판금 벤딩: 정의, 방법 및 재료

"판금 벤딩에서 가해지는 힘과 금형 설정은 평평한 판금을 항공우주 산업에서 소비재에 이르기까지 모든 분야에 필수적인 기능적이고 미적인 부품으로 변형시킵니다." 

금속판을 원하는 모양으로 가공하는 것은 제조에 있어 많은 이점을 제공합니다. 따라서 제조업체들은 다양한 가공 방법을 사용하여 매우 다양한 제품을 생산합니다. 여기서는, 판금 굽힘 굽힘은 기본적인 방법 중 하나입니다. 이 방법은 여러 기술을 활용하여 판재를 특정 굽힘 반경으로 변형시킵니다. 때로는 굽힘만으로 최종 형상을 만들 수 있지만, 다른 가공 방법과 결합하여 최종 부품이나 제품을 생산하는 경우도 있습니다.

또한, 벤딩의 작동 원리, 방법 및 호환 가능한 재료 시트를 포함하여 벤딩의 다양한 측면에 대해 간략하게 살펴보겠습니다.

 

판금 벤딩의 기초

금속 벤딩 공정은 특정 굽힘 각도에서 항복 강도 이상의 힘을 가하는 방식으로 진행됩니다. 그러면 판재가 해당 각도로 변형됩니다. 금속판의 변형된 부분을 후퇴(setback)라고 합니다. 또한, 벤딩 공정은 가해지는 힘에 따라 U자형이나 V자형과 ​​같은 특정한 곡률을 만들어낼 수 있습니다. 판금 벤딩 기술. 

금속판 벤딩에 필요한 공구 또는 장비 구성을 살펴보면 크게 세 가지 구성 요소가 있습니다.

• 벤딩 다이
• 보도 브레이크
• 펀치

벤딩 다이는 작업 용지가 놓이는 특정 형상을 말합니다. 펀치는 용지에 힘을 가하여 다이의 형상에 따라 용지를 변형시킵니다. 한편, 프레스 브레이크는 펀치와 벤딩력을 제어합니다.

판금 벤딩 메커니즘 

 

에어 벤딩의 기본 메커니즘은 펀치가 판재를 다이에 밀어 넣어 굽힘을 발생시키는 것입니다. 다음으로, 판금 벤딩 작업과 관련된 기본 용어들을 살펴보겠습니다. 

굽힘 여유

굽힘 부분을 수용하기 위해 추가되는 판금의 길이입니다. 

L= a ( r + kt )

a = 굽힘 각도 (라디안)

r = 벤 반지름

t=두께

k = 상수 (1/2 ~ 1/3)

굽힘 반경

굽힘의 안쪽 호의 반지름은 재료의 변형 영역을 나타냅니다.

최소 굽힘 반경

달성 가능한 굽힘 반경의 하한은 재질의 종류와 두께에 따라 달라집니다. 기본적으로 굽힘 반경을 이 한계보다 작게 설정하면 균열이 발생하기 시작합니다.

알루미늄 합금의 경우 6톤, 강철 합금의 경우 4~6톤 등입니다.

굽힘력

판재를 원하는 모양으로 변형시키는 데 필요한 힘 또는 펀치가 가하는 힘. 

F = kYLt2 / D

관련 : 판금 가공의 기초

 

판금 벤딩 공정

원자재 금속판을 최종 형태로 만드는 과정은 여러 단계를 거칩니다. 먼저, 디자인에 따라 작은 크기로 절단해야 합니다. 일반적으로, 레이저 절단 판금 이 장비는 큰 판재를 원하는 크기로 절단하는 데 사용됩니다. 레이저는 버(burr)나 추가 가공 없이 정밀하게 절단할 수 있습니다. 그다음, 금형을 설치하고 펀치로 구멍을 뚫은 후 프레스로 구워냅니다. 

판금 벤딩 공정

 

판금 벤딩 공정에 대한 단계별 설명은 다음과 같습니다.

1. 굽힘 매개변수 수정

첫째, 완료 굽힘 계산 필요한 힘, 굽힘 여유, 굽힘 반경과 같은 주요 매개변수에 대한 값입니다. 이러한 값 중 일부는 프로젝트의 2D 기술 도면에도 명시되어 있습니다.

2. 금형 및 펀치 설치

다이 및 펀치 설정은 프레스 브레이크에 적합한 다이와 펀치를 선택하는 것을 포함합니다. 다이의 모양은 원하는 벤딩 프로파일과 일치해야 하며, 펀치는 모양과 크기가 호환되어야 합니다. 따라서 펀치와 다이를 맞춤 제작해야 합니다. 맞춤형 금속 벤딩즉, 굽힘 모양이 복잡한 경우(예: V, L, U 또는 채널과 같은 표준 모양이 아닌 경우) 금형을 먼저 맞춤 제작해야 합니다.

3. 워크시트 정렬 

다음으로, 벤딩 작업을 하기 전에 프레스 브레이크에서 판금의 정렬 상태를 정확하게 유지해야 합니다. 벤딩이 중립축에 대해 정확한 각도로 이루어지도록 하는 것이 중요합니다. 작업자는 종종 판금이나 기계 스톱에 표시를 하여 공작물의 위치를 ​​정확하게 고정합니다.

4. 주먹으로 힘을 가하기

마지막으로 벤딩 공정을 진행할 차례입니다. 이 단계에서 기계의 램이 펀치를 금속에 밀어 넣어 금형 안으로 밀어 넣습니다. 앞서 언급했듯이, 금속의 특성과 벤딩 매개변수를 기반으로 힘을 정확하게 계산해야 합니다. 그렇지 않으면 벤딩이 부족하거나 과도하게 될 수 있습니다.

 

판금 벤딩 방법에는 어떤 것들이 있나요?

필요한 굽힘 또는 형상 사양에 따라 다양한 판금 굽힘 방법을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, V자형 굽힘은 30도와 같은 각도의 V자 모양을 만듭니다.˚, 45˚, 60˚80 등. 반면에 롤 벤딩은 곡면 가공에 이상적입니다. 여기서 중요한 점은 각 방법마다 벤딩에 미치는 영향이 다르다는 것입니다.

자, 그럼 일반적인 사항들을 모두 논의해 보겠습니다. 시트 메탈 굽힘 방법 하나씩;

1. V자형 굽힘

이것은 가장 흔한 것 중 하나입니다. 금속 굽힘 서비스 다양한 굽힘 요구 사항을 충족할 수 있습니다.. 이름에서 알 수 있듯이 V 벤딩은 V자형 다이, 펀치 및 프레스 브레이크를 사용하는 공정입니다. 이 방법을 통해 얇거나 중간 두께의 판재에 다양한 각도로 벤딩을 만들 수 있습니다. 프레스 브레이크는 유압식, 기계식 또는 CNC 방식일 수 있습니다.

CNC 벤딩 머신이나 프레스 브레이크는 가공물(V형 다이 위)에 정밀하게 응력을 가할 수 있습니다. 

수동 펀칭 vs 자동 펀칭

 

이 굽힘 방식에는 두 가지 구체적인 기술이 있습니다.

• 에어 벤딩

In 에어 벤딩펀치는 공작물을 밀어 다이의 두 지점에 세우는 역할을 합니다. 하지만 펀치의 하강 깊이는 다이의 깊이보다 짧습니다. 이러한 메커니즘은 굽힘 각도에 유연성을 제공하며, 공구를 교체하지 않고도 프레스 브레이크의 스트로크를 조절할 수 있게 해줍니다. 

공기 벤딩의 한 가지 단점은 '스프링백' 현상입니다. 판재가 원래 형태로 되돌아오는 현상이 발생하여 각도 정확도에 영향을 미칩니다.

• 하단 굽힘 

이 기술은 에어 벤딩과 유사하지만, 벤딩 완료 후 스프링백 현상을 해결하기 위해 작은 힘을 가한다는 점이 다릅니다. 따라서 에어 벤딩보다 정확도가 높습니다. 또한, 하단 벤딩은 상대적으로 더 큰 벤딩력을 필요로 하며, 두꺼운 판재에도 적용 가능합니다.

에어 벤딩 및 바텀 벤딩 외에도 다음과 같은 모서리 마감 작업이 있습니다. 판금 헤밍 이러한 부품들은 종종 제작 부품의 모서리를 강화하고 날카로운 부분을 없애는 데 사용됩니다.

2. 롤 벤딩 또는 롤링

롤 벤딩 공정

 

이 방법은 워크시트를 곡선 모양으로 변환합니다. 튜브 및 파이프 벤딩, 그것은 사용합니다 여러 개의 롤러가 판금을 통과하면서 곡률을 만들어냅니다. 또한, 필요한 곡률에 따라 롤러의 크기를 조절할 수 있습니다.

다음과 같은 경우에 이상적입니다.

• 콘
• 튜브
• 콘

롤링 방식은 롤러가 더 높은 응력을 가할 수 있기 때문에 더 단단하고 두꺼운 판재도 처리할 수 있습니다.

3. 회전 굽힘

회전 굽힘 

 

회전식 벤딩의 가장 큰 차이점은 작동 방식입니다. 이 방식에서는 벤딩 다이가 판금 주위를 회전하여 원하는 벤딩 형상을 만듭니다. 다른 방식과 달리 판금을 누르는 방식이 아니라, 펀치가 판금의 고정점을 중심으로 회전하면서 벤딩 지점을 중심으로 지속적인 힘을 가합니다. 

• 큰 판재와 무거운 자재를 다루십시오.
• 조선, 항공우주 및 자동차 산업에 사용됩니다. 
• 롤러의 개수를 조절할 수 있습니다.

4. 단계적 굽힘

이는 작업 시트를 따라 다양한 간격으로 나타나는 여러 개의 작은 굽힘을 의미합니다. 계단형 굽힘이 필요한 부품인 원뿔형 호퍼를 예로 들어 보겠습니다. 이 경우, 굽힘 사이의 계단 모양을 만들기 위해 반복적인 V자형 굽힘이 필요합니다. 

결과적으로, 굽힘의 점진적인 특성은 스프링백 효과를 줄여 정확한 결과를 제공합니다. 또한 다음과 같은 용도에도 적합합니다. 맞춤형 금속 벤딩 단계별 굽힘 기법을 사용하면 다양하고 복잡하며 독특한 굽힘이 가능하기 때문입니다.

적용 사례; 

• 항공기의 날개 부분
• 건축 및 장식용품
• 펜더나 도어 패널과 같은 자동차 부품
• 선박의 격벽 및 선체 부분 제작

 

어떤 금속판을 구부릴 수 있나요? 재질 선택 

판금 벤딩의 또 다른 중요한 측면은 금속 및 합금의 호환성입니다. 판금 제조 이 기술은 다양한 재질의 판재에 적용할 수 있습니다. 하지만 재질 선택은 원하는 특성과 굽힘 방법에 따라 달라집니다. 일반적으로, 알루미늄 시트를 구부립니다., 벤딩 스테인레스 스틸그리고 구리판은 제작 프로젝트에서 가장 흔하게 사용되는 재료입니다. 

다음 표는 판금 벤딩 재료, 일반적인 등급 및 주요 특성을 보여줍니다.

표: 판금 벤딩용 금속 및 합금 

금속 또는 합금	학년	주요 속성
알류미늄	1100, 3003, 5052, 6061	경량성, 내식성, 우수한 성형성, 연질에서 중강도 등의 특성을 지닌다.
스테인리스 강	304, 316, 410	고강도, 탁월한 내식성, 내열성
탄소강	A36, 1018, 1045	높은 인성, 연성, 강도 및 비용 효율성
황동	C26000, C28000	강도가 우수하고, 가공성이 뛰어나며, 내식성이 우수합니다.
구리	C11000, C12200	뛰어난 전기 및 열 전도성,
티타늄	2학년, 5학년	높은 강도, 탁월한 내식성 및 생체 적합성
니켈 합금	인코넬 625, 모넬 400	열 안정성, 내식성 및 우수한 강도.
아연	자막 3, 자막 5	우수한 인성, 높은 연성 및 충격 강도.

관련 : 스테인리스강 튜브 벤딩: 자세한 설명

 

기타 판금 성형 공정 

늘리기 및 전단과 같은 다른 판금 굽힘 공정은 제작에 있어 뚜렷한 영향을 미칩니다.

1. 판금 늘리기

이 성형 방법은 두께를 크게 변경하지 않고 작업물의 표면적을 확장합니다. 늘리는 방식은 큰 반경의 곡선이나 복잡한 모양을 만들 때 가장 효과적입니다.

또한, 판재를 늘릴 수 있는 한계가 있는데, 이는 두께와 재질에 따라 다릅니다. 최대 인장 강도(UTS)를 초과하여 늘리면 균열이 발생하거나 판재가 파손될 수 있습니다.

2. 판금 가공에서의 노치 및 탭

다음은 판금 성형 공정의 중요한 특징들입니다. 노치는 판금의 가장자리나 표면에서 특정 모양으로 잘라낸 부분을 말합니다. 반면, 돌출부는 일반적으로 판금 부품의 가장자리에 남겨두는 부분입니다.

노치와 탭은 일반적으로 판금 가공 부품 조립에 사용됩니다. 예를 들어, 노치는 복잡한 위치에서 용접 접근성을 용이하게 합니다.

3. 판금 도면 또는 딥 드로잉 

이 공정은 기계식 또는 유압식 펀치를 사용하여 판금 블랭크를 성형 금형으로 끌어당기는 과정을 포함합니다. 이 과정에서 금속 블랭크가 방사형으로 늘어나 원통형이나 상자형과 같이 깊고 축대칭인 부품이 성형 금형에 성형됩니다. 

이 방법에서는 금형을 사용하여 일관되고 반복 가능한 결과를 얻을 수 있습니다. 따라서 이 방법은 대량 생산에 효율적입니다. 

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합산 

판금은 다양한 벤딩 방법을 통해 매우 다양한 굽힘 형상으로 가공할 수 있습니다. 원하는 굽힘 형상을 얻기 위해서는 적절한 벤딩 방법과 벤딩력, 최소 벤딩 반경, 베드 여유와 같은 매개변수를 사용하는 것이 필수적입니다. 또한, 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있습니다. 판금 굽힘 소비재부터 항공우주 및 조선업에 이르기까지 널리 퍼져 있습니다. 

 

자주 묻는 질문

판금 절곡 제품은 내구성이 좋은가요?

네, 일반적으로 내구성이 뛰어난 제품으로 여겨집니다. 하지만 수명(5년~25년)은 주로 금속 또는 합금의 종류와 후처리 방식에 따라 달라집니다. 

판금 절곡에서 CO2 레이저 절단기의 용도는 무엇입니까?

CO2 레이저 절단기는 벤딩 공정 전에 대형 금속판을 필요한 크기로 정밀하게 절단하는 데 가장 적합한 방법입니다. 높은 정밀도와 깔끔한 절단면을 제공하며 폐기물 발생량도 최소화합니다.

판금 벤딩 비용은 얼마인가요?

금속 종류, 두께, 굽힘 복잡성, 필요한 부품 수량 등 여러 요인에 따라 비용이 크게 달라질 수 있지만, 기계 가공이나 주조보다는 여전히 비용 효율적입니다. 

판금 벤딩은 정확한가요?

네, 판금 절곡은 매우 정밀한 공정입니다. CNC 프레스 브레이크와 같은 최신 기술과 장비를 사용하면 절곡 각도, 힘, 위치를 정밀하게 제어하여 정확한 절곡이 가능합니다.

 

리소스

1. 이쿠마파이, 마두셸레, N. (2020). 판금 성형에서 벤딩 작업에 대한 간략한 개요. 제조공학의 발전 (149-159쪽). 스프링거 네이처 싱가포르 주식회사. https://doi.org/10.1007/978-981-15-5753-8_14 

2. Kuboki, T & Jin, Y. (2021). 다양한 굽힘 형상 및 조작성을 위한 서로 다른 속도의 별도 다이를 적용한 비대칭 판금 V-벤딩. CIRP Annals, 70(1), 219-222. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.03.015