벤드 제조 기술 설명

벤딩은 금형의 영향을 받아 금속판과 프로파일을 일정한 곡률이나 각도로 성형하는 방법입니다. 벤딩은 일반 프레스 기계 또는 특수 기계에서 수행할 수 있습니다.

벤드 부품의 유형

철도 객차에는 다양한 유형의 벤드 부품이 사용되며, 주요 유형은 표 3-83에 나와 있습니다.

표 3-83: 유형 굽힘 부품 in 철도 객차

일련 번호	유형	부품 모양, 이름	사용 장비
1	접힌 부품	외부 패널 보강 빔 기둥	CNC 벤딩 머신
2	다이 프레스 부품	파이프 클램프 플레이트	프레스 머신
		보기 사이드 빔 하부 커버 플레이트	유압 기계
3	롤 벤트 구성 요소	승용차 루프 패널	플레이트 롤링 머신
		알루미늄 프로파일 벤트 빔	프로파일 롤링 머신
4	그리기 구부러진 컴포넌트	지붕 벤트 빔	프로파일 벤딩 머신
5	콜드 벤트 구성 요소	스테인리스 스틸 골판지 바닥 사이드 빔	냉간 절곡 성형 생산 라인

구부러진 부품용 소재

철도 객차의 구부러진 부품에 사용되는 주요 재료는 다음과 같습니다:

• 탄소 구조용 강판 및 열간 압연 프로파일: Q235C;
• 내후성 강판: 05CuPCrNi, 09CuPCrNi-B, 09CuPCrNi-A;
• 저합금 고강도 강판: Q345R, S275J2G3, S355J2G3, S275J2G3W;
• 고강도 강화 구조용 강판: Q460, Q500, Q550, Q620, Q690;
• 스테인리스 스틸 플레이트: SUS301L-LT, SUS301L-DLT, SUS301L-ST, SUS301L -HT, SUS304 (0Cr18Ni9), 1.4003;
• 알루미늄 합금 플레이트 및 프로파일: 5A02, 5052, 5083, 6005A, 6083, 7005, 7020.

구부러진 부품 제조 공정

굽힘 방법

철도 객차 구부러진 부품의 주요 벤딩 방법은 다음과 같습니다:

(1) 접기

이 프로세스에는 접는 기계 와 그 다이를 사용하여 판금에 직선 절곡을 수행합니다. 이 방법의 특징은 그림 3-89와 같이 범용 다이를 사용하여 스트로크당 하나의 굽힘을 형성하고 굽힘 각도를 스트로크로 정확하게 제어하는 것입니다.

(2) 다이 벤딩

가장 일반적인 절곡 방법은 그림 3-90과 같이 프레스 기계와 금형을 사용하여 판금에 모든 형태의 절곡을 수행하는 것입니다.

a) 튜브 클램프 굽힘
b) 커버 플레이트 굽힘

3) 롤 벤딩

롤 벤딩은 그림 3-91과 같이 롤 벤딩 기계에서 판금 및 프로파일의 블랭크를 성형하는 공정을 말합니다.

4) 굽힘 그리기

드로 벤딩은 드로 벤딩 머신 금형에서 압출 및 구부러진 판금의 특정 프로파일을 형성하고 축 방향 인장력과 굽힘 모멘트를 동시에 가하는 작업입니다.

이 프로세스는 블랭크의 내부 응력 조건을 변경하여 그림 3-92에 표시된 것처럼 인장 응력을 받는 단면을 만들어 주름 결함을 방지하고 소성 변형량을 증가시키며 스프링백을 줄이고 굽힘 성형 정확도를 향상시킵니다.

5) 피닝 형성

피닝 성형은 안쪽과 바깥쪽으로 움직일 수 있는 피닝 해머의 톱니형 다이가 소재를 신축 및 수축시켜 공작물의 굽힘과 인장 변형을 서서히 유도하는 공정입니다(그림 3-93).

6) 콜드 포밍

냉간 성형은 여러 개의 세로로 배열된 성형 롤을 사용하여 코일 또는 스트립과 같은 금속 시트를 특정 단면 프로파일로 연속적으로 구부리는 작업을 포함합니다.

냉간 성형은 그림 3-94에서 볼 수 있듯이 재료를 절약하고 에너지 효율적이며 생산성이 높은 새로운 금속 성형 공정 및 기술입니다.

굽힘 방법 선택

철도 차량에서 스탬핑 부품에 일반적으로 사용되는 절곡 방법은 6가지가 있습니다. 부품의 모양, 소재, 배치 크기, 장비 조건 및 품질 요구 사항을 고려하는 동시에 비용 효율성을 고려하여 선택하게 됩니다.

1) 굽힘 형성

벤드 성형 는 일반적으로 간단하고 준비하기 쉬운 범용 금형을 사용하기 때문에 첫 번째 선택입니다. 벤딩 머신에 적절한 금형을 장착하면 이전에는 대형 금형이 필요했던 두꺼운 플레이트 커버 부품을 성형할 수 있습니다.

2) 굽힘 그리기

다양한 작은 단면 굽힘 프로파일, 열간 압연 강철 및 곡률 반경이 큰 알루미늄 합금 압출 프로파일의 경우 드로우 벤딩이 선택됩니다.

3) 다이 성형

튜브 클램프 부품 및 소형 채널 철과 같이 대량으로 구부러진 소형 부품의 경우 다이 성형이 선호되는 방법입니다(그림 3-95).

a) 튜브 클램프
b) 작은 채널 아이언

(4) 해머 성형

각도 프로파일은 망치질로 형성한 다음 롤 벤딩 또는 드로 벤딩으로 형성하는 것이 바람직합니다.

(5) 냉간 굽힘

4m보다 길고 단면 모양이 복잡한 공작물의 경우 냉간 절곡이 선택됩니다.

(6) 배치 크기에 따른 선택

대형 커버 플레이트 성형의 경우 생산 수량에 따라 방법이 선택됩니다. 대량 배치의 경우 몰드 성형이 선택되고, 소량 배치의 경우 벤딩 성형이 선택됩니다.

굽힘 시 스프링백

스프링백은 스탬핑된 부품이 구부러진 후 소재의 탄성 변형으로 인해 공작물의 각도와 필렛 반경이 변경되는 것을 말합니다(그림 3-96).

α₁） 펀치의 각도
α₂） 언로드 후 구부러진 부분의 각도
2Δa) 스프링백의 양입니다.

(1) 스프링백에 영향을 미치는 요인

1) 재료의 항복 강도가 높고 탄성 계수가 클수록 스프링백이 커집니다.

2) 구부러진 부분의 상대적 굽힘 반경 R/t가 작을수록 스프링백이 적습니다.

3) V자형 금형의 입구가 클수록 스프링백이 커집니다. U자형 부품의 오목한 금형이 깊을수록 스프링백이 줄어듭니다.

4) 몰드 간격이 작을수록 스프링백이 줄어듭니다.

5) 보정된 굽힘은 자유 굽힘보다 스프링백이 적으며, 보정력이 클수록 스프링백이 적습니다.

(2) 스프링백 극복을 위한 조치

1）구부러진 부품의 설계를 개선하고 재료 특성 및 구조의 허용 범위 내에서 가능한 한 r/t를 줄이거나 굽힘 영역의 보강을 억제하여 부품의 강성을 높이고 스프링백을 억제합니다(그림 3-97).

2） 접는 방법을 사용하여 굽힘을 수행합니다.

3） 곡률이 높은 프로파일에는 드로우 벤딩 방식이 사용됩니다.

4） 다이 벤딩의 경우 자유 벤딩 대신 보정 벤딩이 사용됩니다(그림 3-98).

5) 스프링백 보정을 위한 합리적인 벤딩 다이 구조를 선택합니다(그림 3-99).

a) 작은 간격 보상
b) 펀치 하단의 오목한 보정
c) V-다이 단일 각도 굽힘 보정
d) V-다이 단일 각도 굽힘 보정

굽힘 균열

굽힘 균열은 구부러진 부품에서 발생하는 불량의 한 형태입니다. 굽힘 균열의 주요 원인은 재료에 비해 굽힘 반경이 너무 작아서 재료가 견딜 수 있는 변형량을 초과하기 때문입니다.

최소 굽힘 반경(r_분)는 판금에 손상을 주지 않고 부품을 구부릴 수 있는 가장 작은 내부 모서리 반경을 나타냅니다.

일반적으로 사용되는 상대적 최소 굽힘 반경(r_분/t)는 굽힘 중 성형 한계를 나타냅니다. 이 값이 작을수록 굽힘 및 성형에 더 도움이 됩니다.

(1) 최소 굽힘 반경에 영향을 미치는 요인

1） 주로 재료의 신장률과 관련이 있습니다. 연신율이 클수록 최소 굽힘 반경이 작아집니다.

2） 판금의 표면 평활도와 단면 평활도가 높을수록 최소 굽힘 반경이 작아집니다.

3） 광케이블 방향에 수직인 굽힘 선의 최소 굽힘 반경은 광케이블 방향에 평행한 굽힘 반경보다 작습니다(그림 3-100).

(2) 재료 굽힘 한계를 개선하는 방법

1) 저온 변형 경화를 거친 소재는 굽히기 전에 열처리할 수 있습니다.

2) 구부러진 선의 양쪽 끝에서 버를 제거하여 부드러움을 개선합니다.

3) 가소성이 낮거나 두꺼운 재료의 경우 굽힘에 가열을 사용할 수 있습니다.

4) 두꺼운 소재를 굽히는 경우 구조가 허용하는 경우 굽히기 전에 공정 홈을 만들 수 있습니다(그림 3-101).

구부러진 부품의 블랭크 크기 계산

구부러진 블랭크의 크기를 계산하는 원리는 중성층의 길이를 측정하는 것입니다. 구체적인 방법은 그림 3-102와 같이 부품을 직선 및 곡선 호 섹션으로 나누고 길이를 개별적으로 계산한 다음 합산하는 것입니다.

a) 파트
b) 부품 세분화

파트의 스프레드 길이:

L = a₁ + a₂ + a₃ + l₁ + l₂ + l₃ + l₄

중립 레이어에 따른 아크 부분의 펼쳐진 길이입니다:

l = παρ/180 = 0.01745αρ

Where:

• l은 중성층의 펼쳐진 길이(mm)입니다;
• ρ는 중성층의 반경(mm)입니다;
• α는 굽힘의 중심 각도(도)입니다.

공식은 다음과 같습니다. 반경 계산하기 의 중립층을 표시합니다(그림 3-103):

ρ = r + xt

Where:

• r은 굽힘 반경(mm)입니다;
• x는 중성층의 위치 계수(mm)입니다(표 3-84 참조);
• t는 재료 두께(mm)입니다.

표 3-84: 중립 레이어의 위치 계수

일반적으로 구부러진 부분의 펼쳐진 길이는 위의 방법을 사용하여 계산합니다. 그러나 재료 특성의 차이, 다양한 굽힘 각도, 판 두께 공차 등으로 인해 약간의 오차가 발생할 수 있습니다.

따라서 정밀도 요구 사항이 높은 공작물의 경우 실험적 검증을 수행하고 적절하게 조정해야 합니다.

굽힘 힘 계산

(1) 공기 굽힘 중 굽힘력

V자형 부품의 굽힘력:

F_a=0.6KBt²R_m/(r+t)

U자형 부품의 굽힘력:

F_a=0.7KBt²R_m/(r+t)

Where,

• F_a - 자유 굽힘 중 압축 스트로크가 끝날 때의 굽힘 힘입니다;
• B - 구부러진 부분의 너비입니다;
• t - 굽힘 재료의 두께입니다;
• r - 구부러진 부분의 내부 굽힘 반경입니다;
• R_m - 재료의 인장 강도;
• K - 안전 계수, 일반적으로 K=1.3입니다.

(2) 보정 굽힘 중 굽힘력

F_corr = Ap

Where,

• F_corr - 보정 굽힘 중 스트레스;
• A - 보정 부분의 투영 영역입니다;
• p - 단위 면적당 보정력, 해당 값은 표 3-85 참조.

표 3-85: 단위 보정력, p(단위: MPa)

(3) 펀치력 또는 벤딩 다이에 펀치 장치 또는 블랭크 홀더 장치가 장착된 경우 블랭크 홀더 힘은 자유 굽힘 힘의 30% ~ 80%로 근사화할 수 있습니다. 즉,

F_Y =(0.3~0.8)F_a

(4) 블랭크 홀더를 사용한 자유 절곡을 위한 프레스 톤수 결정

F_{를 누릅니다.} ≥ (1.2~1.3) (F_a + F_Y)

보정 굽힘의 경우

F_{를 누릅니다.} ≥ (1.2~1.3) F_corr