인발가공과 압출가공이란 ?

안녕하세요~! 뽀니입니다.

지난 포스팅에서는 제1탄 주조란 무엇인지 알아보았고, 제2탄 단조란 무엇인가? 그리고 제3탄에서는 압연이랑 무엇인지 그 종류와 특징에 대해 알아보았는데요, 이번 포스팅은 가공종류 제4탄!!! 인발가공과 압출가공이란 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

 

지금까지 알아보았던 단조, 압연과 오늘 포스팅할 인발, 압출은 소성가공의 종류에 해당됩니다.

소성가공이란 성형작업을 말하는데요, 재료에 물리적인 힘을 가해 소성변형을 일으켜 재료를 원하는 형상으로 변형시키는 작업을 말합니다.

이 소성가공에 대한 자세한 부분은 다음에 가공종류 시리즈 포스팅이 끝나고 나면 다시 한번 포스팅할게요!

자 그럼 지금부터 압출이란 무엇인지, 인발이란 무엇인지 한 번 알아보도록 할까요??!!

따라와~~~~

 

1. 압출 Extruding

압출이란 금속재료를 높은 압력을 주며 틀의 구멍으로 밀어내면서 단면을 수축시키는 공정을 말하는데요, 틀에 뚫린 구멍의 형상에 맞는 막대나 관 등을 생산할 수 있으며 공정은 주로 재료의 변형 저항이 작은 온도 조건인 열간에서 진행되고, 주로 봉이나 관의 생산에 이용되지만 연한 재료를 이용하면 불규칙적인 단면을 가진 긴 제품을 제작할 수 있습니다.

방앗간에서 가래떡을 뽑는 원리와 같다고 생각하면 이해하기 쉬울 것 같습니다.

이 방식을 활용해 만들어지는 대표적인 제품으로는 봉재, 선재, 관제 등이 있으며 주로 구조 및 건축용 형상재로 사용되는 것들이 많습니다.

1-1. 압출의 종류

① 직접 압출 (Direct extrusion process)

전방 압출이라고도 하며 용기 안에 놓인 빌렛이 다이 안으로 밀려들어가면서 공정이 진행됩니다.

램이 진행 방향과 압출재의 이동 방향이 동일한 경우 압출재는 외주의 마찰로 인해 내부가 효과적으로 압출된다는 특징이 있습니다만 압출이 끝나면 20-30%가 칩으로 남아 있어 비경제적입니다.

 

② 간접 압출 (Indirect extrusion process)

역 압출, 반전 압출 또는 후방 압출로 불리기도 하며 다이가 압출되지 않은 빌렛 쪽으로 움직이는데 램의 진행 방향과 압출재의 이동 방향이 반대인 경우이며 직접보다는 재료의 손실이 적고 소요동력이 적지만 조작이 불편하고, 표면상태가 좋지 못하다는 단점이 있습니다.

그리고 빌렛과 용기 사이에 상대적인 움직임이 없어 마찰이 발생하지 않는다는 장점이 있어 높은 마찰력을 가진 재료의 압출에 사용됩니다.

③ 정수압 압출 (Hydrostatic Extrusion)

빌렛의 직경이 용기의 내경보다 작고, 램이 유체를 통해 압력을 전달하는데 유체의 비압축성 성질과 유동성을 이용하는 공정이며 유체의 압력이 소재에 3축 압축응력을 작용합니다.

이로 인해서 성형성이 개전되며 소재와 용기 사이의 마찰이 직접 압출보다 훨씬 작습니다.

 

④ 충격 압출 (Impact extrusion process)

기술자가 프레스에 금속 슬래브를 놓고 압력을 가해 금속이 펀치 또는 다이와 일치하도록 하는 금속 성형 기술로 일반적으로 알루미늄, 구리, 아연, 주석 등과 같은 금속과 함께 사용되며 비철금속합금은 크랭크 프레스를 이용해서 큰 충격력을 가해 상온에서 압출 가공하는 방법입니다.

보통 두께가 얇은 형상인 치약 튜브, 화장품 케이스 등을 제작할 때 사용합니다.

 

⑤ 분말압출

분말형태의 금속 재료를 틀에 넣고 압인하는 가공법으로 분말공정 특유의 조직의 미세화, 편석의 최소화에 의한 성능 개선이 가능합니다.

일반적으로 압분한 것을 열간 압출하면 산화막이 파괴되어 압출품의 기계적 성질은 잉곳 압출한 일반 방법으로 만든 강력 알루미늄 합금에 비해 실온에서는 동등하지만 고온에서는 더욱 우수한 성질을 나타내며 일반 소결 제품보다 기계적 성질이 우수하고 높은 강도가 얻어지는 장점이 있습니다.

 

2. 인발 Drawing

인발이란 선재나 가는 파이프를 만들기 위한 금속가공법 중 하나로 금속을 틀 사이로 통과시켜 원하는 형상과 크기로 변형시키는 작업을 말하는데요, 인발에 대한 사전적 뜻이 일정한 모양의 구멍으로 금속을 눌러 짜서 뽑아내 자른 면이 그 구멍과 같고 길이가 긴 제품을 만들어 내는 것을 말하며 단조, 압연, 압출 등의 소성가공 중에서 재료에 가장 많은 변형을 주는 공적으로 쉽게 생각해 국수를 뽑는 기계나 손으로 늘려 만드는 자장면의 면발 또는 엿가락을 늘리는 것을 생각하면 됩니다.

이 방식으로 생산되는 제품으로 봉재, 선재, 관재, 볼트, 구조재 등이 있습니다.

2-1. 인발의 종류

중실인발과 중공인발 두 가지로 나뉘는데 전자는 속이 꽉 찬 가공법을 말하고, 후자는 속이 텅 빈 가공법을 말하며 인발가공은 소재에 따라 종류가 나뉩니다.

 

① 봉재인발

봉재 및 단면재로 드로잉하는 것으로 이에 사용되는 기계를 인발기라고 합니다.

 

** 인발기는 단면적이 큰 봉이나 관재 인발 시 사용하는 것으로 드로우벤치 등이 있으며 이는 봉이나 관과 같이 드럼에 감을 수 없는 소재를 인발할 때 사용한다.

 

② 관재인발

관재를 인발해서 바깥지름을 일정한 치수로 할 때는 틀을 고정하고, 안지름도 일정한 치수로 드로잉 할 때 심봉 또는 맨드릴을 사용합니다.

 

③ 선재인발

 

④ 딥드로잉
판재를 사용해서 각종 소총탄환, 탄피, 알루미늄, 주전자, 들통 등을 제작할 때 사용하는 방식입니다.

3. 인발과 압출의 차이

인발과 압출의 가공법 차이는 인발은 소재에 인장력이 작용하는 것이고, 압출은 소재에 압축력이 작용하는 것으로 인발의 과정을 생각해보면 봉재를 틀 사이로 잡아당겨서 단면적을 감소시키는 공정이라고 생각하면 됩니다.

쉽게 말해 단면 형상을 변형시키기 위해서 소재를 틀 사이로 밀어 넣거나, 잡아당기는 공정을 말하는데 이때 밀어 넣는 것을 압출, 잡아당기는 것을 인발이라고 이해하면 쉽습니다.

지금까지 인발가공과 압출가공에 대해 알아보았는데요, 이 두 가지가 상반된 방법이라 이해하기가 더 쉬웠던 것 같습니다.

이제 포스팅할 가공의 종류가 몇 가지 남지 않았습니다! 끝이 보이네요~ㅋㅋ 다음 포스팅은 가공 종류 나머지 편들(전조, 프레스, 절삭)을 준비해서 오겠습니다. 감사합니다.