금속 가공에서 발생하는 단조 결함의 6가지 유형

1. 균열

(1) 표면의 과연소로 인한 균열 이러한 균열은 주로 커넥팅로드 단조의 모서리 가장자리, 특히 단조 중 인장 응력을받는 영역에 분포합니다. 특징은 균열이 짧고 두껍고 단조 표면에 불규칙하게 조밀하게 분포되어 있으며 입자 경계를 따라 안쪽으로 확장되고 균열 내부가 산화물로 채워져 있고 양쪽에 심한 탈탄, 거친 입자 및 Widmanstätten 구조가 존재한다는 것입니다.

(2) 최종 단조 또는 사이징 중 너무 낮은 온도로 인한 균열 이러한 균열은 주로 금형 단조 중 인장 응력을 받는 단조 영역이나 금속 흐름의 경계에 분포합니다. 균열은 깊고 길며 상대적으로 밀도가 높은 것이 특징입니다.

(3) 균열 (그림 6-32 참조) 균열이 단조 표면에 비교적 얕고 그물 모양으로 분포되어 있는 것이 특징입니다. 균열이 형성되는 주된 이유는 다음과 같습니다:

1) 원재료에 구리, 주석이 분리되어 있거나 구리, 주석의 함량이 과다한 경우. 구리와 주석은 융점이 낮기 때문에 단조 가열 중에 녹아 국부적인 가소성이 감소하고 균열이 생깁니다.

2) 연료의 과도한 황 함량, 특히 가스 또는 천연 가스를 연료로 사용하는 경우 불완전한 탈황으로 인해 유황이 가열 중에 입자 경계를 따라 빌릿의 표면층에 침투하여 입자 경계에 황화물 내포물을 형성하여 입자 간의 연결을 약화시켜 금형 단조 중에 균열을 일으킵니다.

(4) 절단선을 따라 세로 균열 (그림 6-33 참조) 이러한 균열은 비금속 내포물에 의해 발생합니다. 빌릿 제조 또는 단조 시 용접되지 않은 수축, 다공성 등의 결함뿐만 아니라 강철 내 황, 인 등의 비금속 불순물이 다이 단조 시 플래시로 압착되어 트리밍 시 절단 선에 균열이 발생합니다.

1) 결함이 심한 빌릿, 결함이 플래시로 압착되어 플래시의 절단면을 따라 균열로 나타나거나 단조 다이의 분할 선을 따라 단조가 두 개의 반으로 나뉩니다 (그림 6-34 참조). 인발 또는 롤 단조 중에 길어진 강철 잉곳에 수축 또는 다공성이 존재하기 때문에 다이 단조 중에 압착된 수축 또는 다공성의 가장자리가 플래시로 눌려 플래시를 트리밍한 후 이러한 결함이 드러납니다.

2) 단조 공정 중 균열이 발생하는 이유는 플래시 홈의 상부 및 하부 브릿지의 표면 거칠기가 다르기 때문에 금속이 플래시 홈으로 흐를 때 다른 저항을 유발하여 절단면 내에서 전단 응력이 쉽게 생성되기 때문입니다,

 분할 표면이 박리되고 균열이 생깁니다.

3) 금형 단조 중 정렬 불량으로 인해 트리밍 과정에서 절단면이 찢어지는 경우(그림 6-35 참조).

 2. 단조로 단조된 저울

빌릿의 단면 및 길이 치수를 변경하고 금속을 분배하는 것 외에도 해머 다이 단조에서 업셋팅 단계는 스케일을 제거하는 역할도 합니다. 업셋팅 단계가 공정 요구 사항에 따라 작동하지 않고 스케일이 완전히 제거되지 않으면 최종 단조 중에 단조품에 눌려집니다. 스케일이 단조품에서 떨어지면 표면에 구덩이가 형성되어 가공된 표면에 검은 스케일이 남게 됩니다. 단조품의 스케일을 산세하고 떨어뜨린 후 남은 흔적은 3mm까지 깊을 수 있습니다.

이 결함이 가공 허용치를 초과하면 단조품이 폐기될 수 있습니다. 따라서 이 결함의 발생을 방지하기 위해 스케일을 조심스럽게 제거하는 것이 중요합니다.

 이 품질 결함의 주요 원인은 다음과 같습니다:

1) 단조 결함 단조 시 다이 홈에 청소되지 않은 산화물 스케일로 인한 움푹 들어간 부분 등입니다. 특히 다이 홈의 앞쪽과 뒤쪽 끝에서 약간의 부주의로 인해 블로잉 시 사각이 발생할 수 있습니다.

2) 빌릿 가열 중 산화가 심하여 단조 전 단조 과정에서 산화물 스케일이 완전히 벗겨지지 않아 산화물 스케일의 일부가 빌릿에 달라붙어 단조품에 홈이 생깁니다. 이를 근본적으로 해결하려면 가열 품질을 엄격하게 제어해야 합니다. 이 산화물 스케일이 단조품에 부착되면 표면에 구덩이와 공동이 생기거나 부품의 작업 단면의 크기가 줄어듭니다.

3) 단조 공정 중 다이 점핑으로 인해 최종 단조 다이에 산화물 스케일이 2차적으로 유입되어 단조품에 홈이 생깁니다. 따라서 단조를 계속하기 전에 다이 점핑 후 다이 홈에서 산화물 스케일을 청소하는 것이 필수적입니다.

4) 용광로 바닥에 슬래그가 형성되어 산화물 스케일이 금속에 강하게 부착되어 다이 단조 중에 털어낼 수 없고 산세 중에 청소할 수 없습니다. 이러한 유형의 산화물 스케일을 단조품에서 제거할 수 있더라도 단조품의 치수가 줄어드는 경우가 많습니다.

 3. 덴팅

이러한 유형의 스크랩의 특징은 기계적 손상입니다. 단조 다이 홈에서 단조를 제거하거나 뜨거운 단조를 취급하는 동안 또는 트리밍 중에 관련 없는 물체(예: 천공된 얇은 시트)가 트리밍 다이에 떨어지면서 단조에 기계적 손상을 입힐 때 단조에 기계적 손상이 발생합니다. 깊이가 가공 공차를 초과하는 경우 단조품은 폐기됩니다.

 4. 손상된 단조품

단조품은 하부 다이 홈에 단단히 배치되기 전 또는 다이 홈 내에서 이동하는 동안 충격으로 인해 손상됩니다. 이러한 유형의 스크랩이 발생하는 이유는 다음과 같습니다:

1) 작업자가 블랭크를 최종 단조 다이 또는 트리밍 다이에 올바르게 배치하지 않았거나 단조품이 다이 홈에서 튀어나올 때 충격을 받았습니다.

2) 단조 해머는 중첩 충격 현상, 즉 페달을 한 번 밟으면 해머가 여러 번 부딪히는 현상이 발생하고 불량 단조 금형 및 트리밍 금형에서도 가공이 수행됩니다.

3) 트리밍 중에 단조가 다이 내부에 배치되지 않으면 단조품도 손상됩니다. 단조품의 손상은 주로 작업자의 부주의로 인해 발생하며 단조품 손상을 방지하는 유일한 방법은 신중하게 작업하는 것입니다.

 5. 잘못된 간소화

일반적으로 단조품의 유선형 분포는 그림 6-36과 같이 단조품의 모양과 일치합니다.

그러나 사전 단조 다이 홈이 불합리하게 설계되거나 작업자가 부적절하게 작동하거나 다이 마모, 부적절한 빌릿 업셋 방법 또는 다이 홈에 빌릿이 잘못 배치된 경우 금속 흐름이 고르지 않아 잠재적으로 무질서하고 난류가 발생하는 유선형을 유발할 수 있습니다.

무질서한 유선형은 다양한 기계적 성능 지표에서 다양한 정도의 저하를 초래할 수 있습니다. 따라서 중요한 단조품의 경우 유선형 분포에 대한 요구 사항이 있습니다.

와전류, 관통 흐름 및 리브 관통 결함은 접힘과 동일한 이유로 발생하며, 모두 빌릿 단면에 불합리한 금속 분포 또는 빌릿 부피가 단조를 많이 초과하여 다이 홈을 채우는 동안 금속 흐름이 심하게 불균일하기 때문에 발생합니다. 이 세 가지 결함이 발생하기 쉬운 단조품의 형상을 살펴보면 대부분 단면이 "L", "Π" 또는 "T"자형인 단조품에서 발생합니다.

이 세 가지 결함은 불균일한 금속 흐름으로 인해 발생하지만, 불균일성의 정도에 따라 다른 결과를 초래합니다. 가벼운 경우 와류를 형성하고(그림 6-37 참조), 더 심한 경우 관통 흐름을 형성하며(그림 6-38 참조) 가장 심한 경우 리브 관통 균열을 유발합니다.

와전류와 관통 흐름은 종종 거친 입자 현상을 동반하는데, 이는 금속이 심하게 흐르면서 응집되고 재결정화되는 경향이 있기 때문입니다. 실험 결과에 따르면 와전류와 관통 흐름은 부품 강도에는 거의 영향을 미치지 않지만 가소성에는 상당한 영향을 미치며 피로 성능과 내식성에는 가장 심각한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

 6. 단조 변형

변형은 단조품의 중심선과 평면이 단조 다이어그램의 올바른 모양에서 벗어나는 것을 말합니다. 이 결함은 다이 단조, 펀칭 트리밍, 운송 또는 열처리 중에 발생할 수 있습니다. 이러한 경우 발생하는 변형은 보정 방법을 통해 해결할 수 있습니다. 단조 다이의 보정과 같은 단조의 후속 공정에는 다음과 같은 보정 프로세스가 있습니다. 유압 프레스또는 수동으로 엠보싱합니다.

(1) 이형에 의한 변형은 주형에서 주물을 제거하는 과정과 비교하여 설명할 수 있습니다. 주조의 탈형은 모래 주형을 파괴함으로써 달성할 수 있지만 단조의 탈형은 주조 중에 모래 주형에서 나무 패턴을 제거하는 것과 유사하게 주형 캐비티에서 단조 조각을 추출하여 수행해야 합니다.

따라서 단조품의 이형을 용이하게 하려면 단조 압력 방향에 수직인 모든 금형 벽에 모래 제거용 테이퍼인 "모래 제거 치수"의 원리를 적용하여 단조 구배 각도(일반적으로 5°에서 12° 사이)로 알려진 특정 경사 각도를 만들어야 합니다.

그렇지 않으면 금형 캐비티에 압착된 부드러운 단조 조각을 펜치로만 강제로 빼낼 수 있어 이미 단조된 조각이 변형될 수 있습니다.

일부 단조 금형은 잘못 설계되어 날카로운 도구를 사용하여 단조 부품을 들어내야 하므로 필연적으로 변형이 발생할 수 있습니다. 더 나은 접근 방식은 금형 테이퍼에 주의를 기울이고 금형 캐비티(절단면의 위아래 수직 공간)의 폭에 비해 깊이를 최소화하고, 이상적으로는 길이보다 작게 하여 단조 부품이 자동으로 튀어나오거나 최소한의 노력으로 제거할 수 있도록 하는 것입니다.

(2) 펀칭 또는 트리밍으로 인한 변형 부정확한 트리밍 펀치 또는 잘못된 금형 설계로 인해 단면이 얇은 복잡한 트리밍 프로파일이 휘거나 긴 단조품이 트리밍 변형으로 인해 구부러지는 경우가 종종 있습니다.

(3) 단조 후 냉각 또는 열처리로 인한 변형 단조 후 냉각이 고르지 않거나 열처리 중 가열 및 냉각 방법이 부적절하면 변형이 발생할 수 있습니다. 일반적인 변형에는 장축 단조의 굽힘이 포함되며, 이는 곧게 펴서 수정할 수 있습니다.

중저탄소강 및 저합금 구조강 단조의 경우 굽힘이 10mm 미만인 경우 냉간 수정이 가능하며 단조강 또는 다양한 합금 공구강의 큰 변형, 중탄소 합금 구조강 단조는 고온 수정하거나 응력을 완화하기 위해 직선화 후 어닐링해야 합니다.