다중 시작 나사 메커니즘은 운동 변환기 역할을 합니다. 프레스의 표준 수직 축 운동을 금형 펀치에 대한 정밀한 회전 운동으로 직접 변환합니다. 이 메커니즘은 결합 하중 압축을 달성하기 위해 축 압력과 동시에 철 분말 표면에 회전 전단력을 가하는 동기화된 이중 힘 환경을 생성합니다.
이 메커니즘의 핵심 가치는 깊은 전단 흐름을 생성하는 능력에 있습니다. 하향 압력과 회전을 결합함으로써 표준 수직 압축으로는 달성할 수 없는 복잡한 형상, 특히 매우 얇거나 종횡비가 높은 부품의 고밀도 성형을 가능하게 합니다.
결합 하중의 역학
선형 힘을 회전으로 변환
다중 시작 나사의 기본 역할은 프레스 스트로크의 물리적 특성을 변경하는 것입니다. 18도 나사 리드 각도와 같은 특정 형상을 활용하여 메커니즘은 펀치를 프레스 슬라이드에 기계적으로 연결합니다.
프레스가 수직으로 움직이면 나사는 펀치를 회전시킵니다. 이를 통해 회전 속도가 축 압축 속도와 완벽하게 동기화됩니다.
전단력 생성
표준 압축은 위에서 아래로 가해지는 압력에만 의존하며, 이는 종종 불균일한 밀도로 이어집니다. 나사에 의해 도입된 회전은 철 분말에 접선 방향으로 작용하는 전단력을 생성합니다.
이 전단 작용은 입자 간의 마찰을 방해합니다. 분말이 수직으로만 움직이는 것이 아니라 측면으로 움직이도록 하여 깊은 전단 흐름이라는 현상을 일으킵니다.
중요 제조 시사점
분말 평탄화 달성
분말 야금에서 주요 과제 중 하나는 고압이 가해지기 전에 분말이 고르게 퍼지도록 하는 것입니다. 동기화된 회전 작용은 능동적인 분말 평탄화를 제공합니다.
이는 부품 내의 밀도 구배를 줄입니다. 재료 구조가 부품의 중심에서 가장자리까지 균일하도록 보장합니다.
높은 종횡비 설계 지원
전단력이 없으면 얇거나 높은 부품(높은 종횡비)은 균열이나 저밀도 영역이 발생하기 쉽습니다. 다중 시작 나사 메커니즘은 이러한 한계를 극복합니다.
압축 중 분말의 유체와 같은 움직임을 촉진함으로써 제조업체는 높은 구조적 무결성과 밀도를 유지하는 매우 얇은 부품을 생산할 수 있습니다.
공정 변수 최적화
힘 벡터 조절
나사가 움직임을 제공하지만 시스템은 나사와 프레스 슬라이드 사이에 배치된 스프링 요소에 의존하여 힘 적용을 미세 조정합니다.
이 스프링은 추가적인 축 예압을 생성합니다. 더 중요하게는 엔지니어가 선형 하향 이동과 회전 비틀림 사이의 특정 비율을 조절할 수 있도록 합니다.
프레스 효율 극대화
이러한 스프링 요소의 적절한 보정은 공정 효율성에 필수적입니다. 스프링 강성을 조정함으로써 철 분말 프리폼에 가해지는 기계적 힘 벡터를 정밀하게 관리할 수 있습니다.
최적화되면 압축 주기 동안 낭비되는 에너지를 최소화하여 프레스 힘의 유효 활용도를 90%에서 95% 이상 범위로 높입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
다중 시작 나사 메커니즘을 효과적으로 활용하려면 하드웨어 설정을 특정 부품 요구 사항과 일치시켜야 합니다.
- 기하학적 복잡성이 주요 초점인 경우: 얇거나 높은 종횡비 특징에 충분한 전단 흐름을 보장하기 위해 나사 리드 각도의 동기화에 우선순위를 두십시오.
- 공정 효율성이 주요 초점인 경우: 스프링 요소의 강성을 조정하여 힘 활용률을 95% 임계값으로 최대화하는 데 집중하십시오.
궁극적으로 다중 시작 나사는 금형을 단순한 압착 도구에서 복잡하고 고밀도의 입자 재배열이 가능한 정밀 기기로 변환합니다.
요약표:
| 특징 | 결합 하중에서의 기능 |
|---|---|
| 운동 변환 | 수직 프레스 스트로크를 정밀한 회전 운동으로 변환합니다. |
| 전단력 생성 | 균일한 분말 분포를 위한 깊은 전단 흐름을 가능하게 합니다. |
| 리드 각도 (예: 18°) | 회전 속도를 축 압축 속도와 동기화합니다. |
| 스프링 요소 | 힘 벡터를 조절하고 효율성을 위해 축 예압을 제공합니다. |
| 공정 결과 | 90-95%의 힘 활용도를 가진 얇고 높은 종횡비의 부품을 생산합니다. |
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참고문헌
- Sergey N. Grigoriev, Sergey V. Fedorov. A Cold-Pressing Method Combining Axial and Shear Flow of Powder Compaction to Produce High-Density Iron Parts. DOI: 10.3390/technologies7040070
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