자동차 금속 스탬핑 공정 개요: 코일에서 부품까지

TL;DR

자동차 금속 프레스 성형 공정 개요 : 이 고속 제조 기술 은 수압 또는 기계적 압축기 및 주문형 진료기를 이용 하여 평면 금속을 정밀 한 차량 부품 으로 변환 합니다. 이 과정은 고강도 철강과 알루미늄과 같은 물질을 절단, 형성 및 형성하기 위해 극심한 압력 (일반적으로 1,600톤을 초과) 에 의존합니다. 자동차 엔지니어와 조달 팀에게 금속 스탬핑은 비교할 수 없는 확장성, 비용 효율성, 반복성을 제공하며, 현대 대량 생산의 척추가 됩니다.

과정 의 해부학: 코일 에서 부품 까지

원재료 금속 코일에서 완성된 자동차 부품까지의 과정을 이해하려면, 프레스 작업장을 들여다 볼 필요가 있습니다. 이 과정은 순서대로 진행되는 작업 과정으로 정밀 엔지니어링이 무력으로 이루어집니다. 주요 제조업체에 따르면 도요타 단일 스탬핑 공정은 수천 대의 자동차가 위에 쌓여 있는 것과 동일한 수직 압력을 가하면서도 불과 3초 정도만 소요될 수 있다.

1. 설계 및 다이 제작 : 금속이 프레스에 닿기 훨씬 이전에 이 과정은 시작된다. 엔지니어들은 부품과 해당 '다이(die)'(금속을 성형하는 공구)를 설계하기 위해 CAD/CAM 소프트웨어를 사용한다. 이 단계에서 부품의 허용오차가 결정되며, 일반적으로 1/1000mm 이내로 정밀하게 측정되어 조립 시 완벽한 맞춤을 보장한다.
2. 재료 공급 : 큰 롤 형태의 시트 금속이 풀려 프레스에 공급된다. 이 단계에서는 일반적으로 롤에서 발생한 휨을 제거하기 위해 금속을 곧게 펴고 평탄화하여 '블랭크(blank)'가 다이에 완전히 평평하게 진입하도록 한다.
3. 블랭킹 및 피어싱 : 금속이 프레스에 진입하면 첫 번째 공정으로 일반적으로 '블랭킹(blanking)'이 이루어지며, 이때 부품의 대략적인 윤곽이 스트립에서 절단된다. 동시에 조립 또는 정렬용 패스너 구멍 등을 뚫기 위한 '피어싱(piercing)' 공정이 병행될 수 있다.
4. 성형 및 드로잉 : 여기서 마법이 일어납니다. 프레스는 평평한 블랭크를 다이 캐비티 안으로 밀어넣어 금속을 소성 변형시켜 3차원 형태로 만듭니다. 이 과정에는 굽힘, 플랜지 형성 또는 딥 드로잉을 통해 깊이를 만들어내는 작업이 포함될 수 있습니다.
5. 마감 : 스탬프 가공된 부품이 탈형되지만, 아직 완성된 것은 아닙니다. 이후 처리 과정에서 버 제거를 통해 날카로운 모서리를 제거하거나, 부식 방지를 위해 표면 처리를 추가할 수 있습니다.

핵심 스탬핑 기술: 프로그레시브 방식 대 트랜스퍼 방식 대 딥 드로잉

모든 자동차 부품이 동일한 것은 아니며, 이를 생산하는 스탬핑 방법도 동일하지 않습니다. 적절한 기술을 선택하는 것은 부품의 복잡성, 생산량 및 크기에 따라 달라집니다. 해당 분야의 선도 기업들은 ESI Engineering 세 가지 주요 방법을 강조합니다.

프로그레시브 다이 스탬핑

소형에서 중형 부품의 대량 생산에 이상적인 프로그레시브 스탬핑은 연속된 금속 스트립을 단일 다이 내의 여러 공정 스테이션을 통해 이동시키는 방식입니다. 스트립이 전진할 때마다 각 스테이션에서 절단, 굽힘, 펀칭 등 서로 다른 공정을 수행합니다. 이 방식은 업계에서 가장 빠른 속도를 자랑하며, 분당 수백 개의 부품을 생산할 수 있고 폐기물은 최소화됩니다.

전송 다이 스탬핑

도어 패널이나 엔진 프레임과 같은 대형 부품의 경우, 트랜스퍼 스탬핑이 표준입니다. 프로그레시브 스탬핑과 달리, 이 방식은 공정 초기에 부품을 금속 스트립에서 분리합니다. 기계적 '손가락' 또는 트랜스퍼 시스템이 개별 부품을 한 다이 스테이션에서 다음 스테이션으로 이동시킵니다. 이를 통해 연속 스트립으로는 지지할 수 없는 보다 복잡한 형상과 더 큰 크기의 부품 제작이 가능해집니다.

딥 드로잉 스탬핑

부품의 깊이가 직경을 초과할 경우, 예를 들어 오일 필터 하우징이나 연료 탱크와 같은 경우에는 딥 드로잉(deep drawing) 공정이 필요합니다. 이 기술은 펀치를 사용하여 금속을 다이 캐비티 안으로 극도로 늘려서 성형하는 것으로, 파열이나 주름 발생을 방지하기 위해 특수한 소재 유동 제어가 요구되는 극한의 변형 공정입니다.

재료 과학: 자동차를 구성하는 금속은 무엇인가?

자동차가 전적으로 저탄소강으로 제작되던 시대는 오래전에 지났다. 현대 자동차 성형 공정은 안전성, 중량, 성능을 조화시키기 위해 고안된 다양한 첨단 합금의 복잡한 혼합을 포함한다. American Industrial 경량화 규제를 충족하기 위한 산업 차원의 요구에 부응하여 재료가 변화하고 있음을 강조한다.

고장력 강판 (HSS) 프레임 및 승객 보호 케이지와 같은 안전 핵심 부품 분야에서 여전히 업계 표준으로 자리 잡고 있다. 뛰어난 충돌 보호 성능을 제공하지만 일반 강철보다 성형 시 훨씬 더 높은 톤수를 필요로 한다. 제조사들은 HSS 성형 시 발생하는 마모와 응력을 견디기 위해 경질 다이를 사용해야 한다.

알루미늄 차량 중량 감소 및 EV 주행 거리 연장을 위한 최적의 소재이다. 후드, 도어, 리프트게이트 등에 자주 사용되는 알루미늄은 강철보다 가볍지만 성형 후 되튐(spring back) 현상이 있어 성형이 더 까다롭다. 이러한 탄성을 보완하기 위해 정밀한 다이 설계가 필요하다.

구리 및 청동 구조적 역할은 작지만 기능적 역할은 매우 큽니다. 차량의 전동화가 확대됨에 따라 이러한 금속은 전기 전도성이 뛰어나다는 점에서 버스바, 단자 및 커넥터로 성형됩니다.

자동차 응용 분야: 실제로 프레스 성형되는 부품들은 무엇인가?

프레스 성형 공정의 다재다능성 덕분에 자동차의 거의 모든 시스템에 영향을 미칩니다. 광택 있는 외관부터 숨겨진 기계식 심장부에 이르기까지 프레스 성형 부품은 어디에나 사용됩니다.

• 바디 인 화이트(Body-in-White) : 이는 차량의 골격 프레임을 의미합니다. 여기에는 펜더, 후드, 지붕과 같은 대형 패널뿐 아니라 탑승자를 보호하는 구조용 필러(A, B, C필러)가 포함됩니다. 표면 마감이 특히 중요하며, '클래스 A' 프레스 성형은 완벽한 외관을 보장합니다.
• シャ시 및 서스펜션 : 서스펜션 부품과 크로스 멤버와 같은 이 부품들은 지속적인 도로 진동과 스트레스를 견뎌야 합니다. 프레스 성형은 필요한 내구성과 피로 저항성을 제공합니다.
• 파워트레인 및 엔진 오일팬, 밸브 커버, 변속기 기어와 같은 엔진 부품의 경우 정밀도가 매우 중요합니다. 이러한 부품은 누출을 방지하고 기계적 효율성을 보장하기 위해 엄격한 공차가 요구되는 경우가 많습니다.

초기 설계에서 대량 조립에 이르는 복잡한 과정을 헤쳐나가는 제조업체들에게는 전 과정을 아우르는 파트너를 확보하는 것이 중요합니다. 소이 메탈 테크놀로지는 포괄적인 스탬핑 솔루션 급속 시제품 제작에서 대량 생산까지 연결하는 다리를 제공하며, 최대 600톤의 프레스를 활용하여 섀시 시스템부터 정교한 전기 단자에 이르기까지 IATF 16949 인증 부품을 공급합니다.

업계 동향: 스탬핑 기술의 미래

전기차(EV)로의 전환과 스마트 제조의 발전으로 인해 자동차 스탬핑 산업은 빠르게 변화하고 있습니다. 국가 자료 배터리 용기 및 열 관리 시스템에 대한 수요가 스탬퍼들에게 새로운 기회를 창출하고 있다는 점을 지적합니다. 이러한 부품은 종종 대형 심형 드로잉 형상과 특수 접합 기술을 요구합니다.

또한 자동화는 프레스 공정을 혁신하고 있습니다. 최신 라인들은 다이에 IoT 센서를 직접 통합하여 마모 상태를 실시간으로 모니터링하고, 고장 발생 전에 정비 필요성을 예측합니다. 이러한 '스마트 스탬핑' 방식은 가동 시간을 극대화하며 백만 번째 생산된 부품도 첫 번째 부품과 동일한 정밀도를 유지하도록 보장합니다.

자주 묻는 질문

1. 스탬핑 방법의 7 단계는 무엇입니까?

변형된 공정이 존재할 수 있지만, 종합적인 스탬핑 공정에서 흔히 사용되는 7가지 단계는 다음과 같습니다: 1. 블랭킹(거친 형태 절단), 2. 피어싱(구멍 천공), 3. 드로잉(깊이 성형), 4. 벤딩(각도 형성), 5. 에어 벤딩(바닥 접촉 없이 성형), 6. 바텀잉 및 코이닝(세부 사항 각인 및 최종 형태 설정), 7. 핀치 트리밍(드로우 성형 부품의 불필요한 부분 제거).

2. 금속 스탬핑의 네 가지 종류는 무엇입니까?

주요 4가지 범주는 프로그레시브 다이 프레스 가공(연속적인 자동 성형), 트랜스퍼 다이 프레스 가공(기계적으로 이동되는 대형 부품용), 딥 드로우 프레스 가공(깊고 중공인 형상용), 그리고 포어슬라이드/멀티슬라이드 프레스 가공(네 방향에서 동시에 복잡한 굴곡을 형성하는 방식)입니다.

3. 자동화 제조 공정에서의 스탬핑 공정이란 무엇인가?

자동화 제조 공정에서 스탬핑은 로봇 암이나 기계식 피더가 최소한의 인력 개입으로 금속을 프레스 라인을 따라 이동시키는 연결된 시스템을 포함합니다. 여기에는 코일의 자동 공급, 다이 공정 사이의 로봇 이송, 고속에서 품질을 검증하는 자동 광학 검사 시스템이 포함됩니다.