소성가공

소성가공(plastic working, 塑性加工)은 성형작업을 의미한다. 재료에 물리적인 힘을 가해 소성변형을 일으켜 재료를 원하는 형상으로 변형시키는 작업을 말한다. 소성가공의 종류에는 공정 방식에 따라 크게 단조, 압연, 압출, 인발 등이 있다. 가공 온도를 기준으로 열간가공과 냉간가공 등으로 구분할 수 있다.

개요

재료에 탄성한계를 넘는 외력을 가하면 내부 응력에 의한 복원되지 않는 영구적인 변형이 남는 것을 소성변형이라고 하고 이런 성질을 이용한 가공법을 소성가공이라고 한다. 소성가공은 고체 재료에 힘을 가해 소성변형(塑性變形)을 이용해 갖가지 모양을 만드는 가공법이다. 금속 재료의 탄성 변형은 금속 조직에서 원자의 수축이완으로 원자 사이의 거리 변화로 일어난다. 하지만 더 항복점을 넘는 외력을 가하면 결정 내 인접한 평행한 격자면에 서로 미끄럼(Slip)이 생기고 이러한 미끄럼이 중복되어 결정의 변형이 일어난다. 소성가공은 고분자 재료의 가공에도 응용되지만 주로 금속 재료의 가공에 사용되는 가공법이다. 자동차 한 대를 만들 때 소성가공을 거치는 재료, 부품은 60%가 넘는다. 원가에서 차지하는 비율은 최소 35% 이상이다. 차체 섀시, 스티어링 휠, 범퍼 빔 등 구조물, 부품은 전부 소성가공을 거친다. 자동차뿐 아니라 항공기, 선박, 철도, 건설장비, 중공업, 발전소, 휴대폰, TV 등 거의 모든 산업기기, 부품에 활용된다.

소성 가공은 가공하는 재료의 재결정온도를 기준으로 열간가공과 냉간가공으로 구분한다. 금속의 소성 가공에서 가공 온도에 따라 재결정 온도 이상에서 가공하는 것을 열간가공이라 하고 재결정 온도이하에서 가공하는 것을 냉간가공이라 한다. 열간가공은 금속을 가열하여 부드럽게 해서 가공하는 방법인데 작은 힘으로도 금속을 변형시킬 수 있고 같은 힘으로 한 번에 큰 변형을 줄 수가 있다. 즉 적은 공정으로 제품을 만들 수가 있어 경제적이다. 그러나 표면 다듬질이 아름답지 못하고 치수 정밀도 역시 좋지 않으므로 냉간가공의 소재(素材)로 하는 경우가 많다. 냉간가공은 상온에서 실시되어 정확한 치수의 것을 만들 수 있고 표면이 아름다운 것이 된다는 점이다. 매우 얇은 박(箔)이나 가느다란 선도 만들 수 있다는 장점이 있다. 가공경화를 이용해서 강력한 피아노선(線)을 만들 수도 있다. 또 냉간가공한 후 풀림(annealing)을 하여 결정입자의 방향을 가지런하게 하여 탄성률을 높일 수도 있다.

참고자료

• 〈소성가공〉, 《위키백과》

같이 보기

• 재료
• 힘
• 작업

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