강철은 어떻게 단조됩니까? 프로세스, 기술 및 응용

철강 단조 작동 방식: 직접적인 답변

강철 단조 강철을 망치로 두들기거나, 누르거나, 압연하는 등 압축력을 가하여 강철을 성형하는 과정으로, 금속을 녹이지 않고 소성화할 수 있는 온도로 가열합니다. 결과는 다음과 같은 부분입니다. 우수한 기계적 성질 단조 공정은 내부 입자 구조를 개선하고 내부 공극을 제거하기 때문에 주조 또는 기계 가공 부품과 비교됩니다.

실제적으로 강철 빌렛 또는 잉곳은 다음 온도 사이에서 가열됩니다. 1,100°C 및 1,250°C 가장 일반적인 산업 방법인 열간 단조의 경우 (2,012°F ~ 2,282°F)를 프레스나 해머 아래에 놓아 원하는 모양으로 변형시킵니다. 그런 다음 성형된 부품은 제어된 조건에서 냉각되고 기계 가공, 열처리 또는 표면 처리를 통해 마무리됩니다.

이는 단일 기술이 아니라 일련의 관련 프로세스입니다. 부품 형상, 생산량, 필요한 공차 및 재료 등급에 따라 제조업체는 개방형 단조, 폐쇄형(압형형) 단조, 롤 단조, 링 롤링 또는 등온 단조 중에서 선택합니다. 각각은 재료 활용도, 다이 비용, 치수 정확도 및 달성 가능한 복잡성 간에 서로 다른 균형을 제공합니다.

원자재: 단조에 적합한 강철 선택

모든 강철 등급이 동일한 방식으로 단조되는 것은 아닙니다. 탄소 함량, 합금 원소 및 용융물의 청결도는 모두 압력 하에서 재료가 흐르는 방식과 완성된 부품이 달성하는 특성에 영향을 미칩니다. 단조 가능한 강철은 크게 다음과 같이 분류됩니다.

• 저탄소강(0.05~0.30%C): 연성이 높고 단조가 쉽습니다. 극도의 경도를 요구하지 않는 구조용 부품, 볼트, 샤프트에 사용됩니다.
• 중탄소강(0.30~0.60% C): 단조 산업의 주력; AISI 1040 및 4140과 같은 등급은 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 기어 및 차축에 사용됩니다.
• 고탄소강(0.60~1.00%C): 더 단단하고 강하지만 단조 중 균열에 더 민감합니다. 스프링, 레일, 절삭 공구에 사용됩니다.
• 합금강(4000, 8000 시리즈): 크롬, 몰리브덴, 니켈, 바나듐을 첨가하면 경화성과 인성이 향상됩니다. 항공우주 및 중장비 분야에서 일반적입니다.
• 스테인레스강(300 및 400 시리즈): 더 높은 단조 압력과 더 엄격한 온도 제어가 필요합니다. 화학, 식품 가공 및 의료 응용 분야에 사용됩니다.

단조 스톡은 둥근 막대, 압연 막대 스톡에서 잘라낸 빌렛 또는 매우 큰 부품용 잉곳으로 도착합니다. 자동차 부품의 빌렛 중량은 일반적으로 다음과 같습니다. 0.5kg~30kg , 터빈 샤프트나 압력 용기 플랜지와 같은 대형 산업용 단조품은 수 톤 무게의 잉곳에서 시작할 수 있습니다.

강철 가열: 온도, 용광로 및 스케일 제어

가열은 실제로 단조 공정이 시작되는 곳이며, 불에서 뽑아낸 빛나는 막대의 이미지보다 훨씬 더 잘 제어됩니다. 온도가 50°C라도 잘못되면 단조품에 균열이 생기거나 다이가 과도하게 마모되거나 부품이 검사에 실패할 수 있습니다.

철강 종류별 단조 온도 범위

산업용 단조로는 가스 연소식 회전 노상로, 푸셔로 또는 유도 가열 시스템입니다. 유도 가열은 직경 50mm의 빌렛을 단조 온도까지 가열하기 때문에 소형 빌렛의 대량 생산에 널리 사용됩니다. 60초 미만 , 표면 스케일링을 거의 완전히 제거하고 대략적으로 사용합니다. 에너지 30~40% 감소 동등한 가스로 시스템보다.

가스로 가열 중에 표면에 형성되는 산화철 층인 스케일은 지속적인 문제입니다. 스케일이 다이 접촉에 의해 부품 표면에 눌려지면 추가 가공이 필요하거나 불량을 유발하는 표면 결함이 발생합니다. 고압 물때 제거 제트가 작동 중입니다. 150~200바 빌렛이 다이에 들어가기 직전에 스케일을 폭발시켜 제거하는 프레스 라인의 표준입니다.

개방형 단조: 대형 및 맞춤형 부품에 대한 유연성

개방형 단조(자유 단조 또는 스미스 단조라고도 함)는 공작물을 둘러싸지 않는 평면, V자형 또는 단순한 윤곽의 다이를 사용합니다. 작업자 또는 자동화 시스템은 각 프레스 스트로크 사이에서 빌렛을 회전하고 재배치하여 점차적으로 원하는 모양으로 작업합니다. 이 기술은 대장간 작업장에 엄청난 유연성을 제공합니다. 단일 세트의 플랫 다이로 다양한 부품 모양을 생산할 수 있습니다. 간단히 공작물을 조작하는 방법을 변경하면 됩니다.

개방형 단조는 터빈 로터 샤프트, 선박 프로펠러 샤프트, 대형 플랜지, 압력 용기 쉘 및 밀 롤과 같이 폐쇄형 다이에 비해 너무 큰 부품을 선택하는 방법입니다. 이런 방식으로 생산된 부품의 무게는 몇 킬로그램에서 최대 수백 톤 . 중국 제2중공업그룹의 3억N 프레스는 세계 최대 규모 중 하나로 원자력 발전소 및 항공기 구조물용 티타늄 및 강철 부품을 단조할 수 있습니다.

대형 샤프트의 프로세스 순서는 일반적으로 다음과 같습니다.

1. 잉곳을 주조하고 응고시킵니다. 분리 및 보이드가 있는 상단(라이저) 및 하단(버트) 섹션이 잘려 최대 원래 잉곳 중량의 20~25% .
2. 남은 잉곳은 재가열되고 뒤집어져(축 방향으로 압축) 주조된 입자 구조를 분해하고 내부 공극을 닫습니다.
3. 빌렛은 프레스 아래에서 인출(연장)되어 스트로크 사이에서 점진적으로 회전하여 재료를 균일하게 가공합니다.
4. 대형 조각의 경우 마무리 단조 한계 이상으로 작업 온도를 유지하려면 여러 번의 재가열이 필요합니다.
5. 거친 단조품을 거칠게 가공하여 표면의 불규칙성을 제거하고 초음파로 내부 결함을 검사합니다.

개방형 단조의 재료 활용도는 폐쇄형 단조 작업보다 낮습니다. 일반적으로 60~75% 시작 잉곳 무게의 일부가 완성된 단조품으로 끝납니다. 나머지는 자르기, 스케일 및 가공 스톡으로 제거됩니다. 그럼에도 불구하고 매우 크거나 일회용 부품의 경우 낮은 다이 비용으로 인해 개방형 다이가 경제적으로 실행 가능한 유일한 옵션이 됩니다.

폐쇄형 단조: 정밀성 및 대량 생산

임프레션 다이 단조라고도 불리는 폐쇄 다이 단조는 완성된 부품의 정확한 부정적인 인상을 포함하는 일치하는 상부 및 하부 다이 절반을 사용합니다. 프레스가 닫히면 가열된 강철 빌렛이 다이 캐비티를 채우고 인상의 정확한 모양을 취합니다. 여분의 금속은 플래시라고 불리는 얇은 링으로 짜낸 후 나중에 잘라냅니다.

이는 자동차 커넥팅 로드, 스티어링 너클, 휠 허브, 항공기 날개 스파, 수공구 등 구조 및 기계 부품의 대량 생산을 위한 주요 방법입니다. 현대의 폐쇄형 단조는 다음과 같은 치수 공차를 달성합니다. ±0.5mm 이하 중간 크기 부품의 경우 주조에 비해 다운스트림 가공이 크게 줄어듭니다.

멀티스테이션 다이 시퀀스

복잡한 부품이 한 번의 타격으로 최종 형태로 단조되는 경우는 거의 없습니다. 다이 블록은 순서대로 배열된 여러 개의 인상 스테이션으로 나뉩니다.

• 더 풍성한 인상: 금속을 세로 방향으로 재분배하여 특정 지점의 단면을 줄입니다.
• 에저의 인상: 특정 구역의 금속을 모으고 단면 프로파일을 대략적으로 형성합니다.
• 차단기 노출: 최종 부품과 매우 유사하지만 반경이 더 크고 구배가 더 큰 형태로 공작물을 사전 성형합니다.
• 피니셔 감상: 부품을 최종 형상으로 가져와 미세한 디테일과 엄격한 반경을 형성합니다. 여기서 플래시가 생성됩니다.

AISI 4140의 일반적인 자동차 커넥팅 로드의 경우 빌렛 삽입부터 플래시 트리밍된 단조품 추출까지 전체 시퀀스에 소요되는 시간은 다음과 같습니다. 30초 미만 25,000~40,000kN 정격의 최신 기계식 프레스에서. 단일 단조 라인으로 생산 가능 시간당 커넥팅 로드 600~1,200개 .

플래시 및 재료 활용

플래시는 일반적으로 빌렛 중량의 10~20% 기존의 폐쇄형 단조에서. 플래시 없는 단조(다이가 완전히 밀폐되고 빌렛 부피가 캐비티에 정확하게 일치하는 변형)는 이러한 낭비를 제거할 수 있지만 매우 정확한 빌렛 준비와 더 높은 프레스 힘이 필요합니다. 이는 재료 비용 절감으로 복잡성이 증가하는 기어 블랭크 및 베어링 링과 같은 부품에 사용됩니다.

롤 단조 및 링 롤링: 특수 성형 방법

두 가지 주요 단조 범주 외에도 여러 특수 단조 철강 공정이 특정 제품 범주를 지배하기 때문에 이해할 가치가 있습니다.

롤 단조

롤 단조에서는 가열된 빌렛이 표면에 가공된 홈이 있는 두 개의 역회전 롤 사이를 통과합니다. 빌렛이 통과하면서 롤은 단면을 줄이고 늘려 다음 단조 작업에 필요한 정확한 패턴으로 금속을 분산시킵니다. 롤 단조는 커넥팅 로드 및 판 스프링 블랭크와 같은 긴 부품의 폐쇄형 단조 전 사전 성형 단계로 널리 사용됩니다. 이는 재료 분포를 개선하고 필요한 폐쇄형 다이 인상 수를 줄여 다이 마모 및 사이클 시간을 단축합니다.

링 롤링

링 롤링은 디스크 모양의 단조 블랭크에 구멍을 뚫은 다음 구동 메인 롤과 아이들러 롤 사이에서 구멍을 확장하고 평면 축 롤이 링 높이를 제어하는 방식으로 이음매 없는 링을 생산합니다. 그 결과 원주 주위에 연속적으로 흐르는 입자 구조를 가진 이음매 없는 링이 탄생했습니다. 이는 판에서 절단하거나 용접으로 제작한 링에 비해 구조적으로 상당한 이점을 제공합니다.

롤링 링은 무게를 측정하는 작은 베어링 레이스부터 다양합니다. 1kg 미만 대형 풍력 터빈 플랜지 및 외경이 초과되는 원자로 용기 플랜지에 적용됩니다. 8미터 그리고 위의 가중치 100톤 . 항공우주 산업은 제트 엔진 케이싱, 프레임, 격벽용 링 롤링 티타늄 및 강철 부품에 크게 의존합니다.

냉간 및 온간 단조: 적열 이하에서 강철 작업

열간 단조가 유일한 선택은 아닙니다. 냉간 단조(실온 또는 실온 근처에서 수행) 및 온간 단조(일반적으로 실온에서 수행됨) 650~900°C 강철의 경우 표면 마감, 치수 정확도 및 기계적 성능의 다양한 조합을 제공합니다.

냉간 단조

강철의 냉간 단조는 가공 경화에 의존합니다. 금속이 소성 변형됨에 따라 전위 밀도가 증가하고 점점 더 강해집니다. 냉간 단조로 생산된 부품은 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다. Ra 0.4–1.6 µm의 표면 마감 보다 엄격한 치수 공차 ±0.05mm 가공하지 않고. 볼트, 너트, 나사 및 냉간 성형 기어 블랭크의 대량 생산이 주요 응용 분야입니다.

한계는 필요한 큰 힘입니다. 저탄소강의 냉간 단조에는 다음과 같은 유동 응력이 필요합니다. 500~800MPa , 비교 80~150MPa 열간 단조 온도에서 동일한 재료에 대해. 다이는 빠르게 마모되며 다중 패스 성형 작업의 단계 사이에서 강철은 일반적으로 어닐링되고 다시 윤활 처리되어야 합니다(종종 인산염 비누 시스템 사용).

따뜻한 단조

온간 단조는 온도와 결과 측면에서 고온과 저온 사이에 위치합니다. 중간 온도에서는 냉간 가공에 비해 유동 응력이 감소하여 프레스 톤수 요구 사항이 낮아지고, 스케일 형성이 적고 열 수축이 더 작기 때문에 표면 품질과 치수 정밀도가 열간 단조보다 훨씬 좋습니다. 온간 단조는 자동차 드라이브트레인의 정밀 기어 및 CV 조인트 부품에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 여기서는 거의 순 형상 정확도와 우수한 표면 무결성이 결합되어 열간 단조 후 기계 시퀀스에 비해 총 제조 비용이 절감됩니다.

단조 장비: 해머, 기계식 프레스, 유압 프레스

단조력을 전달하는 기계는 금형 설계와 마찬가지로 경제성, 성능 및 작업 생산량을 결정합니다. 세 가지 주요 기계 유형이 산업용 강철 단조를 지배합니다.

단조 망치

해머는 램을 고속으로 아래로 떨어뜨리거나 구동하여 에너지를 전달합니다. 변형 에너지는 움직이는 램의 운동 에너지입니다. 중력 낙하 해머는 가장 간단한 유형입니다. 파워 해머는 증기, 압축 공기 또는 유압을 사용하여 램을 가속하고 충격 에너지에 도달합니다. 5kJ ~ 1,000kJ 이상 대형 복동식 스팀 해머용. 해머는 여러 번의 빠른 타격으로 재료를 점진적으로 가공할 수 있기 때문에 복잡한 모양의 개방형 단조에 매우 적합합니다. 해머 타격의 높은 변형율은 또한 다이 접촉 시간이 짧고 다이 열 부하가 낮다는 것을 의미합니다.

기계 단조 프레스

기계식 프레스는 플라이휠 구동 편심 크랭크를 사용하여 회전 에너지를 회전당 단일 램 스트로크로 변환합니다. 용량 범위는 다음과 같습니다. 5,000kN ~ 125,000kN . 고정된 스트로크와 예측 가능한 램 위치 덕분에 엄격한 치수 반복성을 갖춘 다중 임프레션 폐쇄형 다이 작업에 이상적입니다. 무거운 자동차 단조품의 일반적인 크기인 63,000kN 기계식 프레스는 일반적으로 분당 40~80스트로크 , 매우 높은 생산 속도를 가능하게 합니다.

유압 단조 프레스

유압 프레스는 실린더에 작용하는 고압 유체를 통해 힘을 생성합니다. 기계식 프레스와 달리 스트로크 전체에 걸쳐 전체 톤수를 유지할 수 있으며 복잡한 램 속도 및 힘 프로파일로 프로그래밍할 수 있습니다. 이로 인해 단열 가열 및 균열을 방지하기 위해 느린 변형 속도가 필요한 항공우주 초합금의 등온 단조와 매우 큰 개방형 다이 작업에 필수적입니다. 다음을 포함한 세계 최대의 단조 프레스 VSMPO-AVISMA의 750MN 프레스 러시아에서는 — 유압식입니다.

강철 단조 중 입자 구조에 어떤 일이 발생합니까?

주조품에 비해 단조품의 기계적 우수성은 단조품이 강철의 내부 미세 구조에 미치는 영향에서 직접적으로 나타납니다. 이를 이해하면 훨씬 더 많은 비용이 들더라도 중요한 응용 분야에 단조품이 지정되는 이유가 설명됩니다.

주조강은 결정립 경계와 내부 수축 공극 또는 다공성 사이에 화학적 분리가 있는 거친 수지상 결정립 구조를 포함합니다. 이 재료가 단조되면 여러 가지 일이 동시에 발생합니다.

• 곡물 정제: 큰 주조 입자는 소성 변형에 의해 분해된 다음 열간 가공 중 및 열간 가공 후에 더 작고 더 균일한 등축 입자로 재결정됩니다. 입자가 작을수록 인성과 피로 강도가 향상됩니다.
• 무효 폐쇄: 내부 다공성과 미세 수축은 단조의 압축 응력에 의해 압축되고 용접으로 닫힙니다. 특히 압하율이 높은 다중 패스 개방형 작업에서 그렇습니다.
• 섬유 흐름: 비금속 개재물과 카바이드 스트링거가 금속 흐름 방향에 맞춰 늘어나고 정렬되어 입자 흐름 패턴을 만듭니다. 단조 금형이 올바르게 설계되면 이 섬유 흐름은 부품의 윤곽을 따르고 곡물 흐름 선은 사용 중인 응력 축과 평행하게 이어집니다. 이는 흐름 선이 절단되는 가공 블랭크에 비해 피로 저항이 크게 향상됩니다.
• 균질화: 반복적인 가열과 변형은 합금 원소를 더욱 균일하게 분포시켜 주조 구조를 약화시키는 조성 구배를 줄입니다.

잘 단조된 강철 부품은 최대 40% 더 높은 피로 강도, 20% 더 높은 인장 강도 및 현저히 뛰어난 충격 인성 동일한 공칭 구성의 주조 부품과 비교합니다. 주기적인 하중과 간헐적인 충격 하중이 설계 동인인 항공기 랜딩 기어나 자동차 크랭크샤프트와 같은 응용 분야에서는 이는 한계 이득이 아닙니다.

단조 후 열처리: 야금 사이클 완료

대부분의 합금강 단조품의 경우 단조 작업만으로는 필요한 최종 기계적 특성을 얻을 수 없습니다. 단조 후 열처리는 강도, 경도 및 인성의 목표 조합을 고정하는 단계입니다.

정규화

가열 850~950°C 단조 후 공랭식으로 결정립 구조를 미세화하고 미세구조를 균질화합니다. 노멀라이징은 최종 가공 전 탄소강 및 저합금강 단조품의 기본 처리로 지정되는 경우가 많으며 때로는 성능이 낮은 응용 분야에 필요한 유일한 열처리이기도 합니다.

담금질 및 템퍼(Q&T)

고성능 합금강 단조품의 경우 오스테나이트화(일반적으로 830~900°C ), 물, 기름 또는 폴리머로 담금질 한 다음 템퍼링 450~680°C 적절한 인성을 갖고 고강도를 달성하기 위한 표준 경로입니다. Q&T 조건의 AISI 4340 강철 단조품은 다음과 같은 인장 강도를 달성할 수 있습니다. 1,000~1,800MPa 템퍼링 온도에 따라 항공기 구조 부품 및 견고한 구동계 부품에 적합합니다.

어닐링 및 스트레스 완화

복잡한 형상의 대형 단조품은 단조 후 고르지 않은 냉각으로 인해 상당한 잔류 응력을 유지할 수 있습니다. 스트레스 해소 어닐링 550~650°C — 변태 온도 이하 — 경도의 실질적인 변화 없이 잔류 응력을 줄여 최종 가공 중 변형을 방지합니다. 이 단계는 대형 밸브 본체, 다이 블록 및 압력 용기 구성 요소에 대한 표준 관행입니다.

철강 단조의 품질 관리 및 테스트

중요한 용도로 사용되는 단조강은 표면 품질과 내부 품질을 모두 다루는 엄격한 검사 체제를 거칩니다. 필요한 특정 테스트는 업계 표준(ASTM, EN, JIS 또는 고객별 사양)에 따라 다르지만 다음 사항이 광범위하게 적용됩니다.

• 초음파 테스트(UT): 고주파 음파는 표면에서는 보이지 않는 내부 결함(균열, 공극, 함유물)을 감지합니다. 거의 모든 항공우주, 핵, 압력 장비 단조품에 필요합니다. 허용 기준은 구역별로 정의됩니다(예: 보어 구역에서 2mm 평면 바닥 구멍 상당을 초과하는 표시는 없음).
• 자분 검사(MPI): 부품을 자화하고 철 입자 현탁액을 적용하여 강자성 강철의 표면 및 표면 근처 균열을 감지합니다. 스티어링 너클 및 휠 허브와 같은 자동차 안전에 중요한 단조품에 대한 표준입니다.
• 경도 테스트: 가공된 표면에서 측정된 브리넬 또는 로크웰 경도는 열처리가 목표 특성 범위를 달성했음을 확인합니다.
• 인장 및 충격 테스트: 별도로 위조된 테스트 쿠폰 또는 부품에 위조된 연장 부분에 대한 파괴 테스트를 통해 특정 온도에서 항복 강도, 최대 인장 강도, 신장률 및 샤르피 V 노치 충격 에너지를 검증합니다.
• 치수 검사: 측정 데이터의 완전한 추적성을 통해 엔지니어링 도면을 기준으로 모든 중요 치수를 CMM(3차원 측정기)으로 검증합니다.

매크로 에칭 테스트(희석산 용액을 사용하여 단조품의 단면을 절단, 연마 및 에칭)는 입자 흐름 선을 드러내고 의도한 패턴을 따르는지 확인하며 UT가 놓칠 수 있는 내부 분리, 배관 또는 이음새를 노출시킵니다. 이 테스트는 일반적으로 새로운 다이 설계의 첫 번째 제품 인증을 위해 지정됩니다.

철강 단조품의 일반적인 결함과 그 원인

잘 제어된 단조 작업에서도 결함이 있는 부품이 생성됩니다. 대량의 스크랩이 쌓이기 전에 공정을 수정하려면 각 결함 유형의 근본 원인을 인식하는 것이 필수적입니다.

단조 강철 부품이 사용되는 곳: 산업 응용 분야

단조강은 부품이 높은 응력, 반복적인 하중 또는 높은 온도를 견뎌야 하는 거의 모든 산업에서 발견됩니다. 다음 부문은 전 세계 단조 생산량의 대부분을 차지합니다.

자동차 산업

자동차 부문은 대략적으로 소비합니다. 전 세계 단조품의 60%가 생산됩니다. . 일반적인 승용차에는 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 캠샤프트, 변속기 기어, 스티어링 너클, 휠 허브, 브레이크 캘리퍼, 서스펜션 암, CV 조인트 하우징 등 250개 이상의 단조 부품이 포함됩니다. 전기 자동차로의 전환은 크랭크샤프트와 피스톤의 수를 줄이는 등 혼합 방식을 변화시키고 있지만 대형 배터리 인클로저 구조 부재와 전기 모터 샤프트에 대한 수요는 증가하고 있습니다.

항공우주 및 국방

항공우주 단조품에는 모든 산업 분야에서 가장 엄격한 재료 및 공정 인증 요구 사항이 적용됩니다. 구조적 기체 구성요소(날개 스파, 동체 프레임, 랜딩 기어 스트럿) 및 엔진 구성요소(압축기 디스크, 터빈 디스크, 샤프트)는 거의 전적으로 단조됩니다. 단일 광동체 상업용 항공기에는 다음이 포함됩니다. 1,500개 이상의 단조 부품 , 그 중 다수는 강철보다는 큰 알루미늄 또는 티타늄 조각이지만 랜딩 기어 및 작동 시스템에서는 고강도 강철 단조품이 지배적입니다.

석유, 가스 및 발전

압력 용기 플랜지, 밸브 본체, 파이프라인 피팅, 유정 부품 및 터빈 로터는 에너지 부문에서 중요한 단조 응용 분야입니다. 이러한 부품은 주조 다공성이 허용할 수 없는 위험이 있는 고압, 고온 및 부식성 환경에서 작동합니다. 증기 발전소용 대형 터빈 로터 단조품은 무게가 나갈 수 있습니다. 200톤 이상 최종 가공 후 납품되기까지 수개월 간의 단조, 열처리 및 테스트가 필요합니다.

건설 및 광산 장비

중장비 건설 및 광산 장비의 트랙 링크, 스프로킷, 버킷 톱니, 착암기 비트 및 구조용 핀은 충격과 마모에 대한 저항력을 위해 단조강을 사용합니다. 이러한 구성 요소에서 볼 수 있는 매우 높은 동적 하중(대형 굴삭기 버킷 톱니는 교대당 수만 번의 충격 주기를 흡수할 수 있음)으로 인해 단조품의 우수한 인성은 허용 가능한 서비스 수명에 필수적입니다.

철강 단조 기술의 현대적 발전

강철 단조의 핵심 물리학은 변하지 않았습니다. 금속은 여전히 가열되면 압력을 받아 흐릅니다. 그러나 공정을 둘러싼 기술은 지난 20년 동안 크게 발전했습니다.

유한 요소 분석(FEA) 시뮬레이션 Deform, FORGE 또는 Simufact와 같은 소프트웨어를 사용하는 단조 공정을 통해 엔지니어는 단일 다이를 절단하기 전에 금속 흐름, 변형 분포, 다이 응력 및 잠재적인 결함 위치를 예측할 수 있습니다. 이를 통해 복잡한 새 부품에 필요한 다이 트라이아웃 반복 횟수가 크게 줄어들고 다이 개발 시간과 비용이 절감되었습니다. 30~50% 많은 경우에.

서보 제어식 유압 및 서보 기계식 프레스 프로그래밍 가능한 램 속도 프로파일을 허용하여 이전에 전용 장비가 필요했거나 금형 단조에서는 전혀 불가능했던 재료의 온간 및 등온 단조를 가능하게 합니다. 열 생성 및 금속 흐름을 제어하기 위해 중요한 단계에서 램 속도를 늦추거나 덜 민감한 작업에서 사이클 시간을 최적화하기 위해 가속할 수 있습니다.

자동 단조 셀 인덕션 히터, 로봇형 빌렛 핸들링, 다축 프레스 이송 시스템 및 인라인 비전 검사를 결합하여 최소한의 직접 노동력으로 대량의 폐쇄형 단조 라인을 운영할 수 있게 되었습니다. 현대 자동차 단조 라인은 다음과 같습니다. 한 명의 작업자가 4~6대의 프레스를 감독 , 라인 끝에서 레이저 스캐닝 및 머신 비전 시스템을 통해 품질 검사가 처리됩니다.

정밀한 그물형 단조 - 최종 형상에 매우 가까운 부품을 생산하여 가공이 기능적 표면에서만 가벼운 마무리 공정으로 축소되는 것은 자동차 기어 및 베어링 부품에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 이 접근 방식은 가공 시간을 줄이고 재료 활용도를 높이며 가공으로 인해 부품 표면이 파괴될 수 있는 유익한 입자 흐름을 보존합니다.