 및 건축에 적합합니다. 탄소가 많을수록 강도가 강해지지만 성형성이 떨어집니다.
아연 도금 강판
아연으로 코팅된 탄소강입니다. 코팅은 강철의 강도를 유지하면서 녹을 방지합니다. 지붕이나 전기 상자와 같은 실외용 제품에 사용합니다.
알루미늄 합금
알루미늄은 가볍고 성형이 쉽습니다. 합금에 따라 다양한 강점을 제공합니다. 항공기 부품과 음료수 캔은 녹슬지 않고 가볍기 때문에 알루미늄을 사용하는 경우가 많습니다.
구리 및 황동
이 금속은 전기와 열을 잘 전도합니다. 부드러워서 파이프나 전기 부품으로 쉽게 성형할 수 있습니다. 황동은 구리보다 뻣뻣하지만 여전히 작업할 수 있습니다.
티탄
티타늄은 매우 강하지만 성형이 어렵습니다. 티타늄은 가볍고 부식되지 않기 때문에 항공우주 및 의료용 임플란트에 사용됩니다. 더 높은 비용과 특별한 툴링이 필요할 것으로 예상됩니다.
성형에 영향을 미치는 머티리얼 속성
연성 및 가단성
연성은 금속이 얼마나 늘어날 수 있는지를 의미합니다. 가단성은 금이 가지 않고 얼마나 잘 평평해지는지를 의미합니다. 구리는 연성이 매우 높은 반면 티타늄은 연성이 낮습니다. 연성이 높은 금속일수록 복잡한 모양을 더 잘 형성합니다.
항복 강도 및 작업 경화
항복 강도는 금속이 영구적으로 구부러지기 시작하는 것을 말합니다. 일부 금속은 작업할수록 더 단단해집니다(작업 경화). 알루미늄은 빠르게 경화되는 반면 연강은 천천히 경화됩니다.
두께 및 게이지 표준
금속이 두꺼울수록 강도가 강하지만 성형이 더 어렵습니다. 금속이 두꺼워질수록 게이지 숫자는 작아집니다. 예를 들어
- 18 게이지 = 약 1.2mm 두께
- 22 게이지 = 약 0.8mm 두께
- 24 게이지 = 약 0.6mm 두께
얇은 시트(24 게이지 이상)는 쉽게 구부러지지만 찌그러집니다. 두꺼운 판재(18 게이지 미만)는 강력한 장비가 필요합니다. 두께를 선택하기 전에 항상 성형 장비의 한계를 확인하세요.
판금 성형의 중요 파라미터
금속을 정확하게 성형하려면 몇 가지 주요 값에 따라 달라집니다. 이러한 매개 변수는 최종 부품이 디자인과 일치하고 응용 분야에서 잘 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
K-인자
금속을 정확하게 성형하려면 몇 가지 주요 값에 따라 달라집니다. 이러한 매개 변수는 최종 부품이 디자인과 일치하고 응용 분야에서 잘 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
- 일반적인 범위: 0.3 ~ 0.5
- 더 부드러운 금속 = 더 낮은 K 팩터
- 더 단단한 금속 = 더 높은 K 팩터
- 구부리기 전에 평면 패턴 치수를 계산하는 데 사용합니다. K-계수가 잘못되면 파트가 너무 길거나 짧아집니다.
굽힘 반경(R)
굽힘 반경은 굽힘의 중심에서 안쪽 표면까지의 거리입니다. 반경이 작을수록 날카롭게 구부러지고 반경이 클수록 부드러운 곡선이 만들어집니다.
- 최소 반경은 재료와 두께에 따라 다릅니다.
- 너무 작음 = 구부러진 바깥쪽에 균열이 있음
- 경험 법칙: R은 최소한 시트 두께와 같아야 합니다.
- 스테인리스 스틸의 경우 두께의 2~3배를 사용합니다. 알루미늄은 더 좁은 반경을 처리할 수 있습니다.
굽힘 전용 및 굽힘 허용치
굽힘 공제 및 굴곡 허용량 는 구부리기 전에 평평한 길이를 계산하는 데 사용됩니다. 구부리는 동안 금속이 어떻게 늘어나거나 압축되는지 설명합니다.
- 굽힘 허용치 = 굽힘 영역의 중립 축 길이
- 굽힘 공제 = 총 길이에서 차감할 금액
- 다음을 사용하여 계산합니다:
- 굽힘 허용치 = 각도 × (π/180) × (반경 + K-계수 × 두께)
스프링백
스프링백 금속이 구부러진 후 약간 원래 모양으로 돌아갈 때 발생합니다. 재료의 탄성 회복이 그 원인입니다.
- 스프링백 각도 = 구부러진 각도와 최종 각도의 차이
- 단단한 소재일수록 더 많이 복원
- 일반적인 보정: 2~5° 오버벤드
- 정밀한 작업을 위해서는 먼저 스크랩 자료로 테스트하여 정확한 스프링백을 결정하세요.
성형 부품의 설계 고려 사항
올바른 부품 설계는 생산 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다. 또한 비용을 절감하고 부품 품질을 향상시킵니다. 이러한 설계 규칙은 성형 중 금속이 작동하는 방식을 기반으로 합니다.
제조 가능성을 고려한 설계
부품은 표준 도구와 공정으로 쉽게 성형할 수 있어야 합니다. 복잡한 모양이나 좁은 굴곡은 특별한 툴링이 필요하거나 생산 속도가 느려질 수 있습니다. 디자인을 단순하게 유지하면 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
툴링으로 구부리거나 닿기 어려운 모양은 피하세요. 모양을 일관되게 유지하고 정렬과 취급이 용이하도록 합니다. 처음부터 생산을 염두에 두고 디자인하세요.
가능하면 표준 재료 두께와 반경을 사용하세요. 이렇게 하면 비용이 절감되고 소싱에 도움이 됩니다. 찢어지거나 갈라질 수 있는 깊은 주름이나 단단한 모서리는 피하세요.
최소 반경 및 굽힘 허용치
항상 재료 두께와 일치하거나 초과하는 굽힘 반경을 사용하십시오. 날카롭게 구부리면 부품에 금이 가거나 응력이 증가할 수 있습니다. 두꺼운 소재일수록 더 큰 반경이 필요합니다.
최소 내부 반경을 시트 두께와 최소한 동일하게 유지합니다. 이렇게 하면 재료 강도를 유지하고 결함을 방지하는 데 도움이 됩니다.
평평한 패턴을 만들 때 올바른 굽힘 허용값을 사용합니다. 이렇게 하면 성형 후 완성된 크기가 정확해집니다. 허용치를 계산할 때 재료 유형과 K-계수를 고려합니다.
홀 배치 및 왜곡 제어
구멍이나 컷아웃을 구부러진 부분에 너무 가깝게 배치하지 마세요. 구멍 근처에서 구부리면 해당 부분이 늘어나거나 변형될 수 있습니다. 일반적으로 구멍은 구부러진 선에서 재료 두께의 1.5배 이상 떨어져 있어야 합니다.
구부린 후 구멍의 모양이 바뀔 수 있습니다. 이를 고려하여 전체 위치를 계획하세요. 필요한 경우 구부린 후 구멍을 펀칭하면 정확도를 높일 수 있습니다.
노치, 슬롯 또는 모서리와 같은 기능을 매끄럽게 유지하세요. 날카로운 모서리는 응력 지점을 유발하여 균열을 일으킬 수 있습니다. 둥근 모서리와 완만한 곡선은 힘을 더 고르게 분산시키는 데 도움이 됩니다.
성형 판금의 응용
성형 판금은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 이를 통해 튼튼하고 가벼운 부품을 대량으로 쉽게 생산할 수 있습니다.
인클로저, 브래킷 및 패널
성형은 다음을 만드는 데 이상적입니다. 전기 상자, 마운팅 브래킷, 그리고 제어판. 이러한 부품은 정밀한 구부림, 깨끗한 모서리, 우수한 강도가 필요합니다. 소비자 가전, 통신 시스템 및 산업 장비에서 흔히 볼 수 있습니다.
자동차 차체 부품
자동차에는 도어, 펜더, 후드, 바닥 패널 등 다양한 성형 금속 부품이 사용됩니다. 스탬핑과 딥 드로잉은 안전과 스타일 요구 사항을 충족하는 부드러운 곡선 형상을 만듭니다. 또한 성형은 일관된 품질로 대량의 제품을 빠르게 생산할 수 있습니다.
항공우주 스킨 및 전자 케이스
항공우주 분야에서는 스킨 패널, 덕트 및 브래킷에 성형 알루미늄과 티타늄을 사용합니다. 이 공정은 부품을 가볍지만 튼튼하게 유지합니다. 또한 이음새 없이 복잡한 모양을 만들 수 있습니다. 전자 제품은 보호 및 열 제어를 위해 소형의 성형 금속 케이스에 의존합니다.
결론
판금 성형은 힘과 정밀한 도구를 사용하여 평평한 금속을 유용한 부품으로 성형하는 작업입니다. 일반적인 방법으로는 굽힘, 스탬핑, 딥 드로잉, 롤 성형 등이 있습니다. 선택은 부품의 모양, 부피, 재질에 따라 달라집니다.
맞춤형 판금 성형에 도움이 필요하신가요? 전문가와 상담하여 다음을 알아보십시오. 견적 또는 기술 지원 받기 다음 판금 성형 프로젝트에 적합합니다.
안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
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케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
