TL;DR

딥 드로우 스탬핑에서 균열을 방지하려면 두 가지 기본적인 파손 모드를 정확히 구분해야 합니다: 분할 (두께 감소로 인한 인장 파손)과 균열 (가공 경화로 인한 압축 파손). 효과적인 예방은 결함의 형상을 진단하는 것으로 시작됩니다. 곡률 부근에 나타나는 수평 방향의 '웃는 모양'은 일반적으로 분할(splitting)을 나타내며, 벽면에 생긴 수직 균열은 압축성 균열을 시사합니다. 엔지니어는 세 가지 핵심 변수를 확인해야 합니다: 성형 한계 비율(LDR)이 2.0 미만이어야 하고, 다이 반경은 재료 두께의 4~10배 사이를 유지하며, 마찰로 인한 응력을 줄이기 위해 윤활성을 최적화해야 합니다. 본 가이드는 이러한 고비용 제조 결함을 제거하기 위한 근본 원인 분석 프레임워크를 제공합니다.

파손의 물리학: 분할(Splitting) 대 균열(Cracking)

딥 드로잉 스탬핑에서 '스플리팅(splitting)'과 '크랙킹(cracking)'이라는 용어는 현장에서 종종 서로 바꿔 사용되지만, 이 둘은 정반대의 파손 메커니즘을 설명한다. 이러한 차이점을 이해하는 것은 문제 해결을 위한 가장 중요한 단계이며, 잘못된 조치를 적용할 경우 결함이 더욱 악화될 수 있다.

분할 인장 파손은 금속이 최대 인장 강도를 초과하여 늘어날 때 발생한다. 재료 시트의 과도한 감소(넥킹)가 특징이며, 시각적으로는 펀치 반경 바로 위나 다이 반경 근처에 나타나는 수평 방향의 찢어짐 또는 '미소(smiles)' 형태로 관찰된다. 이와 같은 파손 모드는 마찰, 블랭크 홀더 압력, 또는 좁은 형상 등으로 인해 재료가 흐르지 못하고 과도하게 늘어나고 있음을 의미한다.

균열 (또는 황동 및 스테인리스 스틸의 "계절 균열")은 과도한 냉간 가공으로 인해 발생하는 압축 파손인 경우가 많습니다. 블랭크가 다이에 압입되는 과정에서 금속의 둘레가 줄어들어 재료가 압축 상태로 강제됩니다. 이 압축이 재료의 한계를 초과하면 입자 구조가 맞물리고 취성 상태(가공 경화)가 됩니다. 갈림과 달리 압축 균열이 발생한 부위의 재료 두께는 종종 두꺼운 인장 문제인 반면 균열은 유량 제한 재료 흐름 과잉 문제로, 이는 가공 경화로 이어집니다 문제(가공 경화로 이어짐)임을 인식하는 것은 엔지니어가 근본 원인을 효과적으로 해결할 수 있게 합니다.

중요 공구 형상: 라운딩 반경, 클리어런스 및 LDR

금형의 형상은 금속이 다이 캐비티로 유동하는 방식을 결정한다. 형상이 유동을 제한하면 인장 응력이 급격히 증가하고, 너무 자유롭게 허용하면 주름이 생기며 압축 파손으로 이어진다. 반경, 여유 간격 및 드로우 비율이라는 세 가지 형상 변수가 주요 조절 장치 역할을 한다.

• 다이 및 펀치 반경: 날카로운 반경은 절단 날처럼 작용하여 소재 유동을 멈추게 하며 즉각적인 파열을 유발한다. 일반적인 공학적 경험 법칙에 따르면 다이와 펀치의 반경 모두 재료 두께(t)의 4배에서 10배 가 되어야 한다. 4t보다 작은 반경은 유동을 제한하여 국부적인 감소를 일으키고, 반대로 10t보다 큰 반경은 블랭크 홀더의 접촉 면적을 줄여 주름 형성을 허용하며, 이러한 주름은 다이로 당겨지면서 경화되고 균열이 발생한다.
• 다이 간격: 펀치와 다이 사이의 간격은 재료 두께와 더불어 유동 여유분을 고려해야 한다. 산업 표준 목표는 10%에서 15%의 여유 간격 재료 두께 위의 간격(1.10t에서 1.15t). 간격이 부족하면 재료를 다림질하듯 압축하여 마찰과 가공 경화를 유발한다. 간격이 과도하면 제어력이 떨어져 벽면 휨과 구조적 불안정을 초래한다.
• 한계 드로잉 비율(LDR): LDR은 블랭크 지름과 펀치 지름의 비율이다. 열처리 없이 단일 드로잉 공정을 수행할 경우, 이 비율은 일반적으로 2.0을 초과해서는 안 된다. 블랭크 지름이 펀치 지름의 두 배를 초과하면, 스로트(throat)로 유입되려는 재료의 부피가 막대한 압축 저항을 발생시켜 재드로잉 공정을 도입하지 않는 한 거의 실패할 수밖에 없다.

재료 과학: 금속학 및 가공 경화

성공적인 딥 드로잉은 블랭크 재료의 금속학적 특성에 크게 의존한다. 재료 인증서에 기재된 두 가지 주요 값인 n-값 (변형 경화 지수) 및 r-Value(열저항값) (플라스틱 스트레스 비율) 금속이 스트레스로 인해 어떻게 행동할지를 예측합니다. 높은 n-값은 소재가 지역화 된 목을 가지 않고 균일하게 스트레칭 할 수있게하는 반면 높은 r-값은 얇아지는 저항을 나타냅니다.

스테인리스 강철, 특히 300 시리즈는 빠르게 가혹화되는 경향이 있기 때문에 독특한 도전을 제공합니다. 결정 이 변형되면서 오스텐이트에서 마르텐사이트로 변할 수 있습니다. 더 단단하고 부서지기 쉬운 단계입니다. 이 변화는 지연된 균열 , 부품이 인쇄에서 완벽하게 나오지만 몇 시간 또는 며칠 후에 잔류 내부 스트레스로 인해 골절됩니다. 이를 완화하기 위해, 엔지니어들은 종종 곡물 구조를 재설정하기 위해 단계 간 재조각을 도입하거나 오스텐이트 단계를 안정시키기 위해 더 높은 니켈 함량을 가진 재료로 전환해야합니다.

프로세스 변수: 윤활 및 빈 홀더 압력

일단 기하학과 재료가 고정되면 프로세스 변수가 생산 실행의 성공을 결정합니다. 마찰과 윤활을 연구하는 트리볼로지는 매우 중요합니다. 심층 도면에서는, (粘着) 을 방지하기 위해 경계 필름으로 도구와 작업 부품을 분리하는 것이 목표입니다. 은 견인력을 만들어 기 스트레스를 증가시키고 분열을 초래합니다. 무거운 작업에, 이 필름을 높은 열 아래 유지하기 위해 황이나 염소를 함유 한 극압 (EP) 윤활제가 종종 필요합니다.

빈 홀더의 압력은 물질 흐름을 가속합니다. 압력이 너무 높으면, 빈 부분이 고정되어 펀치 반경에서 팽창이 발생합니다. 압력이 너무 낮으면, 플랜지에 물결이 생기죠. 이 주름은 효과적으로 재료를 두꺼워지게 하고, 그 다음에는 주사기 구멍에 들어가면서 막혀 압축 균열을 일으킨다. 결합체 압력에 대한 "Goldilocks" 영역은 좁고 지속적인 모니터링이 필요합니다.

이러한 변수들—톤수, 정밀 공구 및 복잡한 재료 거동—의 균형을 달성하기 위해서는 일반적인 스탬핑 업체를 넘어서는 특수한 역량이 종종 필요합니다. 고장이 허용되지 않는 자동차 및 산업용 부품의 경우, 샤오이 메탈 테크놀로지의 포괄적인 스탬핑 솔루션 시제품 제작과 대량 생산 사이의 격차를 해소합니다. IATF 16949 인증을 받은 정밀 기술과 최대 600톤의 프레스 성능을 활용하여 글로벌 OEM 표준을 엄격히 준수하며 컨트롤 암과 같은 핵심 부품을 제공함으로써 가장 까다로운 딥 드로우 형상조차도 결함 없이 구현합니다.

문제 해결 매트릭스: 단계별 절차

생산 라인에서 결함이 발생할 경우, 체계적인 접근 방식을 통해 시간을 절약하고 스크랩을 줄일 수 있습니다. 이 진단 매트릭스를 사용하여 증상에 따라 가장 유력한 원인을 파악하세요.

결론: 드로잉 공정의 완성

딥 드로잉 스탬핑에서 균열을 방지하는 것은 단일 변수를 수정하는 문제라기보다는 소재 흐름의 균형을 맞추는 문제에 가깝다. 파단의 인장 역학과 균열의 압축 역학을 명확히 구분함으로써 엔지니어는 추측이 아닌 정밀한 해결책을 적용할 수 있다. 성공의 핵심은 LDR을 보수적으로 유지하고 곡률 반경을 충분히 크게 설정하는 등의 기하학적 원칙을 철저히 적용하고, 공정 열과 마찰을 세심하게 관리하는 데 있다. 이러한 물리적 원리가 고품질 금속재료와 정밀한 공구 설계와 조화를 이룰 때, 가장 까다로운 딥 드로잉 작업도 결함 없이 수행할 수 있다.