금속 굽힘 공정의 종류
시트 금속 굽힘 기술은 원하는 형태로 금속을 성형한다는 공통된 목표를 가지고 있지만, 그 작동 원리는 크게 다릅니다. 이러한 방법들을 숙달하기 위해서는 재료 두께, 굽힘 치수, 곡률 반경 및 예상 용도와 같은 핵심 요소들을 이해해야 하며, 이 모든 요소들이 가장 적합한 굽힘 공정 선택에 영향을 미칩니다.
다음의 방법들은 시트 금속을 어떻게 굽히는지뿐만 아니라 최적의 결과를 얻기 위해 어떤 기술을 선택해야 하는지 보여줍니다. 가장 일반적인 시트 금속 굽힘 방법에는 다음이 포함됩니다:
V-다이 굽힘
이 방법은 가장 널리 사용되는 굽힘 가공 방식으로, 대부분의 굽힘 작업에 적용 가능합니다. 판금을 원하는 각도로 성형하기 위해 펀치와 V자형 다이를 사용합니다. 이 과정에서 펀치가 금속판을 V자형 다이 안쪽으로 눌러 넣습니다.
결과적인 굽힘 각도는 펀치가 다이에 들어가는 깊이에 따라 결정됩니다. 이 방법은 보통 작업물을 재배치하지 않고도 굽힘을 수행할 수 있어 간단하고 효율적입니다.
V자형 다이 굽힘은 세 가지 하위 유형으로 분류할 수 있습니다.
보텀잉
보텀잉(bottoming)은 에어 벤딩(air bending)과 유사하지만 중요한 차이점이 있습니다. 펀치가 시트를 다이 내부에 완전히 밀어 넣어 다이 표면과 완전히 접촉하게 됩니다. 이 방식은 에어 벤딩과 관련된 결함 발생 위험을 줄여줍니다.
이 방법은 변형을 완료하고 성형 후 부품을 고정하기 위해 추가적인 힘이 필요하므로 더 높은 톤수를 요구합니다. 다양한 V자형 다이 구성과 호환됩니다.
보텀잉은 높은 정확도를 제공하며 정밀한 톤수 제어가 필요하지 않아 오래되거나 정밀도가 낮은 프레스 브레이크에서도 사용하기 적합합니다.
코인링
코이닝은 매우 높은 톤수 하에서 펀치와 다이 사이에 금속 시트를 압착하는 방식입니다. 이로 인해 스프링백이 최소화된 매우 정밀한 굽힘 각도를 얻을 수 있습니다.
코이닝은 뛰어난 정확도를 제공하지만, 다른 방법들에 비해 더 높은 톤수가 요구되며 사이클 시간이 더 깁니다.
공기 구부림
에어 벤딩(또는 부분 굽힘)은 보텀잉이나 코이닝보다 정확도는 떨어지지만, 전용 다이가 필요 없어 간단하고 공구의 유연성이 높아 널리 사용되고 있습니다.
주목할 만한 단점은 에어 벤딩이 스프링백에 더 취약하다는 것입니다.
이 공정에서 펀치는 다이 개구부 위의 시트에 두 지점에서 힘을 가합니다. 시트가 다이의 바닥에 닿지 않기 때문에 일반적으로 V자형 다이를 사용한 에어 벤딩에 프레스 브레이크가 사용됩니다.
(프레스 브레이크는 시트 금속 가공에 사용되는 기계로, 작업물을 고정한 후 펀치와 다이 사이에 힘을 가해 원하는 각도로 굽힘 가공을 수행합니다.)
롤 벤딩
롤 벤딩은 2개, 3개 또는 4개의 롤러 세트를 사용하여 금속 시트를 곡선 형태로 성형하는 방식입니다. 가장 일반적인 구성은 상단 롤러가 조절 가능하고 하단 두 개의 롤러는 고정된 3롤 피라미드 구조입니다.
시트는 상단 롤러와 두 개의 고정 롤러 사이에 공급됩니다. 롤러가 회전하면서 시트를 잡아당기고, 조절 가능한 롤러가 아래쪽으로 압력을 가해 원하는 곡률을 얻습니다. 4롤 시스템은 추가적인 롤러를 더해 보다 안정적인 지지를 제공하므로 중장비 응용 분야에 이상적입니다.
이 방법은 주로 파이프, 가스 실린더, 탱크, 압력 용기 및 튜빙과 같은 원통형 또는 원추형 제품 제작에 사용됩니다.
와이프 벤딩
와이프 벤딩(또는 엣지 벤딩)은 와이프 다이와 펀치를 사용합니다. 판금은 다이와 프레셔 패드 사이에 고정되며, 굽힘을 가할 부분이 노출됩니다. 이후 펀치가 아래로 움직이며 재료를 다이의 엣지를 따라 말아 원하는 각도를 형성합니다. 이 방법은 작은 플랜지 가공 시 프레스 브레이킹의 좋은 대안이 됩니다.
이 기법을 사용하면 여러 개의 엣지를 동시에 성형할 수 있어 생산성이 향상됩니다. 또한 굽힘 부위에서의 표면 균열 위험을 최소화합니다.
회전 구부림
회전 굽힘은 일반적으로 1°에서 180° 사이의 곡률을 가진 튜브 및 파이프 굽힘에 사용되며, 시트 메탈에도 적용 가능합니다. 이 공정은 벤딩 다이(bending die), 클램핑 다이(clamping die), 압력 다이(pressure die)의 세 가지 주요 구성 요소로 이루어집니다. 벤딩 다이와 클램핑 다이는 작업물을 고정하며, 압력 다이는 자유 끝단에서부터 굽힘 기준점 방향으로 접선력을 가합니다. 회전 다이는 정확한 굽힘 각도와 반경 제어를 위해 조정할 수 있습니다. 튜브 굽힘 시 붕괴를 방지하기 위해 내부에 보통 맨들(mandrel)을 삽입하지만, 단단한 시트 메탈 부품에는 필요하지 않습니다.
이 성형 방법은 평면 시트의 굽힘 생성에 적합하며, 튜브 및 파이프 제작 분야에서 널리 사용됩니다.
회전 굽힘은 ±0.5°의 엄격한 허용오차를 허용하는 뛰어난 제어 성능을 제공합니다. 요구되는 톤수(tonnage)가 다른 방법보다 50%에서 80% 낮기 때문에 균열과 같은 표면 결함 발생 위험이 크게 줄어듭니다.
