판금 굽힘의 주요 개념
판금 굽힘 가공에서는 최종 부품 치수와 관련하여 고려해야 할 여러 설계 개념이 있습니다. 이러한 핵심 개념을 살펴보기 전에 다음의 기본 용어들을 이해하는 것이 도움이 됩니다:
중립축(Neutral Axis): 굽힘 과정에서 늘어나지도 압축되지도 않는 금속 내부의 가상의 선.
인장 구역(Tension Zone): 재료가 늘어나는 굽힘 외측의 영역.
압축 구역(Compression Zone): 재료가 압축되는 굽힘 내측의 영역.
굽힘선(Bend Line): 곡률이 발생하는 직선 또는 곡선.
플랜지 길이: 곡선 라인에서부터 확장된 평면 부분의 길이.
주요 설계 및 제조 개념은 아래에 설명되어 있습니다.
굽힘 반경
벤딩 반경은 시트를 굽힐 때 형성되는 내부 곡률 반경입니다. 이는 치수 정확도, 강도, 형태 및 구조적 완전성에 영향을 미치는 주요 설계 변수입니다.
각 재료와 두께는 최소 굽힘 반경 —이보다 작은 값으로 굽히면 손상 없이 벤딩할 수 없는 한계가 있습니다. 일반적으로 최소 벤딩 반경은 재료 두께 이상이어야 합니다.
최소 굽힘 반경 (R 분 ) = 재료 두께 (t)
벤드 감산
벤딩 중에 곡률 부위의 재료가 늘어나면서 부품의 전체 평면 길이가 플랜지 길이의 합보다 약간 짧아집니다. 벤드 감산 벤딩 후 원하는 최종 치수를 얻기 위해 전개된 전체 길이에서 빼야 하는 길이입니다.
벤드 감산 = 2 × (외부 오프셋 – 벤드 여유량)
정확한 부품 길이와 사양을 달성하기 위해서는 벤드 감산을 정확히 계산하는 것이 필수적입니다. 감산 값은 재료의 종류, 두께 및 벤드 반경에 따라 달라집니다.
벤딩 허용치
벤드 여유량은 중립축을 따라 곡선 부분을 형성하는 데 필요한 재료의 길이입니다. 시트를 벤딩할 때 내측은 압축되고 외측은 늘어나지만, 중립축은 일정한 길이를 유지합니다.
벤드 여유량은 재료 두께, 벤드 각도, 벤딩 방식 및 K-팩터를 고려합니다. 이는 두 플랜지 사이의 중립축 호 길이를 나타냅니다.
K-팩터
K-팩터는 시트 메탈 설계에서 중요한 파라미터로, 중립축 오프셋을 재료 두께로 나눈 비율로 정의됩니다. 일반적으로 0에서 1 사이의 값을 가지며(실제 적용에서는 흔히 0.25~0.5), 예를 들어 K-팩터가 0.3이면 굽힘 내측 면에서 두께의 30% 지점에 중립축이 위치함을 의미합니다.
K-팩터는 재료의 늘어남 또는 압축 정도를 추정하는 데 도움이 되며 벤드 여유 길이(bend allowance) 계산에 사용됩니다. 권장 값은 재료 종류 및 굽힘 반경에 따라 달라질 수 있습니다.
굽힘 리리프
벤드 리리프(bend relief)는 재료의 찢어짐이나 변형을 방지하기 위해 굽힘선 끝부분에 만드는 작은 노치 또는 절단 부위입니다. 특히 굽힘이 전체 부품 폭에 걸쳐 이어지지 않을 때 구조적 무결성과 치수 정확도를 유지하기 위해 필수적입니다.
굽힘이 한 가장자리에서 다른 가장자리까지 전부 이어지는 경우에는 벤드 리리프가 필요하지 않습니다. 시트 내부에서 굽힘이 끝날 경우 응력 집중을 피하기 위해 사용됩니다.
설계 규칙:
최소 리리프 너비 ≥ 재료 두께(t)
최소 리리프 깊이 ≥ t + 벤드 반경(R) + 0.5mm
관련된 개념으로는 코너 리리프 가 있으며, 이는 깨끗한 모서리를 형성하고 균열을 방지하기 위해 교차하는 벤드 라인에 가해지는 절단을 말한다.
탄성 복귀
벤딩력이 제거된 후 금속은 탄성 회복으로 인해 부분적으로 원래 형태로 돌아가려는 경향이 있는데, 이를 탄성 복귀 스프링백이라고 한다. 스프링백은 최종 벤드 각도와 반경에 영향을 미치므로 정확한 형상을 얻기 위해 설계 시 이를 보정해야 한다.
스프링백은 재료의 탄성 특성, 벤드 반경 및 벤딩 방법에 따라 달라진다. 항복 강도가 높은 재료일수록 더 큰 스프링백을 나타낸다.
벤드 순서
벤드 순서란 단일 시트에 여러 벤드를 성형하는 순서를 의미한다. 잘 계획된 순서는 공구 간섭, 부품 변형 및 취급 문제를 방지한다. 일반적으로 바깥쪽에서 안쪽으로 진행하며, 복잡한 벤드보다 간단하거나 큰 벤드를 먼저 성형한다. 또한 이 순서는 사용 가능한 공구 및 기계 성능과 일치해야 한다.
입자 방향
금속은 제조 공정(예: 압연)으로 인해 결정립 구조를 가지며, 이러한 결정립의 방향성이 휨성에 영향을 미칩니다.
특히 날개가 좁은 굽힘 또는 특정 재료의 경우 균열 위험을 줄이기 위해 굽힘 라인은 결정립 방향에 대해 수직이 되도록 해야 합니다. 섬유 방향에 수직으로 결정립 방향과 평행하게 휘는 것은 파손 가능성을 증가시킵니다.
