기계공작법 비절삭가공 합덕제철고등학교 고 재 찬

기계공작법 비절삭가공

합덕제철고등학교

고 재 찬

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I – 비절삭 가공

I – 1 주조

I – II 소성 가공

I - III 용접

I – IV 단원 종합 문제 풀이

1-1 < 주조 >

• 주조

• 정의 : 용융된 금속 , 즉 쇳물을 주형에 부어 응고시켜 만든 제품을 주물 또는 주조품이라 하며 , 주물을 만드는 공정을 주조라 한다 .

1-1 < 주조 >

• 주조 공정• 1. 주조 계획 수립

• 2. 모형 제작

• 3. 주형 제작

• 4. 금속 융해

• 5. 주입

• 6. 주형 해체

• 7. 탕도계 기타 제거

• 8. 표면 청정

• 9. 검사

• 10. 완성

1-1 < 주조 >

• 주조 모형의 종류

• 현형• 정의 : 가장 기본적이고 일반적인

모형으로 제작할 제품과 거의 같은 모양의 모형으로 주조 재료의 수축 여유 , 가공 여유 , 코어 프린트 등을 고려하여 만든 모형 .

• 현형의 종류• - 단체형• - 분할형• - 조립형

1-1 < 주조 >

• 회전형

• 정의 : 주물의 형상이 한 개의 축을 중심으로 회전체의 형상으로 되어 있을 때 판재로 주물 단면의 일부를 만들고 , 중심축을 기준으로 모형을 회전시켜 제작함 .

• 효과 : 비용과 시간 절약

1-1 < 주조 >

부분형

• 정의 : 크고 대칭이거나 기어와 같이 동일한 모양의 부분이 연속되어서 이루어져 있을 때 그 한 부분의 모형을 만들고 , 모형을 이동하면서 주형을 제작할 때 사용한다 .

1-1 < 주조 >

골격형

• 정의 : 제작 개수가 적고 큰 주물품을 만들 때 재료와 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 , 골격 사이를 점토로 메워 만든 모형이다 .

1-1 < 주조 >

긁기형

• 정의 : 단면이 작고 일정하며 길이가 긴 주물품 제작에 주로 사용된다 .

• 단면형을 판에 그려 잘라 만든 긁기판을 안내면을 따라 모래를 긁어서 주형을 만드는 데 사용하는 모형이다 .

1-1 < 주조 >

코어형

• 정의 : 주물의 빈 부분을 만들기 위한 주형으로 코어와 함께 코어 프린트를 만들어 준다 .

1-1 < 주조 >

모형 제작 시 고려 사항

• 1. 수축 여유

• 2. 가공 여유

• 3. 기울기

• 4. 라운딩

• 5. 덧붙임

• 6. 코어프린트

1-1 < 주조 >

• 모형 제작 시 고려 사항중 중요한 것

• 기울기 : 모래 주형에서 모형을 뽑아 낼때 주형이 파손되지 않도록 모형의 측면을 경사지도록 기울기를 부여한다 .

1-1 < 주조 >

• 모형 제작 시 고려사항중 중요한 것

• 라운딩 : 모형 모서리를 둥글게 하여 모형을 주형에서 뽑을 때 주형의 파손과 주물의 결함을 막아 준다 .

1-1 < 주조 >


• 덧붙임 : 두께가 균일하지 못하고 형상이 복잡한 주물은 냉각될 때 내부 응력에 의하여 변형되고 파손되기 쉬우므로 이것을 방지하기 위해 허브 사이에 덧붙임을 연결하여 모형을 제작 .

1-1 < 주조 >


• 코어 프린트 : 코어는 소요치수보다 길게 만들고 주형에는 지지대를 만들어 주형 속 정해진 위치에 고정시켜줌 .

1-1 < 주조 >

• 주형의 제작

• 구성요소

• 1. 쇳물을 부어 넣는 탕구와 탕도 , 압탕구 , 라이저

• 2. 쇳물받이

1-1 < 주조 >

주물사 ( 주물용 모래 )

• 갖추어야 할 구비 조건

• 1. 주형 제작이 쉽고 형상을 정확히 만들 수 있으며 쇳물이 주입되어도 형상을 유지하여야 함 .

• 2. 쇳물의 압력과 충격에 견뎌야 함 .

• 3. 화학적 반응이 없으며 고온에서 견뎌야 함 .

• 4. 가스나 공기의 배출성

• 5. 쇳물의 유동성 보존

• 6. 가격이 저렴하고 구입이 쉬워야 함 .

1-1 < 주조 >

• 특수 주조법의 종류

• 1. 원심 주조법

• 2. 다이 캐스팅 주조법

• 3. 셀 몰드 주조법

• 4. 인베스트먼트 주조법

• 5. 이산화탄소 (CO2) 주조법

• 6. 연속 주조법

1-1 < 주조 >

• 특수 주조법

• 원심 주조법

• 정의 : 주형을 300~3000rpm으로 고속 회전시킨 상태에서 용융 금속을 주입하면 원심력에 의하여 주형 내면에 균일하게 압착 응고 되어 코어 없이 중공의 회전체인 원통 및 원형 고리 모양의 주물을 제작하는 주조법이다 .

1-1 < 주조 >


• 다이 캐스팅 주조법

• 정의 : 정밀 주조의 일종으로 정밀한 금형에 용융 금속을 고압 , 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법 .

• 효과 : 표면이 미려하고 경도가 높아 기계 가공이 필요치 않으며 복잡한 형상과 얇은 주물도 제작 가능 .

1-1 < 주조 >

특수 주조법

• 셀 몰드 주조법

• 정의 : 가열된 금형 모형에 실리콘 같은 이형제로 코팅한 후 레진 샌드를 뿌리고 피복시킨다 . 그 후 셸 주형을 만들고 쇳물을 주입하여 주물을 만든다 .

1-1 < 주조 >


• 인베스트먼트 주조법

• 정의 : 점결제와 미세한 내화물을 배합한 인베스트먼트 주형 재료를 사용한다 .

1-1 < 주조 >


• 이산화탄소 (co2) 주조법

• 정의 : 규사로 이루어진 주물사로 주형을 만들고 , 이산화탄소를 주형 내에 불어 넣어 규산나트륨과 이산화탄소의 반응으로 주형을 경화시키는 방법 .

• 효과 : 복잡한 형상의 코어 제작에 적합

1-1 < 주조 >


• 연속 주조법• 정의 : 용융 금속을 주형에

주입하여 연속적으로 주괴를 주조 하는 방법이다 .

• 효과• 1. 품질이 균질한 주괴를 얻으며 , 편석과 수축공이 없다 .

• 2. 제조비가 저렴하다 .• 3.최신식 주조 설비이다 .

1-2 < 소성 가공 >

• 소성 변형

• 정의 : 재료에 힘을 가하면 변형이 생기는데 , 이때 힘을 제거하여도 원형으로 완전히 복귀되지 않고 변형이 남게 되며 이를 소성 변형이라고 한다 .

• 소성 가공

• 정의 : 이와 같은 성질을 이용하여 재료를 가공 하는 것 .

• 소성 가공의 효과

• 1.칩이 생성되지 않으므로 재료의 이용률이 높다 .

• 2.생산율이 높다

• 3. 주조품에 비하여 강도가 크다 .

• 4. 대량생산이 가능하여 비교적 저렴하다 .

• 5. 적용 범위가 넓다 .

1-2 < 소성 가공 >

1-2 < 소성 가공 >

열간 가공

• 정의 : 재결정 온도 이상에서 가공 하는 것

• 효과 : 금속을 변형시키는 데 작은 힘이 들며 한번에 큰 변형을 줄 수 있어 보다 경제적으로 가공이 가능 .

냉간 가공

• 정의 : 재결정 온도 이하에서 가공 하는 것

• 효과 : 제품을 정밀하게 하고 동시에 강도를 크게 할 목적으로 사용

• 표면이 미려하며 , 두께가 얇은 박막이나 매우 가는 선도 만들 수 있다 .

1-2 < 소성 가공 >

1-2 < 소성 가공 >

• 소성 가공의 종류

• 1. 단조

• 2. 압연

• 3. 전조

• 4. 인발

• 5. 압출

• 6. 프레스 가공

1-2 < 소성 가공 >

• 단조

• 정의 : 금속 재료를 해머나 프레스 등의 공작 기계를 사용하여 재료를 소성 가공하여 원하는 형태로 성형하는 가공법을 단조라고 한다 .

• 효과• 1. 금속의 결정립이 미세화• 2. 재결정에 의하여 조직이 균일• 3. 기포를 압착시켜 균질화

• 온도에 따른 구분

• 열간 단조 : 고온에서 작업하는 단조

• 냉간 단조 : 상온에서 작업하는 단조

• 작업 방식에 따른 구분• 자유 단조

• 형 단조

1-2 < 소성 가공 >

자유 단조 형 단조

1-2 < 소성 가공 >

• 압연

• 정의 : 재료를 회전하는 한 조의 롤러 사이에 놓고 압축 하중을 가하며 통과시켜 성형하는 작업이다 .

• 제품에 따른 구분

• 1. 주괴를 제품의 중간재로 만드는 분괴 압연

• 2.t6mm 이상인 후판과 그 이하인 박판을 만드는 판재 압연

• 3.봉재 , H 형강 , 기차 레일 등을 만드는 형재 압연

• 4. 와이어등을 만드는 선재압연

• 온도에 따른 구분

• 1. 열간 압연 : 재결정 온도 이상

• 2. 냉간 압연 : 재결정 온도 이하

1-2 < 소성 가공 >

압연 공정의 개략도 열간 압연에 의한 결정 입자의 변화

1-2 < 소성 가공 >

• 전조

• 정의 : 소재나 공구 또는 소재와 공구를 함께 회전시켜 외부 또는 내부에 공구의 표면 형상을 새기는 특수 압연법 .

1-2 < 소성 가공 >

• 인발

• 정의 :테이퍼 형상의 다이 구멍을 통하여 봉재나 관재를 잡아 당겨서 단면적을 줄이는 작업으로 봉재나 관재 등의 제품을 만든다 .

1-2 < 소성 가공 >

• 압출

• 정의 : 소성이 큰 소재를 다이가 설치되어 있는 챔버에 넣고 플런저를 이용하여 큰 압력으로 다이 사이로 밀어내어 제품을 만드는 공정이다 .

1-2 < 소성 가공 >

• 프레스 가공

• 정의 : 다이와 펀치 사이에 재료를 넣고 , 프레스 기계를 사용하여 높은 압력으로 눌러 판재에 인장 , 압축 , 전단 , 굽힘등의 응력을 가하여 필요한 형상으로 판재를 가공하는 방법이다 .

1-2 < 소성 가공 >

• 비플래시 단조

• 정의 :플래시 단조는 금형 공동부를 채우고 남은 여분의 재료가 플래시를 형상하지만 , 비플래시 단조는 플래시를 발생하지 않고 재료가 금형 공동부를 완전히 채우는 공정이다 .

1-2 < 소성 가공 >

• 하이드로포밍

• 정의 : 기존의 스탬핑 및 용접으로 부품을 생산하던 방식보다 더 간단한 공정이다 .

• 효과 :쇼요 인력과 시간 단축 및 제품의 전체 무게를 경령화하고 강도를 증가 .

1-3 < 용접 >

• 용접

• 정의 : 두 금속을 용융시켜 접합제로 붙이거나 높은 압력으로 눌러 접합하는 것 .

1-3 < 용접 >

• 용접의 종류

• 1. 융접

• 2. 압접

• 3.납땜

1-3 < 용접 >


• 융접• 정의 : 접합하고자 하는 금속의

접합부에 열을 가하여 용융시키고 여기에 용접봉과 같은 용가재를 용융 첨가하여 접합한다 .

1-3 < 용접 >


• 압접• 정의 : 접합되는 부분에 적당한

온도로 가열하거나 냉간 상태에서 압력을 주어 접합한다 .

1-3 < 용접 >


• 납땜• 정의 : 접합하려는 금속을 녹이지

않고 용융점이 낮은 납과 같은 비철 합금을 녹여 접합부에 넣어 분자간의 친화력을 이용하여 접합하는 방법이다 .

1-3 < 용접 >

• ※참고

1-3 < 용접 >

• 피복 아크 용접법

• 정의 : 피복 아크 용접봉의 끝을 피용접부인 모재에 접촉시켜 고온의 아크를 발생시켜 피복재를 녹인 후 접합하는 용접법

1-3 < 용접 >

• 피복 아크 용접법의 분류

• 정극성 : 모재 (+극 ), 용접봉 (-극 )

• 효과 : 모재의 용입이 깊어짐

• 역극성 : 모재 (-극 ), 용접봉 (+극 )

• 효과 : 모재의 용입이 얕아짐 .

1-3 < 용접 >

• 불활성 가스 아크 용접

• 정의 : 아르곤 ,헬륨 등 고온에서 금속과 반응하지 않는 불활성 가스의 분위기 속에서 텅스텐 봉 또는 금속 전극선과 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방법 .

• 전극선의 사용에 따라 구분

• TIG:텅스텐 봉

• MIG: 금속 전극선

1-3 < 용접 >

• TIG 용접

• 정의 : 가스 용접과 비슷한 조작 방법으로 텅스텐 봉으로 아크를 발생시켜 용가재를 요융하면서 용접

• - 비용극식 또는 비소모식 불활성 가스 아크 용접법이라고도 한다 .-

1-3 < 용접 >

• MIG 용접

• 정의 : 용가재인 전극 와이어를 연속적으로 보내서 아크를 발생시키는 방법으로 용극식 또는 소모식 불활성 가스 아크 용접법이라고 한다 .

1-3 < 용접 >

• 서브머지드 아크 용접

• 정의 :석회 , 실리카 , 망간 산화물 , 칼슘 분화물 등으로 이루어진 미립자의 용제를 노즐을 통해 용접 부에 공급하고 , 그 용제 속에서 용접봉 끝과 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접한다 .

1-3 < 용접 >

전기 저항 용접

• 정의 : 접합하려는 금속 사이에 전기적 저항을 일으켜 용접에 필요한 열을 발생시키고 , 그 부분에 압력을 가해 용접하는 방법 .

1-3 < 용접 >

• 가스 용접

• 정의 : 아세틸렌 , 수소 , 프로판 , 메탄 등의 가연성 가스와 산소의 혼합 가스를 연소시켜 이때 발생하는 열을 이용하여 용접하는 방법이다 .

1-3 < 용접 >

• 용접 이음

• * 용접 이음은 용접 방법 , 판의 두께 , 재질 , 구조물의 종류와 모양 등에 의하여 선택하며 기본 형식은 오른쪽과 같다 .

1-3 < 용접 >

1-3 < 용접 >

• 용접의 결함

• 정의 : 용접열로 가열된 금속은 열에 의해 용접 스트레인과 모재의 내부에 잔류 응력이 생기는 등의 결함이 생긴다

• 종류 :언더 컷 , 오버 랩 , 용입부족 , 기포 , 균열

1-3 < 용접 >

• 용접 검사• 종류

• 파괴 검사 : 인장 , 전단 , 굽힘 , 충격 실험

• 비파괴 검사 : 방사선 검사 , 초음파 검사 , 자분 탐상 검사 ,외관 검사 , 누수 검사 , 침투 검사

• * 가장 많이 쓰이는 것 *

• -초음파 검사 -

단원 종합 문제 풀이

이상으로 강의를 마치겠습니다 .

기계공작법 비절삭가공 합덕제철고등학교 고 재 찬

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