기계적 보정: 방법 및 적용

기계적 교정은 기계 장비를 사용하여 변형된 공작물 및 변형된 강재를 교정하는 프로세스입니다. 기계적 교정에 사용되는 장비에는 롤러 스트레이트너, 원형 롤러, 특수 평탄화기, 교정기, 기계식 프레스, 유압 프레스, 스크류 프레스 등 다양한 프레스가 있습니다.

I. 기계적 수정 방법 및 적용 범위

표 1 기계적 보정 방법 및 적용 범위

카테고리		스케치	적용 범위
스트레칭 머신 보정			얇은 판의 뒤틀림, 프로파일의 비틀림, 파이프 및 와이어의 직선화
수정 누르기			플레이트, 파이프 및 프로파일의 국부적 보정
잭 보정			앵글 강재, 채널 강재 및 I형강을 곧게 펴고 굽힘에도 사용 가능
롤형 보정 기계	스트레이트 롤		플레이트, 파이프 및 프로파일 수정
	경사 롤		원형 단면 자료 수정
			단면이 원형인 얇은 튜브의 정밀 보정
			벽이 두꺼운 원형 튜브 및 막대의 보정

기계적 보정을 통해 얻을 수 있는 보정 정확도는 표 2에서 확인할 수 있습니다.

표 2 일반적으로 사용되는 보정 장비의 보정 정밀도

II. 플레이트 재질 보정

강판의 변형은 일반적으로 멀티롤 레벨링 기계에서 보정됩니다. 수평을 맞출 때 강판이 두꺼울수록 보정이 쉬우며, 강판이 얇을수록 변형이 쉬워 보정이 더 어려워집니다.

레벨링 기계는 5롤, 7롤, 9롤, 최대 21롤 등 롤 수에 따라 분류할 수 있습니다. 상대적인 위치에 따라 평행형과 비평행형으로 분류할 수 있습니다. 대형 다축 레벨링 기계는 최대 50mm 두께와 2000mm 너비의 강판을 교정할 수 있습니다.

일반적으로 두께가 3mm 이상인 강판은 5롤러 또는 7롤러 레벨링 기계로 수평을 맞추고, 두께가 3mm 미만인 얇은 강판은 9롤러, 11롤러 또는 그 이상의 멀티롤러 레벨링 기계로 수평을 맞춰야 합니다.

1. 강판 레벨링의 기본 원리

강판 레벨링의 기본 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 롤러 5와 롤러 7은 공급 가이드 롤러, 롤러 6은 배출 가이드 롤러, 나머지는 작업 롤러입니다.

상부 롤러와 하부 롤러 사이에 플레이트가 공급되면 롤러 1, 2, 4가 한 그룹을 형성하여 플레이트를 위쪽으로 구부리고 롤러 2, 3, 4가 한 그룹을 형성하여 플레이트를 아래쪽으로 구부립니다. 수율 한계를 넘어 구부리고 늘리는 작업을 반복하면 원래 '팽팽했던' 영역이 늘어나면서 이전에 '느슨했던' 영역과 균형을 이룹니다. 이렇게 하면 소위 플라스틱 흐름이 생성되어 평탄화라는 목표를 달성할 수 있습니다.

2. 상부 롤러의 압력을 결정하는 방법

레벨링 기계의 상부 롤러의 압력은 롤러 사이의 간격을 직접 결정합니다. 상부 롤러의 압력이 적당하면 플레이트의 "단단한" 부분만 늘어나서 "느슨한" 부분과 균형을 이루고 플레이트가 수평을 이룹니다. 이것이 이상적인 상태입니다. 상부 롤러의 압력이 충분하지 않으면 플레이트의 "단단한" 영역은 늘어나지만 "느슨한" 영역과 균형을 이루지 못하고 플레이트가 완전히 수평을 이루지 못합니다.

상부 롤러의 압력이 너무 높으면 "단단한"영역뿐만 아니라 "느슨한"영역도 다양한 정도로 늘어납니다. 스트레칭의 정도가 균형을 이루고 플레이트가 평평 해지더라도 플레이트의 입자가 왜곡되고 부서져 과도한 냉간 가공 경화를 유발하여 플레이트의 수명이 단축됩니다. 따라서 상부 롤러의 적절한 압력을 결정하는 것은 플레이트의 평탄화 결과에 직접적인 영향을 미칩니다.

레벨링 기계의 상부 롤러의 압력 (즉, 롤러 사이의 간격)은 일반적으로 공급 가이드 롤러 (예 : 그림 1의 롤러 5 및 7)가 플레이트 두께를 2-3mm 초과하도록 조정되는 반면 (레벨링 할 플레이트의 삽입을 용이하게하기 위해) 배출 끝이 플레이트 두께와 같도록 조정됩니다. 작업 롤러는 플레이트 두께에 따라 조정되며, 앞쪽 끝이 플레이트 두께보다 1-5mm 작고 뒤쪽으로 갈수록 점차 증가하여 배출 가이드 롤러가 플레이트 두께와 같도록 조정됩니다.

그러나 실제 레벨링 공정에서 이 방법은 측정이 불편하기 때문에 레벨링 기계의 상부 롤러의 압력을 결정하기 위해 경험 기반 방법이 일반적으로 사용됩니다.

(1) 테스트 스트립 방법

수평을 맞출 플레이트와 같은 두께의 플레이트 스트립을 레벨링 머신에 삽입합니다. 롤러가 플레이트 스트립에 닿을 때까지 손으로 압력을 조절하고 일정한 압력을 가합니다. 또한 상단 롤러의 높이와 좌우 수평을 관찰합니다. 레벨링 기계에서 스트립이 롤아웃된 후 평탄도를 확인하고 다시 한 번 수평을 맞추고 조정합니다. 이 압력을 기본 압력이라고 합니다.

그런 다음 평평하게 할 플레이트를 삽입합니다. 롤링 후 플레이트의 평탄도를 확인하고 기계의 부하 소음을 들어 상부 롤러 압력이 적절한지 판단합니다. 압력이 적합하지 않은 경우 미세 조정하거나 섹션을 롤링한 후 다시 미세 조정할 수 있습니다. 최종적으로 결정된 압력을 실제 작업 압력이라고 합니다. 그 후 이 압력에 따라 배치 레벨링을 수행할 수 있습니다.

(2) 먼저 삽입하고 나중에 조정하는 방법

플레이트를 레벨링 기계에 넣고 손이나 레버를 사용하여 상단 롤러를 누른 다음 느껴지는 저항으로 압력이 적절한지 판단합니다. 그런 다음 상단 롤러 베어링 시트의 높이가 같은지, 롤러가 수평으로 정렬되어 있는지 육안으로 검사합니다. 레벨링 기계를 시작하고 플레이트가 지지 랙에 공급된 후 플레이트의 평탄도와 롤러의 회전에 따라 압력을 조정합니다.

특정 상단 롤러가 회전하지 않거나 간헐적으로 회전하는 경우 해당 롤러의 압력이 충분하지 않음을 나타냅니다. 모든 상단 롤러가 회전하면 일정한 압력이 가해지고 있는 것입니다. 오정렬이 관찰되면 오정렬된 쪽의 압력이 너무 높고 다른 쪽의 압력이 너무 낮다는 의미입니다. 과도하거나 부족한 압력에 따라 적절히 조정합니다. 코일 플레이트를 더 작은 부분으로 자른 후에도 넓은 영역이 고르지 않은 경우 압력이 여전히 불충분하므로 추가 압력이 필요합니다.

배출 가이드 롤러의 압력은 레벨링 기계에서 나온 후 플레이트 끝의 위쪽 또는 아래쪽 구부러짐에 따라 미세 조정할 수 있습니다.

3. 레벨링 플레이트 작동 방법

레벨링 기계는 코일, 볼록 플레이트, 물결 모양 플레이트 및 느슨한 조각과 같은 다양한 플레이트의 수평을 맞추는 데 사용할 수 있습니다. 주요 레벨링 작업 방법은 다음과 같습니다.

(1) 코일 플레이트의 수평을 맞추는 작업 방법

상부 롤러의 압력을 결정하기 위해 위에서 언급 한 방법에 따라 작업 롤러를 작업 압력으로 조정하고 공급 가이드 롤러 5를 올리고 코일을 들어 올린 다음 공급 가이드 롤러 5와 7 사이에 코일의 한쪽 끝을 삽입합니다. 코일이 일정 거리(약 1-2개의 작업 롤러)까지 천천히 들어가도록 레벨링 기계를 서서히 시동합니다. 그런 다음 크레인을 모든 방향으로 움직여 선행 플레이트 끝의 위치를 조정하여 플레이트가 코스를 벗어나는 것을 방지하기 위해 특정 상단 또는 하단 롤러의 외부 윤곽(측면에서 관찰)과 평행하도록 합니다. 그런 다음 상단 공급 가이드 롤러 5를 아래로 누르고 코일 크래들에 코일을 놓을 때 코일이 이탈하지 않도록 더 강한 압력을 가합니다. 마지막으로 기계를 시작하고 플레이트를 놓습니다.

크래들에 전달되는 플레이트의 평탄도를 관찰하고 기계의 하중 소음을 들으면 상부 롤러의 압력이 적절한지 판단할 수 있습니다. 필요한 조정 후 대량 평탄도 보정을 수행할 수 있습니다.

(2) 꼬인 좁은 스트립 수평 맞추기

좁은 스트립으로 잘라낸 전단 기계 는 기울어진 절삭날로 인해 뒤틀리고 변형되는 경향이 있으며, 평평하고 똑바로 구부러지는 변형도 있습니다.

이 스트립은 레벨링 머신을 사용하여 수평을 맞출 수도 있습니다. 레벨링 방법은 앞서 설명한 대로 상부 롤러의 기본 압력을 조정하고, 동일한 두께의 플레이트에 비해 상부 공급 가이드 롤러 5를 약간 높게 올려 꼬인 스트립을 삽입하기 어렵지 않도록 합니다. 작업 롤러 압력은 동일한 두께의 판을 평평하게 할 때보다 약간 더 높아야 더 나은 평탄화 결과를 위해 과도한 소성 변형을 유도할 수 있습니다.

필요한 수평 조정 정도에 따라 스트립을 기계에 두 번 또는 세 번 통과시킬 수 있지만, 최적의 수평 조정 결과를 얻으려면 스트립을 뒤집고 약간의 추가 압력을 가해야 합니다. 이 방법은 스트립이 똑바로 구부러진 경우에는 효과가 떨어지므로 기계에서 나온 후 수동으로 수정해야 할 수 있습니다.

위에서 설명한 레벨링 방법은 스트립이 약간 얇아지고 늘어날 수 있다는 점에 유의하세요.

(3) 더 얇은 개별 플레이트의 레벨링

더 얇은 개별 플레이트의 경우 두꺼운 강판을 지지판으로 사용하고 그 위에 더 얇은 플레이트를 올려 수평을 맞출 수 있습니다. 또는 그림 2와 같이 여러 개의 길고 얇은 판을 함께 쌓아 수평을 맞출 수도 있습니다.

(4) 가운데가 평평하고 가장자리가 물결 모양인 플레이트의 수평 조절

가운데가 평평하지만 가장자리가 물결 모양인 플레이트의 경우 그림 3과 같이 평평한 가운데 부분에 지지판을 삽입하여 얇게 펴서 수평을 맞추고 수평을 유지합니다.

(5) 중간 및 평평한 측면에 종파가있는 플레이트의 수평 조정

중간 부분이 물결 모양이지만 측면이 평평한 판금의 경우 그림 4와 같이 측면에 패딩을 추가하여 얇게 만들고 보정을 수행할 수 있습니다.

(6) 물결 모양의 한 면과 평평한 면의 보정

한 면이 물결 모양이고 한 면이 평평한 판금의 경우 그림 5와 같이 평평한 면에 패딩을 추가하여 얇게 펴서 보정을 수행할 수 있습니다.

또한 그림 6과 같이 평평한 면에 직접 압력을 가하여 늘리고 얇게 하여 보정을 수행할 수 있습니다.

(7) 3롤 벤딩 머신의 평면 벤딩 보정

열간 절단으로 절단된 강판은 수직 굽힘을 형성하는 경향이 있으며, 평평한 굽힘과 비틀림은 드뭅니다. 경사 전단 기계로 절단한 강판은 수직 굽힘, 평면 굽힘, 비틀림 등 복합적인 굽힘을 형성하는 경향이 있으며, 강판이 얇을수록 그 효과가 더 분명해집니다. 레벨링 기계는 평평한 굽힘만 교정하고 부분적인 비틀림을 제거할 수 있는 반면, 3롤 벤딩 기계는 평평한 굽힘과 비틀림을 모두 교정할 수 있습니다.

그림 7은 경사 전단 기계로 절단한 14mm×300mm×2560mm 강판을 교정하는 개략도를 보여줍니다. 작동 중에 32mm 두께의 패드를 벤딩 머신에 넣은 다음 강판을 수직으로 기계 안으로 굴려 넣습니다. 상부 축 롤러를 내렸다가 앞뒤로 반복적으로 굴려 평평한 굴곡을 보정하고 부분적인 비틀림을 제거합니다. 상부 롤러를 내리는 정도는 보정에 따라 다르지만 어떤 경우에도 패드가 위쪽으로 구부러져서는 안 됩니다.

이 방법을 사용하기 위한 전제 조건은 패드가 일반적으로 30~40mm로 상당히 두꺼워야 하며, 패드와 보정 대상 플레이트 사이의 강성 차이가 클수록 좋습니다.

(8) 3롤 벤딩 머신의 비틀림 교정

스틸 스트립의 비틀림을 보정할 때는 스틸 스트립을 축 롤러와 일정한 각도로 설정해야 합니다. 비틀림 정도가 다양하기 때문에 경사각은 미리 결정하기 어려우며 일반적으로 가해지는 압력의 양과 관찰된 보정 효과에 따라 조정됩니다. 보정 과정은 가볍게 시작하여 점차적으로 압력을 높여 효과를 관찰한 후 일괄 보정을 진행해야 합니다. 과도하게 조이면 역비틀림이 발생하여 상황이 악화될 수 있으므로 피해야 합니다.

그림 8a와 8b는 각각 오른쪽과 왼쪽으로 뒤틀린 스틸 스트립을 보정하는 방법을 보여줍니다. 보정 효과는 재료가 축 롤러에 놓이는 각도에 따라 달라지지만 어느 쪽 끝이 먼저 공급되는지와는 관련이 없습니다.

패딩을 소재 아래에 배치하면 패드가 위쪽으로 구부러지지 않기 때문에 비틀림을 수정할 수 없습니다.

III. 프로필 수정

파이프, 강재 섹션 및 기타 프로파일의 기계적 보정은 대부분 멀티롤 섹션 스트레이트너, 프로파일 스트레처 및 프레스를 사용하는 냉간 보정을 사용하여 수행됩니다.

1. 멀티롤 프로파일 교정기를 사용한 보정

멀티롤 프로파일 스트레이트너의 작동 원리는 시트 레벨링 기계의 작동 원리와 유사합니다. 차이점은 그림 9와 같이 보정 롤러가 보정 중인 프로파일의 단면과 정렬된 윤곽 맞춤 롤러라는 점입니다. 서로 다른 프로파일을 수정할 때 다양한 윤곽을 가진 롤러를 사용할 수 있습니다.

a) 각도 강철 보정
b) 채널 강 보정
c) 정사각형 강철 보정

시트 레벨링의 원리와 유사하게, 프로파일은 롤러의 위아래 열을 통과하고 반복적으로 구부러져 섬유를 늘리고 보정을 달성합니다. 직선형 롤러 기계에서는 롤 축선이 평행하므로 다양한 프로파일에 적합합니다. 경사 롤 기계에서는 롤 윤곽이 쌍곡선이며 롤러는 대부분 상하 그룹(그룹당 2~3개의 롤러)으로 배열되고 롤러 축이 기울어져 있습니다. 이는 둥근 소재에 추가적인 회전 운동을 유도하여 보정 효과를 높여 파이프, 봉, 전선 등의 보정에 적합합니다.

2. 프로필 들것을 사용한 보정

강철 섹션과 다양한 용접 빔의 굽힘 변형은 프로파일 들것을 사용한 역 굽힘 방법을 사용하여 수정할 수 있습니다. 들것은 수평으로 배열되고 움직이는 부품은 일반적으로 양방향으로 배치됩니다(표 1 그림 참조).

작동 중에 프로파일 스틸은 지지대와 푸셔 사이에 배치됩니다. 돌출된 부분은 푸셔에 의해 차단되고 길이를 따라 움직일 수 있는 동안 지지대 쪽으로 눌려집니다. 핸드휠을 조작하여 지지대의 위치를 조정하여 프로파일 스틸의 다양한 굽힘 정도를 수용할 수 있습니다. 푸셔가 모터에 의해 구동되어 수평으로 앞뒤로 움직이면 보정 대상 프로파일 강재에 주기적으로 추력을 가하여 보정 목적을 달성하기 위해 역 굽힘을 일으킵니다.

푸셔의 초기 위치를 조정하여 변형의 양을 조절할 수 있습니다. 테이블에는 프로파일 강재를 지지하고 앞뒤로 움직이는 동안 마찰을 줄이기 위해 롤러가 장착되어 있습니다. 프로파일 스틸 교정기는 프로파일 스틸을 구부리는 데에도 사용할 수 있어 굽힘과 교정을 모두 할 수 있는 이중 목적의 기계입니다.

3. 프레스로 프로파일 바로잡기

프레스로 프로파일 및 각종 용접 빔을 교정하는 교정 원리, 순서 및 방법은 후판 재료와 동일하지만 작업 중 공작물의 배치 위치, 프레스 위치, 심 두께 및 배치 영역을 공작물의 크기와 변형에 따라 합리적으로 설정해야 교정 품질과 속도를 향상시킬 수 있습니다. 그림 10은 프레스로 금속 프로파일을 곧게 펴는 개략도를 보여줍니다.

a) 채널 스틸 벤드 스트레이트
b) 채널 스틸 트위스트 스트레이트
c) I-빔 벤드 스트레이트닝