이 글은 프레스 부품에 사용할 판재를 정한 뒤, 그 재료에 맞춰 금형과 공정을 어떻게 바꿀지 다룹니다. 펀치나 다이 자체에 쓸 공구강을 고르는 일은 별도의 문제입니다. '스테인리스'나 '알루미늄'이라는 재료군만으로는 부족합니다. 풀림 처리한 304와 반경질 304, 또는 조질 상태가 다른 알루미늄 판재는 서로 다른 시험이 필요할 수 있습니다. [5][7]

비교 순서는 판재 특성과 공급 상태 → 예상 불량 → 조정 가능한 금형 요소 → 측정할 결과입니다. 표는 설계 검토를 돕는 것이며 모든 재료에 적용할 설정값은 아닙니다.

두 금형 설계를 비교하기 전에 어떤 조건을 고정해야 하나?

판재의 강종·합금과 규격, 공급 조질·강도 상태, 공칭 및 실측 두께, 표면·도금, 압연 방향, 예정 공정을 기록합니다. 나중에 확장하거나 굽힐 절단면, 외관면과 전기 접촉면, 금형에서 꺼낸 뒤 측정할 치수도 표시합니다. 생산 수량과 보전 주기도 설계에 필요하지만 이 정보만으로 클리어런스가 정해지지는 않습니다. [1][2][5][7]

두 판재를 비교할 때 부품 형상과 합격 기준을 같게 유지합니다. 두께나 요구 강도도 달라지면 기존 시험 결과를 적용하기 전에 프레스 하중을 다시 계산하고 스트리퍼, 가이드, 지지부 및 금형 처짐을 검토합니다. WorldAutoSteel에 따르면 판재 강도·두께·표면과 공구 표면·윤활이 함께 금형 마모에 영향을 줍니다. [1]

재료별로 먼저 검토할 금형 설계 항목

아래 표는 냉간 프레스 설계 검토를 시작할 때 살펴볼 항목입니다. 강종, 조질 상태, 두께와 공정에 따라 재료군에 대한 일반적인 예상이 달라집니다. 예를 들어 고강도 알루미늄 판재를 풀림 처리한 알루미늄과 같은 성형성으로 취급해서는 안 됩니다. [7]

판재별 금형 검토 항목과 시험 확인 결과
판재와 예상 위험검토할 금형·공정 조건대표 판재로 확인할 결과
연강·딥드로잉용 강판: 비교 기준이 되지만 도금과 성형성은 다를 수 있음실제 강종과 표면에 맞춰 절단 클리어런스, 드로잉 반경과 블랭크 홀더 힘을 설정합니다. 새 판재가 이전 조건과 맞을 때만 검증된 설정을 유지합니다. [1][4]구멍과 블랭크 절단면, 플랜지의 소재 유입, 주름과 이형 후 형상
고강도강(AHSS): 높은 하중, 스프링백, 절단면 균열 위험펀치·다이의 지지, 클리어런스, 절단면 처리, 굽힘 반경과 보정량을 검토합니다. 확장 플랜지를 버 높이만으로 판단하지 않습니다. [1][2][3]성형 후 절단면 균열, 스프링백 분포, 마모와 프레스 하중 기록
오스테나이트계 스테인리스: 가공 경화, 소재 부착, 스프링백은 강종과 상태에 좌우공구 접촉면, 윤활, 전단 절단면, 굽힘 하중과 시험 과도 굽힘량을 확인하고 탄소강 설정을 그대로 쓰지 않습니다. [5]긁힘과 소재 부착, 절단면 균열, 이형 후 굽힘 각도와 표면
압연 알루미늄 판재: 소재 흐름, 이어링, 스프링백은 합금·조질·압연 방향에 좌우지정 판재로 펀치·다이 반경, 블랭크 홀더 힘, 블랭크 방향과 표면·윤활 조합을 시험합니다. [6][7]이어링 형상, 두께 감소, 주름, 표면 흠집과 이형 후 형상
접점·스프링용 구리 합금 스트립: 기능은 합금과 공급 상태에 좌우접촉면과 버 방향을 표시합니다. 일반적인 '구리' 설정 대신 지정 스트립으로 미세 형상과 성형된 스프링 형상을 시험합니다. [9]접촉면 상태, 버, 조립 적합성과 이형 후 스프링 형상

이 표는 다섯 재료군을 프레스 가공 용이성 순서로 나열한 것이 아닙니다. 알루미늄 반경 연구는 AA1050과 AA1100 컵을 대상으로 했고 스테인리스 자료도 풀림 상태와 냉간 가공 상태를 구분합니다. 어느 자료도 모든 강종·합금에 공통인 반경이나 힘을 제시하지 않습니다. [5][6]

피어싱과 블랭킹: 같은 클리어런스를 쓸 수 없는 이유

피어싱의 한쪽 클리어런스는 펀치와 다이 절단날 사이의 한쪽 간격입니다. 원형 구멍에서 c = (다이 구멍 지름 − 펀치 지름) ÷ 2입니다. 펀치 지름이 10.00 mm이고 다이 구멍이 10.12 mm라면 한쪽 c = 0.06 mm로, 두께 1.00 mm 판재의 6%입니다. 이는 기하학적 계산 예시이며 어떤 재료에도 권장하는 값이 아닙니다. 실제 간격은 절단면 품질, 공구 하중, 마모와 다음 공정으로 검증합니다. [2][8]

나중에 구멍을 확장하거나 플랜지를 성형할 절단면은 버 검사만으로 부족합니다. WorldAutoSteel은 기계적 절단이 절단면을 가공 경화시키고 손상한다고 설명합니다. 일부 AHSS에서는 부품 전체의 성형 한계가 문제를 나타내기 전에 국부적인 절단면 균열이 생길 수 있습니다. 생산을 대표하는 절단 조건에서 절단면 영역, 버 방향과 후속 균열을 비교합니다. [2]

발표된 프로그레시브 금형 피어싱 연구는 두께 1.6 mm의 비도금 고강도강, DC53 펀치, 특정 코팅과 기울어진 판재를 사용했습니다. 한쪽 클리어런스를 판두께의 3%에서 6%로 바꾸자, 해당 시험에서 소재 부착을 기준으로 측정한 펀치 수명이 개선됐습니다. 연구에서는 판재 강도도 달랐고 고장 기준도 특정되어 있으므로 이 수치를 일반 권장값으로 적용할 수 없습니다. [8]

스테인리스의 전단 절단면은 가공 경화될 수 있습니다. SSINA 자료는 후속 굽힘에서 이 부위부터 균열이 시작될 수 있다고 설명합니다. 절단면이 굽힘 부위에 들어가면 절단날 상태와 면 처리를 검토합니다. 구리 합금 접점은 어느 쪽의 버가 접촉이나 조립을 방해하는지 표시합니다. [5][9]

굽힘: 금형 안의 각도가 아니라 이형 후 부품을 측정

스프링백은 부품을 금형에서 꺼낸 후 일어나는 탄성 회복입니다. 비슷한 강판 형상에서는 성형 후 유동 응력이 높을수록 대체로 스프링백이 커집니다. 따라서 AHSS에는 연강과 다른 과도 굽힘, 재성형 또는 공정 순서가 필요할 수 있습니다. 먼저 이형한 부품을 도면과 비교하고 금형을 수정한 뒤 다시 측정합니다. [3]

스테인리스의 강종과 냉간 가공 상태는 굽힘 하중과 스프링백에 영향을 줍니다. 풀림 처리한 오스테나이트 판재와 반경질 판재는 동일한 조건이 아닙니다. 두께 1.0 mm와 2.0 mm의 클래드 AW-2024 굽힘 연구에서는 클래드층 비율과 해석 모델 선택이 하중과 스프링백 예측에 영향을 주었습니다. 이는 실제 공급 판재를 시험해야 한다는 근거이지 다른 알루미늄의 보정 각도를 제시한 것은 아닙니다. [5][7]

굽힘 반경과 방향은 균열과 스프링백을 함께 고려해 정합니다. 작은 반경은 조건에 따라 스프링백을 줄여도 바깥쪽 섬유의 변형을 늘릴 수 있습니다. 허용 반경은 실제 강종·두께의 굽힘 시험으로 판단합니다. 피어싱 또는 트리밍한 절단면이 인장 쪽에 있으면 굽힘 후 검사합니다. [2][5]

드로잉: 주름·균열을 고치기 전에 재료 흐름을 조정

딥드로잉에서는 판재가 플랜지에서 다이 어깨 반경을 넘어 안쪽으로 유입됩니다. 블랭크 홀더 힘과 드로우 비드가 유입을 억제하지만, 힘이 부족하면 주름이 생기고 너무 크면 두께 감소나 파단이 일어날 수 있습니다. 반경과 윤활도 흐름을 바꿉니다. WorldAutoSteel의 설명은 강판에 관한 것으로, 같은 블랭크 홀더 설정을 스테인리스나 알루미늄에 그대로 적용할 수는 없습니다. [4]

AA1050과 AA1100 원통형 컵의 수치 연구에서 펀치 모서리와 다이 어깨의 반경을 바꾸자 예상 이어링 형상이 달라졌고 두 합금도 다르게 반응했습니다. 저자들은 연구 대상 판재에 대해 모델을 검증했지만 그 반경이 일반적인 금형 치수는 아닙니다. 이어링, 벽 두께 감소와 트리밍 여유를 검토할 때 실제 압연 방향, 블랭크 형상과 공급 조질 상태를 사용합니다. [6]

흠집을 없애려고 금형을 연마하거나 코팅하기 전에 소재 부착, 윤활 부족, 과도한 홀딩, 접촉 반경 마모 중 원인을 확인합니다. 한 번에 한 조건만 바꾸고 부품과 공구 표면을 모두 검사합니다. 공구 모재, 표면 처리, 코팅과 윤활제는 함께 평가합니다. [1][5]

재료 변경을 어떻게 시험하고 승인하나?

구매와 금형 설계에서 결과를 비교할 수 있도록 재현 가능한 금형 시험을 진행합니다.

  1. 부품 도면, 기능면, 합격 기준을 고정하고 기존·신규 판재의 강종, 상태, 두께, 코팅 및 압연 방향을 기록합니다.
  2. 공정별 변경안을 기록합니다. 절단 클리어런스와 면, 굽힘 반경이나 과도 굽힘, 드로잉 반경, 블랭크 홀더 힘, 접촉면, 윤활제가 대상입니다.
  3. 생산을 대표하는 판재로 시험하고 이형 후 치수, 절단면과 버 방향, 후속 성형 균열, 주름, 두께 감소, 흠집과 필요한 접점·스프링 기능을 확인합니다.
  4. 시험 중 펀치와 다이 상태, 양품 수를 기록합니다. 양산 승인 전에 결과 차이가 판재와 공구 변수 중 무엇에서 왔는지 구분합니다. [1][2][8]

도면, 스케치 또는 부품 사진으로 시작할 수 있습니다. 확인된 재료와 부품 기능을 알려 주고, 아직 정하지 않은 강종·조질·수량·공정은 '확인 필요'로 표시하세요. 금형 담당자가 해당 재료에 맞는 시험 계획을 세울 수 있습니다.