인발(drawing)

인발(drawing)

일반적으로 길이가 긴 봉재나 선재를 인발 다이 사이로잡아 당겨서 소재의 단면적을 감소시키는 공정으로 압출 공정에 비하여 단면적이 작다. 압출은 소재에 압축력이 작용하는데 반해 인발은 소재에 인장력이 작용한다.

종류

소재의 형태에 따라 중실 인발과 중공 인발로 분류된다. 중실은 속이 찬 것이고 중공은 속이 빈 것이다. 중실인발은 가장 일반적인 인발로 선재 혹은 봉재가 사용되며, 중공인발은 속이 빈 관재를 적용한 인발이다. 

중공 인발은 적용 툴의 형태에 따라 관재의 외경만 축소시키는 공인발, 맨드렐을 이용하여 관재의 내/외경을 동시에 감소시키는 플러그 인발로 구분된다. 

적용되는 인발기 종류에 의해 단패스 인발과 다단패스 인발로 구분된다. 단패스 인발은 하나의 인발 다이로 상대적으로 제품 치수가 큰 경우에 주로 적용되는 공정이다. 이에 반해 다단패스 인발은 여러 개의 다이를 통과시켜 직경이 작은 선재를 가공하는 공정이다

특징

- 강한 냉간가공임 (열간 가공도 있음)

- 제품의 기계적 성질 향상

- 표면거칠기가 정교하여 외관 향상

다이 재료 

• 일반적으로 공구강(tool steel) 또는 초경합금(carbide)을 이용 

• 초경합금이나 다이아몬드의 경우, 인장 강도와 인성이 부족하기 때문에 인서트(insert) 형태로 공구강 케이스에 적용하여 이용함 

• 얇은 선재의 인발에 다이아몬드 인서트를 이용

윤활

• 적절한 윤활의 효과

– 다이의 수명과 제품의 표면 정도 향상

– 인발 하중과 온도의 감소

• 튜브의 인발에서는 윤활이 매우 중요함

– 맨드렐과 튜브 사이에서 충분히 두꺼운 윤활 층을 유지하는 것이 어려움

• 대표적인 윤활 방법

– 습식 인발 (wet drawing) : 다이와 소재가 윤활제에 완전히 잠긴 상태, 작은 선재를 가공할 때 적용되는 공정

– 건식 인발 (dry drawing) : 인발 전 소재가 윤활제로 차 있는 박스를 통과하여 소재의 표면에 윤활제가 코팅, 상대적으로 직경이 큰 선재를 가공할 때 적용되는 공정

* 습식 인발의 경우 건식인발에 비해 선재의 냉각 효과가 뛰어나 인발속도가 상대적으로 빠르다.

– 금속 코팅 (metal coating) : 소재의 표면을 구리나 주석과 같은 연한 금속으로 코팅

– 초음파 진동 (ultrasonic vibration) : 다이와 맨드렐에 초음파 진동을 가함

인발 결함과 잔류응력

• 중심부 균열과 같이 압출과 유사한 결함들이 발생함

• 솔기 결함

- 소재의 길이 방향으로 생기는 흠집 또는 접힌 자국

- 인발에서만 발생하는 결함

• 잔류응력

- 냉간 인발의 경우, 소재는 불균질 변형이 발생하여 잔류응력이 발생

- 응력부식균열과 제품의 휨의 요인

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참고자료

https://en.wikipedia.org/wiki/Drawing_(manufacturing)

http://elearning.kocw.net/contents4/document/lec/2012/ChonNam/LeeBongKee2/5-1.pdf

인발공정 개요 및 기술동향, Trend and Technology of Drawing Process, 이상곤, 김병민, 소성가공 제23권 제4호, 2014.07, 250-258 (9 pages)