금속 스탬핑의 기초: 공정 및 응용 분야 이해

스탬핑 공정

제조 산업에서 다양한 냉간 성형 공정은 금속판을 상온에서 원하는 형태로 가공합니다. 표준적인 냉간 성형 기술에는 스탬핑, 단조, 압출, 롤링 및 드로잉이 있습니다. 이러한 방법들은 판금 가공에 있어 간단하고 비용 효율적인 접근 방식입니다.

금속 스탬핑은 판금 가공에서 가장 널리 사용되는 냉간 성형 기술이며 자동차, 전자, 항공우주, 통신 등 다양한 분야에 적용됩니다. 이 글에서는 금속 스탬핑에 대해 간략하게 살펴보겠습니다. 스탬핑 공정에 대한 이해를 높이기 위해 스탬핑 재료, 절차, 종류 및 응용 분야에 대해 알아봅니다.

 

메탈 스탬핑이란?

금속 스탬핑 금속 스탬핑은 코일이나 판재를 압력과 원하는 형상의 금형을 이용하여 원하는 모양으로 가공하는 제조 방식입니다. 스탬핑 금형은 미리 설계된 도구로, 재료를 공급하고 압력을 가하여 의도한 형태로 변형시킵니다. 이 방식을 통해 뛰어난 반복성을 가진 금속 부품을 대량 생산할 수 있습니다. 금속 스탬핑은 공정, 시스템 및 도구의 최적화를 통해 더욱 산업화되었습니다. (칼-요한 욘손, 2021).

압력 기계, 스탬핑 다이프레스, 금형, 펀치는 스탬핑 공정에서 중요한 세 가지 구성 요소입니다. 특정 부품에는 특정한 금형이 필요하며, 이 금형은 프레스에 장착되고 금속이 공급되어 형상이 만들어집니다.

특정 구멍, 슬롯 또는 반복되는 개구부가 있는 부품의 경우 당사 제품을 검토하십시오. 판금 펀칭 서비스재질, 두께, 도면 기준점 및 마감 모서리 요구 사항을 포함하여 공구 및 공정 경로를 평가할 수 있도록 하십시오.

금속판이 금형 스탬핑 공정에서 필요한 모양으로 성형되고 폐기물이 발생하지 않을 것이라고 생각할 수 있지만, 모든 경우에 그런 것은 아닙니다. 예를 들어, 금속판을 금형에 넣고 압착하면 폐기물 없이 U자형 부품으로 만들 수 있습니다.

부품의 복잡성에 따라 각 부품을 제작하는 데에는 펀칭, 블랭킹, 엠보싱, 플랜징 및 벤딩을 포함한 여러 단계가 필요할 수 있습니다.

 

스탬핑 공정으로 가공할 수 있는 재료는 무엇입니까?

금속 스탬핑은 금속 요소뿐만 아니라 일부 플라스틱 및 복합 재료에도 적합합니다. 스탬핑에 일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다. 더 자세한 정보는 재료 페이지를 참조하십시오.

• 강철
• 알루미늄
• 구리
• 황동
• 티타늄
• 니켈-크롬 합금
• 폴리스티렌
• 폴리 프로필렌
• ABS
• 탄소 섬유
• 아라미드 섬유

 

금속 스탬핑 공정의 유형

표준적인 스탬핑 방식에 따라 프로그레시브 다이, 포 슬라이드, 딥 드로, 소량 생산 스탬핑의 네 가지 공정이 있습니다.

1. 프로그레시브 다이 스탬핑

프로그레시브 다이 스탬핑

이름에서 알 수 있듯이, 프로그레시브 스탬핑은 단일 공급 장치에서 여러 개의 서로 다른 금형을 적용하는 방식을 말합니다. 판금은 먼저 첫 번째 금형을 통과하여 펀칭이나 절단과 같은 첫 번째 작업을 수행합니다. 그런 다음 다음 금형으로 이동하여 다음 작업을 수행하고, 이러한 과정이 최종 제품이 만들어질 때까지 반복됩니다.

프로그레시브 다이 스탬핑은 단일 공정에서 여러 가지 스탬핑 작업을 동시에 수행할 수 있기 때문에 구멍, 슬롯, 굽힘 등 다양한 특징을 가진 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다. 또한, 프로그레시브 다이 스탬핑은 공정이 빠르고 노동 집약도가 낮아 전체 제조 비용을 절감할 수 있다는 중요한 장점이 있습니다.

2. 4슬라이드 스탬핑

4슬라이드 스탬핑 기계

4슬라이드 스탬핑 공정은 펀칭, 벤딩, 성형 등 여러 가지 금속 스탬핑 작업을 하나의 금속판에 한 번에 수행하는 것을 말합니다. 이 공정은 "4슬라이드 프레스" 또는 "멀티슬라이드 프레스"라고 불리는 특수 기계를 사용하여 이루어집니다. 이 장치는 다양한 작업을 수행할 수 있도록 조절 가능한 4개의 슬라이드(또는 툴링 스테이션)로 구성됩니다. 가공물은 기계에 공급되어 슬라이드 사이를 이동하며, 각 슬라이드는 순차적으로 스탬핑 작업을 수행합니다. 이 장치는 다양한 모양과 특징을 가진 부품을 생산할 수 있도록 쉽게 재구성할 수 있습니다.

이 공정은 소량에서 중량 생산에 이상적이며 일반적으로 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 정밀한 공차를 요구하는 작고 복잡한 부품을 생산합니다.

3. 딥 드로우 스탬핑

딥 드로우 스탬핑의 개념 (리, 2022)

딥 드로잉 스탬핑 공정은 펀치를 이용하여 판금을 금형에 눌러 성형하는 방식입니다. 펀치는 금속을 밀어내어 금형의 모양과 정확히 일치하는 깊거나 복잡한 형태의 부품을 만듭니다.

딥 드로 스탬핑은 워크시트 블랭크를 홀더(또는 클램프)에 고정하는 것으로 시작됩니다. “공백 보유자” 펀치를 둘러싸고 있는 틀이 있습니다. 펀치가 다이 안으로 내려가면서 작업 시트 블랭크를 다이 안으로 밀어 넣어 금속이 흘러나와 다이의 모양에 맞춰 성형되도록 합니다. 이 공정은 캔, 컵, 용기와 같이 두께가 균일한 깊거나 복잡한 형상을 만드는 데 적합합니다.

4. 소량 생산 스탬핑

소량 생산 스탬핑은 한 번에 소량의 금속 부품(일반적으로 1개에서 1000개 사이)을 생산하는 것을 말합니다. 이는 프로그레시브 스탬핑, 4슬라이드 스탬핑, 딥 드로잉 스탬핑 등 다양한 방법을 사용하여 이루어집니다.

하지만 이 공정에서는 펀치 프레스나 전단기 같은 자동 또는 반자동 기계를 사용합니다. 소량 생산은 일반적으로 시제품 제작, 테스트 또는 소규모 생산을 위한 부품 생산에 사용되며, 비교적 저렴한 비용으로 소량의 부품을 생산할 수 있도록 합니다.

 

다양한 스탬핑 작업에는 어떤 것들이 있나요?

금속 스탬핑 공정은 요구 사항과 원하는 형상에 따라 여러 가지 방식으로 진행됩니다. 일부 공정은 재료를 절단하여 폐기물을 발생시키고, 일부는 절단 없이(작업 시트에서 폐기물이 발생하지 않도록) 진행됩니다. 하지만 모든 공정에는 작업 시트를 금형에 눌러 원하는 형상을 만드는 과정이 포함됩니다.

벤딩	굽힘 공정은 비교적 이해하기 쉽습니다. 작업물을 특정 금형에 넣고 램이나 프레스 브레이크로 눌러 변형을 통해 원하는 굽힘 각도를 만듭니다.
블랭킹	블랭킹 공정에서 펀치로 잘라낸 조각들이 최종 제품입니다. 이 공정은 펀치와 다이를 블랭크에 정렬하는 것으로 시작됩니다. 펀치가 다이를 치면서 판금을 정확한 모양으로 절단합니다. 부품이 완전히 절단되면 공정이 완료됩니다.
꿰뚫는	피어싱은 펀치 프레스를 사용하여 작은 구멍, 슬롯 또는 절단부를 만드는 작업입니다. 피어싱 다이가 공작물을 고정하고 펀치가 다이 안으로 내려가 판금에 구멍을 뚫거나 절단합니다.
그림	드로잉은 판금을 금형을 통해 당겨 특정 모양이나 형태를 만드는 또 다른 유형의 금속 스탬핑 공정입니다. 이 공정은 강력한 램을 사용하여 판금에 당기는 힘을 가하는 드로잉 프레스를 이용하여 수행됩니다.
엠보싱	엠보싱은 펀치와 다이를 사용하여 금속판에 볼록한 표면을 만드는 공정입니다. 펀치에는 원하는 모양의 음각 이미지가 새겨져 있으며, 이 이미지를 금속판에 눌러 찍어 표면에 볼록하거나 오목한 이미지를 만듭니다.
코 이닝	이름에서 알 수 있듯이, 코이닝(coining)은 동전의 특징을 만들기 위해 판금을 성형하는 과정을 말합니다. 두 개의 금형이 판금의 양면을 서로 눌러 원하는 영역에 무늬를 찍어냅니다.
랜싱	랜싱 공법은 작업 후 폐기물을 발생시키지 않습니다. 이 공법은 한 번의 다이 타격으로 공작물을 절단하고 구부리는 방식으로 판금에 슬롯, 노치 또는 기타 형상을 만듭니다.
컬링	경화란 판금을 문 경첩과 같은 관형 모양이나 단면으로 변형시키는 과정을 말합니다. 이 과정은 일반적으로 컬링 머신이나 프레스 브레이크와 같은 특수 도구 또는 기계를 사용하여 수행됩니다.
헤밍	판금 가장자리 마감 판금 가장자리를 접어서 두께를 더하는 과정입니다.
플랜지	플랜징은 재료를 곡선을 따라 구부리는 것을 의미합니다. 판금의 특정 부위에 압력을 가하여 곡선을 따라 구부러지고 성형되도록 하는 공정입니다.

이러한 모든 금속 스탬핑 작업은 저렴한 비용, 빠른 생산 속도, 복잡한 형상 구현 능력 및 정확성 때문에 널리 사용됩니다. 스탬핑은 다음과 같은 이점을 제공할 수 있습니다. 공차 오차범위는 ±0.125mm에서 ±1.5mm까지입니다(Zhang).

 

 

스탬핑 공정 비용

일반적으로, 스탬핑 비용 판금 스탬핑은 다른 금속 성형 공정에 비해 비용이 저렴합니다. 최종 부품을 만들기 위해 부품을 별도로 제작하고 조립할 필요가 없기 때문입니다. 판금 스탬핑은 단일 공정으로 최종 부품을 제작한 후 트리밍이나 기타 후처리를 진행합니다.

하지만 스탬핑의 정확한 비용은 판금 재질, 정밀도, 생산량 등 특정 디자인 사양에 따라 달라집니다. 다음은 비용에 영향을 미치는 일반적인 요소입니다.

물자 유형 : 예를 들어, 알루미늄은 황동이나 구리보다 저렴합니다.
요구되는 정밀도: 엄격한 공차 요구 사항은 스탬핑 비용을 증가시킵니다.
생산량 : 대규모 생산은 소규모 생산에 비해 (단위 가격당) 비용이 훨씬 적게 듭니다.
복잡성: 복잡한 금형 설계와 긴 생산 주기 때문에 복잡한 스탬핑 부품은 가격이 더 높습니다.

 

스탬핑 공정의 응용 분야

스탬핑으로 제작된 부품.

스탬핑 부품과 제품은 우리 일상생활의 가전제품과 주방용품부터 첨단 항공우주 부품에 이르기까지 우리 주변 어디에나 있습니다. 빠르고 간단한 공정, 저렴한 비용, 그리고 높은 정확도 덕분에 자동차, 항공우주, 전자제품 등 다양한 분야에 적합합니다.

업종	어플리케이션
자동차	자동차 산업은 스탬핑 기술의 발전에 중요한 역할을 해왔습니다. 스탬핑 기술은 처음에는 다양한 자동차 부품을 제조하기 위해 개발되었으며, 현재는 자동화 및 컴퓨터 제어 단계에 이르렀습니다. 스탬핑 공정을 사용하는 자동차의 대표적인 부품으로는 차체 패널, 엔진 부품, 변속기 부품, 서스펜션 부품, 자동차 내장재 등이 있습니다.
전자	커넥터, 스위치, 외함, 릴레이, 변압기 코어 등 다양한 제품.
우주항공	스탬핑 공정은 기체 부품, 엔진 부품, 바퀴, 브레이크, 좌석, 객실 벽, 유체 시스템 부품 등 다양한 항공우주 부품을 생산합니다.
가전 ​​제품	세탁기 드럼, 냉장고 문 안쪽 깔개, 오븐 선반, 전자레인지 접시, 믹서기 칼날, 커피메이커 필터 등.
군사 및 방위	장갑판, 헬멧, 탄창, 방아쇠, 안테나, 연결 장치, 항법 시스템 및 조준 시스템.
의료	수술용 칼날, 집게, 심박 조율기, 인공 관절, 의료용 튜브, 교정기, 부목, 치과용 크라운, 의료용 센서, 현미경, 원심분리기, 청진기, 인공 심장 판막, 인공 힘줄 등 다양한 제품들이 있습니다.

 

맺음말

금속 스탬핑은 판금 가공에서 널리 사용되는 냉간 성형 기술로, 압력과 원하는 형상의 금형을 이용하여 금속 코일이나 판재를 원하는 모양으로 성형하는 공정입니다. 이 공정을 통해 뛰어난 반복성을 바탕으로 금속 부품을 대량 생산할 수 있으며, 자동차, 전자, 항공우주, 통신 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

정확한 스탬핑 부품을 제작하려면 적절한 금형을 설계하고 제작하는 것이 필수적입니다. Boda는 스탬핑 서비스와 관련된 모든 전문성을 갖추고 있습니다. 숙련된 엔지니어들이 금형을 설계하고, 자동화된 프레스 기계를 사용하여 다양한 맞춤형 금속 스탬핑 작업을 수행합니다. 필요한 사항이 있으시면 언제든지 문의하십시오. 스탬핑 서비스견적을 요청해 주시면 한 시간 이내에 모든 세부 정보를 알려드리겠습니다.

 

FAQ's

금속 스탬핑 공정의 구성 요소는 무엇입니까?

프레스, 스탬핑 다이, 펀치는 스탬핑 공정의 세 가지 주요 구성 요소입니다. 특정 부품에는 특정한 다이가 필요하며, 이 다이는 프레스에 장착되고 금속이 공급되어 원하는 형상이 만들어집니다.

금속 스탬핑 공정에는 어떤 유형이 있나요?

다양한 종류의 스탬핑 공정에는 프로그레시브 다이 스탬핑, 4슬라이드 스탬핑, 딥 드로 스탬핑 및 소량 생산 스탬핑이 있습니다.

스탬핑으로 가공할 수 있는 재료에는 어떤 것들이 있습니까?

스탬핑 가공에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 강철, 알루미늄, 황동, 구리, 티타늄, 스테인리스강 및 니켈-크롬 합금, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 유리섬유, 탄소섬유 등입니다.

금속 스탬핑 공정을 사용하는 일반적인 산업 분야는 무엇입니까?

금속 스탬핑 공정은 자동차, 전자, 항공우주 및 통신 산업 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 또한 다양한 가전제품과 의료기기를 생산하는 데에도 사용됩니다.

 

참고자료

1. 칼-요한 존슨, RS(2021). 판금 성형용 스탬핑 공구: 현황 및 향후 연구 방향. iOS Press 전자책은 https://ebooks.iospress.nl/ 에서 확인할 수 있습니다.
2. Li, S. (2022). 금속 부품 및 구조물 제작을 위한 판금 심가공. 재료 백과사전: 금속 및 합금.
3. Zhang, J. (날짜 미상). 스탬핑 디자인 가이드라인. http://bowmannz.com/ 에서 가져왔습니다.