업세팅

업세팅

업세팅(Upsetting)은 재료를 상하 방향으로 압축하여 높이를 줄이고 단면을 넓히는 가공 방법이다. 압축가공 방식의 일종이다.

개요

업세팅은 축방향으로 냉간 가공 또는 열간 가공으로 압축하여 재료의 높이를 수축하고 옆으로 넓어지게 하는 가공이다. 업세팅은 냉간 압축 가공의 대표적인 가공방법으로 블랭크의 일부 또는 전부를 가공력의 직각 방향으로 크게 유동시켜 필요한 형상을 만드는 가공이다. 일반적으로 압축 변형은 원형통으로 변형되며 펀치 접촉면 내부에서 슬립(Slip Corn)변형 영역이 생겨 원추면에 따라서 큰 전단 변형이 발생하고 측면 외주에는 원주방향의 인장 응력이 발생한다. 만일 펀치에 구속되는 블랭크의 길이가 너무 길면 가공 중에 좌굴을 일으킨다. 이 가공법은 처음에 볼트 머리부를 만드는 가공으로 발달하였으며 열간단조 드롭 해머형에 비해 충격이 작으며 가공이 간단하고 치수 정도가 좋고 강도가 크기 때문에 광범위한 응용분야에 이용되고 있다.

업세팅 가공에 사용 되는 가공기계는 업세터(Upsetter) 또는 콜드 헤더(Coldheader)가 있는 복동 프레스의 전용기계를 사용하며 블랭크는 주 크랭크(Crank)축에 연동하는 토굴 기구에 다이를 고정시키고 램(Ram)에 고정된 펀치에 따라 업셋팅한다. 완성된 제품을 만들면서 여러 공정이 필요한 경우에는 램과 다이에 각각 몇 개의 펀치 및 홈을 설계하고 차례로 이송시켜 가공한다. 성형 부분은 각 단계에서 절단 커터(Cutter)에 의하여 조금씩 절단되며 최종 공정에서 구멍을 뚫고 절단한다.

단조비

자유단의 길이를 Lo, 단면적을 Ao라 하고 업세팅 후의 길이를 L₁, 단면적을 A₁이라 하면 Lo·Ao=L₁· A₁에서 단조비(鍛造比; forging ratio) R는 다음과 같다.

원칙

긴 소재를 업세팅 할 때 가공할 부분의 길이가 단면에 비해 너무 길면 소재가 좌굴이 되어 정상적인 가공을 할 수가 없다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 몇 가지 조건이 있는데 이를 업세팅 3원칙이라 한다.

• 좌굴 없이 한번에 업세팅이 가능한 금속소재의 돌출부의 길이는 소재 지름의 3배 이내여야 한다.(L≤3do)
• 소재 돌출부의 길이가 소재 지름의 3배 이상인 경우 다이 공동의 지름이 소재 지름의 1.5배 이하이면 업세팅이 가능하다.(L≤1.5do)
• 소재 돌출부의 길이가 소재 지름의 3배 이상이고 다이 공동의 지름이 1.5배 이하인 업세팅에서 다이면 위로 돌출된 소재의 길이는 소재 지름보다 작아야 한다.(L1≤do)

관련 뉴스

우리는 뿌리산업을 ‘대한민국 경제의 숨은 영웅’이라고 부른다. 화려하진 않지만 국가 산업의 근간을 이루는 산업군이기 때문이다. 특히 단조산업은 6대 뿌리산업인 소성가공의 한 분야고 차지하는 비중도 매우 높다. 하지만 이 분야에 영세한 기업이 워낙 많아 전체 단조산업 현황을 정확하게 파악하는 것조차 쉽지 않다는 아쉬움도 함께 가지고 있다. 이처럼 수많은 단조기업들이 난립하는 상황에서도 30년 이상 자동차 부품과 건설중장비 및 농기계용 부품을 생산하면서 꾸준하게 업력을 다져온 기업이 있다. 충북 진천군 광혜원면에 위치한 열간단조 및 가공기업 ㈜신일(대표이사 전지훈)이 그 주인공이다. 신일은 요크샤프트(Yoke Shaft), 리코일 스프링 요크(Recoil Spring Yoke), 중장비의 무한궤도에 사용되는 트랙 롤러(Track Roller) 류 등의 다양한 열간 단조품을 생산, 가공해 현대다이모스, 진성티이씨, 캐터필라, 그리고 볼보건설기계코리아 등 글로벌 기업에 납품함으로써 제품의 품질과 가격을 인정받고 있다. 현재 신일은 도 5인치 업세팅 장비와 7.5인치 업세팅 장비(로봇 자동화 설비)를 갖추고 리어 엑슬 샤프트(Rear Axel Shaft) 등의 특화 제품군을 생산하고 있다.

참고자료

• homecolony, 〈압축 가공 ,압인 (Coining),마킹 (Marking),업세팅 (Upsetting),스웨이징 (Swaging),헤딩 (Heading),압출 (Extrusion),충격 압출 (Impact Extrusion),금형,중고금형,경남금형〉, 《네이버 블로그》, 2013-04-08
• 〈업셋팅 레포트〉, 《해피캠퍼스》
• 〈기계공작법〉, chonbuk
• eos1004, 〈단조작업에서 긴 소재의 업세팅 3원칙에 대해 설명하시오〉, 《다음 블로그》, 2021-10-18
• 송철호, 〈세계적인 중장비·자동차 부품 강소기업, ‘신일’〉, 《철강금속신문》, 2017-11-17

같이 보기

• 가공
• 재료
• 압축가공
• 볼트
• 자동차
• 부품

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