열간 단조 전에 블랭크를 업세팅하고 펀칭하는 주요 목적은 원통형 바를 최종 기어 링의 특성을 밀접하게 반영하는 사전 성형된 형상으로 변환하는 것입니다. 이 준비 단계는 재료가 정밀 성형 단계에 들어가기 전에 금속 부피가 합리적으로 분포되도록 보장하는 데 필수적입니다.
일정한 부피의 원리를 활용하여 이 사전 성형 단계는 재료 낭비(플래시)를 최소화하고 균일한 금속 섬유 구조를 생성하여 기어의 궁극적인 하중 지지 능력에 매우 중요합니다.
재료 분포 최적화
일정한 부피의 원리
업세팅 및 펀칭 공정은 일정한 부피라는 기본 원리에 따라 작동합니다. 원자재의 모양은 크게 변하지만 총 부피는 동일하게 유지됩니다.
합리적인 부피 할당
유압 프레스를 사용하면 제조업체는 금속 질량을 단순한 원통형 모양에서 복잡한 사전 성형품으로 재분배할 수 있습니다. 이를 통해 재료의 대부분이 기어 링이 필요한 위치에 정확하게 배치됩니다.
정밀 성형 준비
초기에 올바른 형상을 설정함으로써 후속 열간 단조 공정은 대규모 변위보다는 개선 작업이 됩니다. 이로 인해 최종 정밀 성형 단계가 훨씬 더 정확하고 효율적이 됩니다.
구조적 무결성 향상
균일한 금속 섬유 분포
이 공정의 가장 중요한 기술적 이점 중 하나는 금속의 내부 구조를 조작하는 것입니다. 업세팅 및 펀칭은 금속 섬유가 기어 이빨 내에서 균일하게 정렬되도록 합니다.
향상된 하중 지지 능력
이러한 금속 섬유의 정렬은 단순한 미용적인 것이 아닙니다. 기어의 기계적 특성을 직접 결정합니다. 균일한 섬유 구조는 작동 중 기어의 무거운 하중과 응력을 견디는 능력을 크게 향상시킵니다.
운영 효율성 및 폐기물 감소
플래시 생성 감소
사전 성형품이 최종 형상과 매우 유사하기 때문에 최종 단조 중에 과도한 재료가 거의 발생하지 않습니다. "플래시" 감소는 재료 비용을 절감하고 광범위한 후처리 트리밍의 필요성을 줄입니다.
금형 보호
적절한 사전 성형은 최종 단조 다이에 가해지는 부담을 줄입니다. 블랭크가 이미 거의 최종 형상에 가깝도록 보장함으로써 최종 금형이 과도한 압력으로 재료를 캐비티에 강제로 주입할 필요가 없어 공구 수명을 연장할 수 있습니다.
공정 변수 이해
스트라이크 속도의 중요 역할
형상이 중요하지만, 실행은 유압 프레스의 스트라이크 속도에 크게 좌우됩니다. 더 높은 스트라이크 속도는 금속의 완전한 변형을 촉진하여 등가 응력을 줄이고 금형의 응력 환경을 개선합니다.
흐름과 저항의 균형
스트라이크 속도가 최적화되지 않으면 금속의 변형 저항이 복잡한 캐비티의 효과적인 충진을 방해할 수 있습니다. 합리적인 스트라이크 속도를 선택하는 것은 금형이나 재료를 손상시키지 않고 사전 성형품을 생성하도록 보장하기 위한 필요한 절충입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
업세팅 및 펀칭 공정의 이점을 극대화하려면 특정 제조 목표에 맞게 매개변수를 조정하십시오.
- 주요 초점이 부품 내구성인 경우: 기어 이빨에서 금속 섬유 분포의 최대 균일성을 보장하기 위해 업세팅 비율을 우선시하십시오.
- 주요 초점이 재료 효율성인 경우: 최종 단조 중 플래시 생성을 최소화하기 위해 펀치 형상의 정밀도에 집중하십시오.
- 주요 초점이 공정 안정성인 경우: 변형 저항을 줄이고 금형 장비를 보호하기 위해 유압 프레스 스트라이크 속도를 보정하십시오.
블랭크를 효과적으로 사전 성형함으로써 금속을 모양만 만드는 것이 아니라 고성능 기어링에 필요한 내부 구조적 무결성을 설계하는 것입니다.
요약 표:
| 공정 단계 | 주요 목표 | 핵심 이점 |
|---|---|---|
| 업세팅 | 원통형 질량 재분배 | 기어 이빨에 대한 합리적인 부피 할당 |
| 펀칭 | 중앙 캐비티 생성 | 거의 최종 형상(Near-net shape) 및 플래시 감소 |
| 사전 성형 | 내부 금속 섬유 정렬 | 향상된 하중 지지 능력 및 내구성 |
| 유압 제어 | 스트라이크 속도 최적화 | 금형 응력 감소 및 변형 저항 감소 |
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참고문헌
- Zhenhong Wang, Yongqiang Wang. Numerical Simulation and Process Parameter Optimization of Warm Forging Near-Net Forming for Spiral Bevel Gear. DOI: 10.3390/app14031147
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