판금 절곡의 일반적인 품질 문제와 해결 방법

제조 공정에서 판금 절곡은 종종 다양한 품질 문제에 직면하여 생산 효율성 향상과 제품 품질의 안정성에 영향을 미칩니다.

이 문서에서는 생산 실무에서 발생하는 일반적인 굽힘 및 절단 품질 문제에 대해 논의하고, 이러한 문제의 원인을 분석하며, 후속 생산 실무에서 발생할 수 있는 유사한 문제에 대한 경험과 참조를 제공하기 위해 해결책을 제안합니다.

소개

판금 굽힘에는 CNC 벤딩 머신 금속판을 필요한 다양한 기하학적 단면 모양으로 구부릴 수 있는 표준(또는 특수) 금형이 장착되어 있습니다.

벤딩 공정의 합리성은 제품의 최종 치수와 외관에 직접적인 영향을 미칩니다. 올바른 벤딩 다이를 선택하는 것은 제품의 최종 모양에 매우 중요합니다.

실제 생산에서는 제품 치수의 불확실성과 제품 유형의 다양성으로 인해 부품의 냉간 가공 시 치수 간섭 및 금형 각도 불일치 등의 문제가 종종 발생하여 상당한 어려움을 겪습니다.

벤딩 품질은 제품 크기, 모양, 소재, 금형, 장비 및 보조 설비와 같은 요소의 영향을 받아 생산 효율성과 제품 품질 안정성에 영향을 미치는 다양한 품질 문제로 이어집니다. 따라서 이러한 품질 문제를 해결하고 예방하는 것이 특히 중요합니다.

이 문서에서는 생산 실무에서 발생하는 일반적인 판금 절곡 품질 문제를 요약 및 설명하고, 생산 경험을 바탕으로 원인을 분석하고 해결책을 제안합니다.

일반적인 벤딩 품질 문제

2.1 굽힘 균열

굽힘 균열은 절단 후 재료의 가장자리에 버나 미세한 균열이 자주 나타나는 현상을 말합니다, 전단또는 스탬핑으로 인해 응력이 집중되어 구부릴 때 균열이 발생합니다. 예를 들어 그림 1과 같이 구부린 후 HXD1C 기관차 액세서리의 U자형 보강 홈(2A90100185G00) 모서리에 균열이 발생한 것을 볼 수 있습니다.

굽힘 균열의 주요 원인은 다음과 같습니다:

1. 부품 가장자리에 제거되지 않은 버가 있습니다.
2. 굽힘 방향은 시트의 롤링 방향과 평행합니다.
3. 지나치게 작은 굽힘 반경 의 시트 재질입니다.

제조 공정에서 굽힘 균열 현상은 특정 상황에 따라 해결해야 합니다. 그림 1에 표시된 굽힘 균열 문제의 경우 그림 2와 같이 공정 구멍이나 홈을 추가하는 등의 솔루션을 사용할 수 있습니다.

2.2 굽힘 간섭

굽힘 간섭은 주로 2차 이상 굽힘을 거치는 제품에서 발생하며, 굽힘 모서리가 금형 또는 장비와 충돌하여 정상적인 형성을 방해합니다. 굽힘 간섭은 주로 부품의 모양, 크기 및 다이의 영향을 받으며, 굽힘 부품의 설계 구조, 선택한 굽힘 순서 및 선택한 굽힘 다이에 의해 발생합니다.

솔루션에는 다음이 포함됩니다:

1. 금형 제작 또는 교체(예: 벤딩 블레이드 금형).
2. 벤딩 금형 수정(예: 특정 영역 가공).
3. 굽힘 순서 조정하기(예: 역변형 방법).
4. 구부릴 부품의 치수를 변경합니다.

예를 들어 상하이 18호선 섀시 어태치먼트의 케이블 트레이용 설치 브래킷(ADC1027252G030)은 중간 폭 100mm, 측면 높이 80mm, 굽힘 반경 15mm의 U형 채널 강재입니다. 시뮬레이션 굽힘에 기존 작업장 금형을 사용하면 굽힘 간섭이 발생했습니다.

이 간섭을 해결하기 위해 구부러진 상부 다이의 일부를 기계적으로 수정했습니다(그림 3 참조). 기존 R15mm 직선형 블레이드 상부 다이(L=800mm)의 중간 라인에 140mm×48mm 노치를 절단했습니다(그림 4 참조).

노치의 위치는 원래 기능에 영향을 주지 않고 시뮬레이션된 굽힘 간섭 위치를 기반으로 결정되었습니다. 이렇게 벤딩 다이를 수정하여 벤딩 간섭 문제를 성공적으로 해결했습니다.

2.3 벤딩 들여쓰기

굽힘 압흔은 판재가 구부러지는 동안 금형의 V자 홈 안쪽 표면을 서서히 누르면서 마찰이 발생하여 재료 표면에 눈에 띄는 자국이 남을 때 발생합니다.

표면 요구 사항이 높은 부품의 경우 기존 절곡 방식으로는 품질 요구 사항을 충족할 수 없으며, 절곡 홈(그림 5 참조)은 후속 공정의 요구 사항을 충족하지 못합니다.

굽힘 홈은 주로 시트 소재의 경도와 하부 다이의 구조에 의해 영향을 받습니다. 재료가 단단할수록 소성 변형에 대한 저항력이 커져 재료가 변형되기 어렵고 움푹 들어간 부분이 더 쉽게 형성됩니다.

일반적인 소재에서 굽힘 홈이 발생할 가능성은 다음과 같은 순서입니다: 알루미늄 > 탄소강 > 스테인리스강 순입니다. 하부 다이의 입구가 넓을수록 압흔이 더 넓고 얕아집니다. 다이 숄더의 R 크기가 클수록 압흔 깊이가 얕아집니다.

굽힘 압흔 문제를 해결하기 위해 재료 경도를 개선하고 하부 다이 구조를 수정하는 것 외에도 압흔 방지 고무 패드 및 볼 베어링 하부 다이를 사용하는 등의 방법을 사용할 수 있습니다.

압흔 방지 고무 패드는 그림 6과 같이 물리적 격리를 통해 압흔 형성을 줄여줍니다. 볼 베어링 하부 다이는 그림 7과 같이 기존 다이 성형에 필요한 압축 마찰을 롤링 마찰로 변환하여 마찰을 줄이고 제품 손상을 최소화합니다.

2.4 벤딩 스프링백

굽힘 중에 소재는 소성 변형과 탄성 변형을 모두 겪습니다. 벤딩 다이에서 공작물이 제거되면 탄성 회복이 일어나면서 모양과 크기가 로딩 중과 달라집니다. 이 현상을 벤딩 스프링백 굽힘 각도가 부적절한 주요 원인 중 하나입니다.

스프링백에 영향을 미치는 요인으로는 시트 소재의 기계적 특성과 굽힘 변형 조건이 있습니다. 스프링백의 크기는 시트의 항복 강도에 정비례하며 탄성 계수에 반비례합니다.

상대적인 굽힘 반경(굽힘 반경과 시트 두께의 비율, R/t)이 작을수록 스프링백이 작아집니다. 구부러진 파트의 모양도 스프링백의 크기에 영향을 미치며, 일반적으로 U자형 파트는 V자형 파트보다 스프링백이 적습니다.

벤딩 스프링백을 극복하는 주요 방법은 각도 보정입니다. 이는 일반적으로 스프링백 각도와 동일한 경사로 벤딩 다이를 설계하여 스프링백 효과의 균형을 효과적으로 맞추는 방식으로 이루어집니다. 그림 8에서 볼 수 있듯이 80° 경사의 벤딩 다이를 사용하면 공작물을 90° 각도로 성공적으로 구부릴 수 있습니다.

굽힘 스프링백에 영향을 미치는 다양한 요인을 고려할 때 그 값을 정확하게 계산하는 것은 매우 어려운 일입니다. 시험 조정과 경험 축적을 통해 스프링백 패턴을 파악하고 적절한 보정을 적용하는 것은 금형 구조에 대한 조치와 함께 제품 품질을 보장하는 효과적인 방법입니다.

2.5 굽힘 미끄러짐

벤딩 미끄러짐은 구부릴 공작물이 하부 다이 홈에 완전하고 효과적인 지지점이 부족하여 공작물이 쉽게 미끄러지고 구부리기 위해 올바르게 배치되지 않는 현상을 말합니다.

벤딩 미끄러짐의 주요 원인은 다음과 같습니다:

1) 하부 벤딩 다이의 폭이 너무 커서 벤딩 크기가 하부 다이 폭의 절반 미만인 경우 미끄러짐이 발생합니다.

2) 공작물의 모양과 크기가 포지셔닝에 영향을 미치므로 공작물의 측면이 다이 포지셔닝에 비해 너무 짧거나 효과적인 포지셔닝 모서리가 부족하면 굽힘 미끄러짐이 발생합니다.

굽힘 미끄러짐을 해결하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다:

1) 방법 1. 적절한 하부 벤딩 다이를 선택하고 일반적으로 벤딩할 시트 두께의 4~6배의 다이 폭을 선택합니다.

2) 방법 2. 템플릿 또는 프로세스 가장자리를 추가하여 굽힘 중 위치 지정이 잘못되어 발생하는 굽힘 미끄러짐 문제를 해결합니다.

일반적으로 벤딩은 공작물의 한쪽 직선 모서리를 따라 배치되므로 포지셔닝을 위해 벤딩 다이의 두 끝면과 접촉해야 합니다. 그러나 실제 생산에서는 다이 포지셔닝을 위한 제품의 모서리가 너무 짧거나 존재하지 않아 벤딩 포지셔닝이 불가능한 경우가 있습니다.

솔루션에는 다음이 포함됩니다:

a) 시트 두께 t ≤ 6mm의 경우, 포지셔닝을 위해 프로세스 모서리를 추가합니다. 프로세스 모서리는 부품의 끝 모서리와 같은 높이로 연장되어야 하며 접합부는 다음과 같을 수 있습니다. 레이저로 자르기 구부린 후 쉽게 연마하고 제거할 수 있는 슬릿이 있습니다.

b) 시트 두께가 6mm를 초과하는 경우, 절단 템플릿을 사용하여 위치를 지정합니다. 템플릿의 두께는 공작물의 두께와 같거나 약간 작을 수 있습니다. 그림 9에서 볼 수 있듯이 두 가지 위치 지정 방법 모두 굽힘 미끄러짐 문제를 해결할 수 있습니다.

2.6 큰 반경 굽힘

제조 공정에서 큰 굽힘 반경이 필요한 공작물에 적합한 큰 반경 금형이 없는 경우가 종종 있습니다. 이러한 경우 일체형 성형 다이 또는 큰 반경 다이를 제작하면 시간과 비용이 많이 소요될 수 있습니다. 대신 작은 반경의 다중 벤드 성형 공정을 사용하는 것이 더 비용 효율적이고 다재다능합니다.

예를 들어, 슈퍼버스 2.0 프로젝트의 구성 요소인 수직 플레이트 3(ADC1043361G030)은 그림 10과 같이 굽힘 반경 125mm, 굽힘 각도 90°가 필요합니다. 작업장에 해당 벤딩 다이가 없으면 다중 벤딩 공정을 적용할 수 있습니다.

먼저 레이아웃 벤딩을 위해 3D 소프트웨어에서 R125mm 위치를 모델링한 다음 소프트웨어가 자동으로 평면 2차원 도면을 펼칩니다. 소프트웨어에 45mm 굽힘 반경을 입력하고 여러 데이터 세트를 비교하여 8회 굽힘으로 성형하면 아크 섹션을 확보할 수 있음을 확인했습니다.

그 후 그림 11과 같이 각 컷에 대한 벤딩 데이터(벤딩 각도, 벤딩 라인 위치 길이)가 생성됩니다. 마지막으로 그림 12와 같이 벤딩 데이터는 현장 시험 벤딩에 사용됩니다.

2.7 벤딩 벌지

벤딩 벌지는 판금이 구부러진 후 재료 압축으로 인해 구부러진 양쪽에서 돌출이 발생하여 원래 크기보다 더 큰 폭이 될 때 발생합니다. 굽힘 돌출의 크기는 일반적으로 부품의 두께와 굽힘 반경과 관련이 있으며, 재료가 두꺼울수록, 반경이 작을수록 돌출이 더 뚜렷하게 나타납니다.

이 문제를 방지하기 위해 그림 13과 같이 벤딩 확장 드로잉 단계에서 벤딩 라인의 양쪽에 프로세스 노치를 추가할 수 있습니다. 이러한 노치는 일반적으로 직경이 공작물 두께의 1.5배 이상인 호 형태로 되어 있어 벤딩 벌지에 효과적으로 대응할 수 있습니다. 이미 벤딩 벌지가 발생한 공작물의 경우 일반적으로 수동 연삭을 통해 보정합니다.

결론

위에 나열된 일반적인 절곡 및 절단 품질 문제에는 인적 또는 장비 요인(예 전개 치수, 잘못된 굽힘 매개변수 선택, 장비 노후화).

생산 현장에서는 장비 성능, 제품 크기, 재료 특성에 따라 적절한 절곡 공정 파라미터를 선택하고 운영 규범을 엄격하게 준수하는 것이 중요합니다.

프로젝트 진행 상황, 비용, 품질 등의 요소를 종합적으로 고려하고 적합한 방법을 채택하여 벤딩 품질 문제를 해결해야 할 뿐만 아니라 공정 분석에 대한 경험과 선견지명을 축적하여 잠재적인 벤딩 문제를 선제적으로 파악하고 예방해야 합니다.

이 문서에서는 업계 동료들에게 참고와 지침을 제공하기 위해 몇 가지 일반적인 벤딩 품질 문제와 그 해결 방법을 나열합니다.