• 압출개념

    • Al, Cu, Mg, Pb 등 및 그 합금의 각종 단면재(斷面材), 관재(管材)를 얻을 때 소성이 큰 상태에서 billet을 container (chamber)에 넣고 유압 또는 충격으로 ram에 강력한 압력을 작용시켜 die orifice를 통하여 밀어내는 가공을 압출(押出; extrusion) 또는 압출가공이라 한다. 압출이 되는 동안 die의 형상과 크기가 정해져 있으므로 제품의 단면은 일정하며, 거의 모든 단면재의 압출이 가능하다. 압출이 예전에는 연질금속에 한정되었으나, 최근에는 각종 강재(鋼材) 및 특수강(特殊鋼)에도 적용한다. 압출은 큰 압력을 필요로 하므로 일반적으로 열간에서 행한다. 압출 제품의 특징을 들면 다음과 같다.

    • - 대형의 주괴를 수차에 걸쳐 압연할 것을 1회의 압출로 얻을 수 있다.
      - 압연제품에 비하여 (강도/비중)이 크다.
      - 절삭성이 양호하다.
      - 표면의 정도가 높다.
      - 측면의 내외부에 rib를 둘 수 있다.

    • ram의 진행방향과 압출재의 유동방향에 따라서 직접압출(直接押出; direct extrusion)과 간접압출(間接押出; indirect extrusion)이 있다. 직접압출은 ram의 진행방향과 압출재의 유동방향이 같은 경우로서, container 내의 billet이 전부 동시에 이동하기 때문에 container 벽과 billet 사이에 마찰에 의한 동력이 ram의 진행방향과 압출재의 유동방향이 반대인 간접압출에 비하여 크며, 압출시 직접압출에서는 20 ~ 30%의 billet이 container에 잔류하나 간접압출에서는 10% 정도까지 줄일 수 있다. 직접압출을 전방압출(前方押出; forward extrusion), 간접압출을 후방압출(後方押出; backward extrusion)이라고도 한다. - 압출력에 영향을 미치는 인자: 압출력에 영향을 미치는 인자에는 압출방법(직접압출 및 간접압출), 마찰, 압출비, 가공온도, 변형속도, die의 형상 등을 들 수 있으나 , 이들은 독립적으로 영향을 미치는 것이 아니라 상호 관련성이 있어 복합적으로 영향을 준다.

  • 소성가공의 이용성질

    충격압출
    impact extrusion     		Zn, Pb, Sn, Al, 및 Cu와 같은 연질금속을 die에 놓고 punch로 충격을 가함으로써 치약 tube나 약품의 용기, 건전지 case 등을의 제작하는 것에 이용되는 방법으로서, 간접압출과 유사하다. tube의 두께는 punch와 die의 간극에 의하여 정하여 지며, punch와 die의 동심도가 중요하다. 보통 crank press가 사용되며, 대부분의 비철금속은 수직식 press에서 1초에 2개 정도의 압출을 할 수 있는 냉간압출의 일종이다. 후술할 deep drawing에 비하여 공정이 많이 단축되고 가공이 신속하다. die와 punch 사이의 마찰을 적게하기 위하여 die의 깊이를 작게하고, Zn에 대하여 직경 60mm, Sn에 대하여 75mm, Al에 대하여 130mm , 길이는 직경의 4 ~ 6배, 직경의 1/200까지의 최소두께 를 갖는 압출제품을 얻을 수 있다
    정수압출(靜水壓出)
    hydrostaticextrusion     		container와 billet 사이의 마찰이 문제가 될 때에는 billet을 기계가공하여 die에 끼우고 container에 액체를 채워 press로 가압하여 어느 이상의 압력에 달하면 압출되기 시작한다. 이 방법의 특징은 다음과 같다.

    장점 : billet이 container와 유체마찰을 하여 압출력이 감소한다.
    1. 취성재료의 압출도 가능하다.
    2.실온(室溫)에서 가공이 가능하다.
    단점
    1. 설치의 복잡성과 경험을 요하므로 공업적 응용에 제한을 받는다.
    2.고압을 요한다.
    분말압출(粉末壓出)
    hydrostaticextrusion     		분말을 가열하여 회전 screw로 압출한 후 공기 또는 물로 냉각하여 압출을 완료한다. 일반 소결 제품보다 연성, 강도 및 인성 등의 기계적 성질이 양호하고, 열 및 전기 전도성도 크다.
    기타 압출 압출에 의하여 전기 cable에 연피복(鉛被覆)을 한다

    • 소재의 조건과 가공조건에 따라서 압출제품의 품질에 영향을 주는 결함이 생길 수 있다. 온도가 너무 높거나 압출속도 및 마찰이 크면 표면온도가 상승하여 표면에 균열(surface crack)과 뜯김(surface tear)이 발생할 수 있다. 표면균열은 온도가 낮을 때에도 생길 수 있는데, 이것은 die에 소재가 주기적으로 응착하기 때문이다. billet 길이의 2/3 정도가 압출된 후에는 billet 표면이 산화막과 함께 중심으로 유동되어 압출될 수 있어 내부에 결함이 생길 수 있으며, 이 때 생긴 구멍을 pipe defect, 균열을 center crack이라 한다. 건전한 제품을 원할 때에는 압출 후 제품 길이의 1/3 정도는 절단해 내는 것이 좋다. 또는 이를 방지하기 위한 방법으로 다음의 조치를 한다.

      - billet의 2/3 정도가 압출되었을 때 잔류재료를 제거한다.
      - 황동 등의 압출에서는 압판의 지름을 container의 지름보다 작게하여 산화피막이 있는표면재료는 container에 잔류케한다.
      - 압출 전에 billet 표면을 기계가공하여 제거한다.

      가열시 기계가공한 표면에 다시 산화막이 생기지 않도록 하여야 한다. 압출온도, 마찰 및 압출속도가 너무 크면 표면 온도가 크게 상승하여 표면균열을 가져온다. 또는 온도가 너무 낮아도 표면균열을 초래한다. 특히 Al, Mg, Zn 등의 합금에서 많이 나타나는 현상들 이다. 선단(先端)은 압출압력이 상대적으로 낮은 상태에서 압출되어 다른 부분보다 강도가 낮으므로 큰 강도를 요하는 제품에서는 압출 후 처음에 압출된 부분은 절단해 내는 것이 좋다.