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3 편      소  성   가   공

9 장   高 energy 성형법(교과서 p.282)

高 enrgy 성형법(high-energy-rate forming process, HERF)은 고압(高壓)을 고속(高速)으로 작용시켜 생긴 고 energy를 이용하여 성형하는 것이며, 고속성형법(高速成形法; high-velocity forming process, H VF)이라고도 한다.
고 energy의 발생원에 따라 분류하면 폭발성형법(爆發成形法; explosive forming process), 액중방전성형법(液中放電成形法; electro-hydraulic forming process), 자력성형법(磁力成形法; magnetic forming process) 및 gas 성형법(gas forming process) 등이 있다. 고 energy 성형법을 이용하면 고장력합금과 같이 강도가 큰 재료와 형상이 복잡한 것도 1회의 가공으로 완전 성형이 가능하고, 시설비가 비교적 적으나, 단위시간당 생산량이 적으므로 소량 생산에서 유리하고 다량 가공에는 비경제적이다.

(1) 폭발성형법(explosive forming method):

고 energy 화약을 점화시켰을 때의 충격파를 이용하는 성형법으로서, 상대적으로 대형물의 가공에 적합하며 생산주기가 크다. 그림(a)와 같이 열린 die(open die)를 사용하는 경우와 그림(b)와 같이 닫힌 die(closed die)를 사용하는 경우가 있다.
open die 식에서는 die가 1개이며 blank를 clamping한 상태에서 충격력을 가하며 다양한 형상의 제품을 얻을 수 있다. 소재의 전성이 크기만 하면 가공품의 크기에는 제한이 없으며, 강판에 대하여 두께 25mm, 지름 3.6m까지 성형한 예가 있다.
closed die 식은 소재가 얇고 소품일 때 주로 사용되며, bulging의 경우 두께 25mm까지도 성형을 한 예가 있다.
충격 energy는 폭약에서 blank까지의 거리와 die span에 관계하며, 발생 energy의 일부만 이용하기 때문에 비경제적이나 물 또는 Al 용액 속에서 폭발시키면 energy의 손실을 다소 줄일 수 있다.

폭발성형


폭발성형에서 폭발장면을 본다.
폭발성형에서 폭발장면을 본다.

(2) 방전성형법(underwater spark or electric-discharge forming method, electrohydraulic forming method):

앞에서의 폭약 대신에 10 ~ 20kv의 고압으로 충전된 condenser가 대전류(大電流)로 액중의 전압에서 방전시켜 6 ~ 172kJ의 높은 energy로 액체를 급격히 가열하여 기화시킬 때 물이 팽창하고, 그 충격으로 인하여 성형된다. 보통방법으로 성형이 되는 것은 거의 어느 것이나 액중방전성형이 가능하며, 광범위한 치수범위에 대하여 가공할 수 있고, 항공기 제작회사 등에서 성형에 많이 이용된다. 앞서 소개한 폭발성형에서보다 상대적으로 작은 제품의 성형에 사용된다.

제품예 액중방전성형

(3) 자력성형법(electromagnetic forming method, magnetic pulse forming):

도전성(導電性)이 좋은 가공재에 대해서 전자력(電磁力)을 이용하여 직접 성형하고, 도전성이 불량한 가공재에 대하여는 도전성이 좋은 재료를 보조로 사용하여 성형한다. condenser에 충전된 고압의 전류를 단시간에 방전할 때 생기는 고밀도의 자장이 생겨 그림과 같이 강력한 힘으로 성형하게 된다. 이때 전류 I₁과 I₂가 같은 방향이면 인력이 생기고, 반대 방향이면 반발력이 생기며, 작용력은 I₁, I₂의 크기에 비례한다.
제품의 깊이가 얕고 상대적으로 낮은 강도를 갖는 판재의 성형에 많이 사용되며, 생산성이 높은 가공법이다.

자력성형

(4) gas 성형법(gas forming method):

그림과 같이 고 energy 연료 gas에 점화하여 폭발압력을 이용하는 방법으로서, 폭발이 안정되어야 하고 연료 gas는 독이 없어야 하며 정해진 온도 및 압력하에서 gas 체를 유지하고 있어야 한다. 이에 사용되는 연료에는 H₂, ethane, methane 등이 있다.

gas 성형

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