피어싱 (제조)

피어싱

피어싱(Piercing)은 제품을 사용하고자 하는 소재로부터 구멍 뚫는 작업이다. 피어싱은 절삭날을 이용하여 조각 부품을 프레스 기계로 분리하는 것을 의미한다. 프레스 작업에서 피어싱과 펀칭은 같은 의미이다. 피어싱 할 때 펀치와 다이 금형을 사용하는데 펀치(punch)를 이용한 공정이라고 해서 펀칭이라고 부른다.

개요

피어싱 금형은 소재에 구멍을 뚫은 가공 장비이다. 피어싱 금형은 소재에 남아 있는 구멍이 목적이므로 펀치의 외주를 구멍과 같은 형상으로 만들고 다이편에 클리어런스를 주어야 한다. 또한 시어각을 필요로 하는 경우 펀치에 붙여야 한다. 시어각은 펀치 또는 다이에 붙인 경사각을 말하며 전단력을 감소시키는 역할을 한다. 전단 가공력은 펀치의 하면이나 다이의 상면도 평평한 경우이지만 이런 경우는 펀치의 압력을 분산시켜 큰 전단 압력을 필요로 한다. 다이에 시어각을 주었을 때는 블랭킹한 것은 평평하고 펀치에 시어각을 주었을 때는 피어싱한 것은 펀치의 하면과 같은 형상으로 되고 남아 있는 블랭크는 평평하게 된다.

피어싱은 아주 짧은 시간에 금속 또는 기타 소재의 복잡한 정밀 조각 부품을 다량으로 생산할 수 있다. 피어싱은 판금과 같은 반제품, 자동차 산업의 부품의 심층 가공에 사용된다. 금속 판재에 구멍을 가공하는 방법으로는 드릴(drill) 공구를 이용한 가공법과 프레스 금형을 이용한 피어싱 가공법이 있는데, 이때 소재 두께와 구멍 직경의 비를 세장비(aspect ratio)라고 한다. 일반 피어싱 가공은 세장비 1.0~1.5 이하에서 이루어지며 정밀 금형의 경우에는 세장비 2배까지도 피어싱 가공이 가능하다. 그 외에 세장비 2를 초과하는 경우에는 펀치의 좌굴 임계 하중보다 펀치의 축 방향으로 걸리는 전단력이 더 크거나 또는 펀치 날 끝에 작용되는 측방력(side thrust)에 의한 굽힘 모멘트로 인해 가느다란 펀치가 파손될 우려가 있다. 피어싱 가공에서는 절삭날이 항상 피삭재와 접촉하며, 칩은 가공한 구멍과 드릴 홈의 한정된 공간을 통과하면서 배출되므로 절삭열의 축적이 커진다. 따라서 피어싱은 건식화가 어려워 극미량의 무상(霧狀)의 절삭유를 고압공기에 혼합하여 가공점에 공급하는 세미드라이(Minimum Quantity Lubrication, MQL) 가공을 적용하였다. MQL에서의 윤활작용은 극미량의 절삭유가 하며 냉각작용과 칩 배출 작용은 고압공기가 한다. 극미량의 절삭유 밖에 공급하지 못하므로 가공점에 유제를 정확하게 공급하는 것이 중요하다.

참고자료

• COOK’s, 〈프레스 가공방법의 종류 및 특징 (전단 가공 편)〉, 《티스토리》, 2019-07-09
• 쌍뚱맞죠, 〈제조 피어싱, 펀칭 차이〉, 《네이버 지식인》, 2018-07-31
• 하늘, 〈블랭킹(Blanking) • 피어싱(Piercing) 가공KUM 자료 공유〉, 《다음 블로그》, 2006-08-07
• 〈알루미늄 판재의 고 세장비 피어싱가공을 위한 작업변수의 영향〉, 《한국소성가공학회지》
• 〈펀칭〉, TOX® PRESSOTECHNIK

같이 보기

• 구멍
• 프레스
• 펀치
• 펀칭
• 가공
• 금속
• 부품
• 피어싱

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