기계공작법Chapter 05 소성 가공 › Section 05·06

5.5 인발과 전조

인발의 소재별 방식과 가공 조건을 정리하고 전조로 나사·기어·볼을 만드는 원리를 비교함.

교재 수록 위치

교재: 『기술·기계 임용 기출로 배우는 기계공작법』 · 이은상 · 부크크 · 342쪽
단원: Chapter 05 소성 가공 › Section 05·06 인발·전조
쪽수: 93p ~ 97p5쪽
세부 내용: 01 다이 구멍으로 당기는 인발93p · 02 관 안쪽을 받치는 방식94p · 03 단면 감소율과 다이각95p · 04 역장력의 역할96p · 05 표면에 형상을 만드는 전조96p · 06 나사·기어·볼 전조96p
학습 목표: 관재 인발의 내부 지지 방식과 역장력의 효과를 구별하고 전조의 특징을 설명할 수 있음.

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01다이 구멍으로 당기는 인발교재 93p

인발(drawing)은 테이퍼 구멍을 통해 소재를 잡아당겨 봉재·관재·선재를 만드는 가공법임. 압연하기 어려운 작은 지름의 봉재나 얇은 파이프에 알맞음.
앞 편의 압출이 압축력으로 밀어낸다면 인발은 인장력으로 잡아당기는 방식임. 다만 인발에서도 다이 벽면과 재료의 접촉 부분에는 압축력이 작용하므로 모든 부분이 인장 상태인 것은 아님(교재 94p).
봉재 인발은 지름 5 mm 초과의 소재를 인발기로 당기는 방식임. 기계 길이의 제한과 낮은 속도, 자동화의 어려움이 있으나 롤 다이를 쓰면 마찰을 줄일 수 있음.
선재 인발은 지름 5 mm 이하의 소재를 권선기에 감으며 연속 가공함. 주로 냉간 가공하여 경화가 생기므로 필요할 때 풀림으로 전연성을 회복시킨 뒤 인발을 계속함.

관재 인발은 관의 지름과 두께를 필요한 치수로 줄이는 가공임. 바깥지름만 조정할 때에는 다이만 사용하며, 안지름도 조정할 때에는 심봉이나 플러그가 필요함.
중공식은 심봉 없이 바깥지름을 줄이는 방식임. 안쪽을 지지하지 않으므로 두께가 두꺼워지는 경우가 많음. 플러그식은 지지봉에 고정된 플러그를 넣어 관의 안팎을 다듬는 방식임.
부상 플러그식은 지지봉 없이 관 안에 떠 있는 플러그를 사용함. 지지봉 길이에 매이지 않아 코일 상태의 긴 관을 연속으로 뽑는 데 알맞음.
맨드릴식은 봉 모양의 맨드릴을 넣어 바깥지름과 두께를 함께 줄이며 작은 지름의 관에 사용함. 압발식은 맨드릴 로드를 뒤에서 미는 압력도 함께 주며 비교적 큰 지름의 관에 사용함.

인발 조건에는 단면 감소율·다이각·윤활법·속도·재료·인발률·인발력·역장력이 포함됨. 단면 감소율은 인발 횟수와 능률을 좌우하며 다이각이 일정하면 인발 응력은 대체로 감소율에 비례하여 증가함.
단면 감소율 = (A₀ − A₁) / A₀ × 100 = (d₀² − d₁²) / d₀² × 100(%). A₀·A₁은 가공 전후 단면적, d₀·d₁은 가공 전후 지름임.
다이각은 연질 재료에서 크게, 경질 재료에서 작게 잡음. 각을 줄이면 전단 저항은 감소하지만 접촉 면적 증가로 마찰 저항은 커짐. 두 저항이 균형을 이루는 최적 각에서 인발력이 최소가 됨(교재 96p).

역장력(back tension)은 다이에 들어가기 전 소재에 인발 방향과 반대로 거는 장력임. 역방향의 힘을 부여하여 다이 안쪽 면에 작용하는 압력과 마찰 저항을 줄이는 방식임.
다이 수명이 늘고 제품 지름을 정밀하게 인발할 수 있는 장점이 있음. 다이각과 함께 공구 수명·표면 접촉·정밀도를 결정하는 조건으로 정리함.

역장력을 걸면 다이 면압과 마찰 저항은 줄지만 인발력 자체는 다소 커짐. 나레이션에서 강조한 비교대로, 인발력을 조금 더 사용하여 다이 수명과 치수 정밀도를 얻는 조건임. 역장력을 인발력을 줄이는 방법으로 외우지 않도록 주의함.

전조(form rolling)는 다이나 롤러 사이에 소재를 넣고 가압하면서 직선 운동 또는 회전 운동을 주어 표면을 압축 성형하는 방법임. 나사·기어·볼·스플라인 축·링 등을 만듦.
정밀한 제품의 대량 생산에 유리하며 소성 변형으로 소재가 경화되고 조직이 미세해짐. 인장 강도와 피로 강도가 증가하고 충격에도 강해지는 것이 특징임.
절삭과 달리 재료를 깎아 버리지 않아 손실이 적음. 숙련된 기술 없이도 깨끗한 나사면과 높은 정밀도를 얻을 수 있어 반복 생산에 적합함.

구분	특징
나사 전조	나사 전조는 가압 상태에서 이동 평다이를 직선 왕복시켜 다이와 피치가 같고 산·골이 반대인 나사를 성형함. 공구의 한 번 왕복으로 가공을 끝낼 수 있어 대량 생산에 알맞음.
기어 전조	기어 전조는 소재와 공구가 서로 맞물려 구르면서 치형을 압축 성형함. 나사 전조와 기본 원리는 같으며 표면에 만드는 형상이 기어 치형이라는 점이 다름.
볼 전조	볼 전조는 환봉이나 선재를 800~1,000 ℃로 가열한 뒤 서로 교차하며 회전하는 롤러 사이로 통과시키는 방식임. 눌러 형상을 만든다는 공통 원리를 유지하면서 소재를 볼 모양으로 성형함.

강의 자료5.5 인발과 전조 1 / 13

1. 5.5 인발과 전조 (표지)

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이 글은 『기술·기계 임용 기출로 배우는 기계공작법』 93p~97p의 내용을 강의 영상에 맞춰 핵심만 간추린 요약입니다. 도해와 임용시험 기출문제 풀이는 교재에서 다루고 있습니다.