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[2] 인발응력(교과서 p.238)
인발력은 die의 수명 및 인발제품의 품질에 영향을 미치며,
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- 소재의 지름을 감소시키는 데 요하는 힘
- 소재와 die 사이의 마찰을 이기는 데 요하는 힘
- die 입구와 출구에서 표면층의 전단변형에 요하는 힘
로 구성되고, 인발력에 영향을 미치는 인자는 다음과 같다.
 보충(5매, 인발역학)
(1) die 각:
그림 (a)의 실험 data에서 단면감소율을 일정하게 할 때 die 각이 증가하면 전단변형이 증가하고 순변형에 요하는
응력은 일정하며, 외부 마찰응력은 감소하여 이들의 합인 인발응력의 최소값을 갖는 die 각이 있음을 알 수 있다.
그림 (b)는 각 단면감소율에 대한 인발응력을 최소로 하는 최적 die 각을 보여 준다.
die 각과 인발응력의 관계
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단면감소율에 대한 최적 인발응력
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(2) 마찰력:
마찰력 f·p가 작을수록 좋으며, 마찰계수 f는 die 벽면압력 p, die 내부의 표면상태, 윤활제 및 윤활방법 등에
따라 다르고, 그림은 윤활제에 대한 die 벽면압력과 마찰계수와의 관계를 보인다.
각 윤활제에 대한 die 벽면압력과 마찰계수의 관계
(3) 단면감소율:
소재의 단면적을 Ao, 인발 후의 것을 Af라
할 때 (Ao ― Af)/Ao를
단면감소율이라 하고, die 각이 일정할 때 인발력은 단면감소율의 증가와 더불어 증가하며, 강봉에 대한 단면감소율은
10 ~ 30%, 비철금속봉에서는 15 ~ 30%, 강관에는 15 ~ 20%정도이다. 그림은 동선을 인발할 때의 단면감소율과 인발력의
관계를 보인다.
동선의 인발에서 단면감소율과 인발력의 관계
(4) 역장력(逆張力):
인발력과 반대방향으로 가하는 힘을 역장력이라 하며, 이를 가하면 die의 마찰력이 적어 die의 수명이 커지고,
정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다. 또한 역장력을 가하면 소재의 중심부와 외측부의 소성변형이 균등하게 되고,
열발생이 적어지며, 제품에 잔류응력이 적다.
그림은 C가 0.44%인 강을
Do = 2.49mm, Df = 2.03mm의 조건에서
인발할 때의 역장력과 인발력의 관계이다. 그림에서 역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 감한
die의 추력(推力; thrust)은 감소함을 알 수 있다. 이는 die의 벽압력 p가 감소하는 것을 의미한다.
역장력과 인발력의 관계
(5) 인발속도:
저속도 범위에서 인발속도가 증가하면 인발력이 급증하나, 속도가 어느 이상되면 인발력에 대한 속도의 영향은
적다. 조건에 따라 실용속도는 30 ~ 2500m/min이지만 고속에서는 열의 발생이 많다.
[3] 인발제품의 결함
인발제품의 결함에는 소재의 결함에서 오는 경우와 인발과정에서 오는 경우가 있으나, 여기에서는 후자에
대해서만 언급한다.
pass 당 단면감소율이 1% 이하인 경우에는 축방향의 잔류응력은 표면에서 압축응력,
중심에서 인장응력이 발생하고, 반지름 방향의 잔류응력은 표면에서 0이고, 중심에서 인장응력이 발생한다.
원주의 것은 축방향의 것과 비슷하다.
단면감소율이 클 경우에는 위의 경우와 반대로, 축방향과 원주방향의 잔류응력은 표면에서 인장응력, 중심에서
압축응력이 발생하고, 반지름 방향의 것은 중심에서 압축응력이 발생한다. 그림 (a)는 중심으로부터 거리에 대한
잔류응력이고, 그림 (b)는 die 각과 단면감소율에 대한 길이방향의 잔류응력의 관계를 보여준다.
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잔류응력
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