1장: 금속 스탬핑 다이란 무엇인가?

금속 스탬핑 다이는 블랭크 또는 공구강이라고 하는 금속 스트립으로 시작하는 냉간 성형 공정입니다. 이 방법은 하나 또는 여러 개의 다이를 사용하여 금속을 절단하고 성형하여 원하는 판재 또는 프로파일 모양을 만듭니다. 블랭크에 가해지는 힘은 블랭크의 기하학적 구조를 변화시켜 응력을 발생시키고, 이로 인해 공작물이 복잡한 형태로 굽힘 가공되거나 성형되기에 적합해집니다. 이 방법으로 생산되는 스탬핑 부품은 특정 용도에 따라 매우 작은 것부터 매우 큰 것까지 크기가 매우 다양합니다.

금속 스탬핑 다이아(프레싱이라고도 함)는 펀칭, 블랭킹, 피어싱, 코이닝 등 다양한 기술을 아우릅니다. 각 펀치가 최적의 품질을 달성하려면 설계의 정밀성이 필수적입니다.

다이 스탬핑에 사용되는 다이는 단순한 일상용품부터 복잡한 컴퓨터 부품까지 특정 디자인을 제작하도록 맞춤 제작된 특수 도구입니다. 단일 기능 작업을 위해 설계되거나 단계적으로 수행되는 일련의 기능의 일부로 설계될 수 있습니다. 금속 스탬핑 다이에는 싱글 펀치 다이, 프로그레시브 다이, 컴파운드 다이, 트랜스퍼 다이의 네 가지 유형이 있습니다.

스탬핑 다이를 설계할 때 아래와 같이 강철과 재료에 주의하세요.

스탬핑 소재가 스테인리스 스틸과 같이 경도가 높은 경우, 스탬핑 다이는 Cr12MoV와 같이 내마모성이 좋은 소재인 스틸을 사용해야 합니다.

1.2 연성 소재의 경우,알루미늄과 같은 경우, 스탬핑 다이 내마모성 요구 사항은 약간 낮지만, 소재가 다이에 달라붙는 것을 방지하기 위해 소재의 점착성을 고려해야 합니다. 점착 방지 성능이 우수한 다이 강을 선택할 수 있습니다.

대형 자동차 커버용 스탬핑 다이와 같이 작동 중 큰 충격 하중을 받는 다이의 경우, 소재는 높은 인성을 가져야 하며, SKD11과 같은 강철을 선택할 수 있습니다.

습한 환경에서 작업하는 등 금형 작업 환경에 부식 위험이 있는 경우, 스테인리스 스틸과 같이 내식성이 있는 금형 강을 선택해야 합니다.

소량 생산의 경우, 다이 소재의 성능 요구 사항을 적절히 낮추고, 45강과 같은 저렴한 소재를 선택하고, 적절한 열처리를 통해 성능을 개선할 수 있습니다.

대량 생산의 경우, 고성능, 내마모성, 수명이 뛰어난 다이스 강을 선택해야 합니다. 초경합금과 같은 소재는 대량 생산용 스탬핑 다이에 사용될 수 있습니다.

고정밀 금형은 작은 재료 변형이 요구됩니다. 예를 들어 CrWMn 강은 담금질 변형이 작아 고정밀 스탬핑 금형 제조에 적합합니다.

성능 요건을 충족한다는 전제 하에 금형강 가격, 가공 비용 등을 종합적으로 고려합니다. 예를 들어, 일부 신형 금형강은 성능이 우수하지만 가격이 높은 경우가 있으므로, 비용과 편익을 모두 고려해야 합니다.

단일 펀치 다이 또는 몰드는 오목한 몰드와 펀치 몰드, 또는 여러 개의 오목한 몰드와 여러 개의 펀치 몰드로 구성됩니다. 각 펀치는 구조와 기능이 특정 공정에 맞춰 고정되어 설계되어 펀칭 구멍이나 하나의 형상을 한 번만 형성합니다. 금속으로 제조되며 다른 공정에는 적용할 수 없습니다. 일반적으로 소규모 또는 중규모 생산, 특히 펀칭 위치나 형상을 자주 변경해야 하는 경우에 사용됩니다. 생산 과정에서 유연하게 조정 및 교체할 수 있으며, 단일 펀치 다이 비용은 저렴합니다. 비교적 간단한 공정으로 소량의 금속 스탬핑을 생산하는 데 적합합니다.

먼저, 펀칭할 금속판을 싱글 펀칭 다이의 작업 영역에 놓습니다. 스탬핑 공정 중 안정성을 확보하기 위해 작업물을 고정하는 경우가 많습니다. 싱글 펀칭 다이의 펀치가 내려오면서 금속 작업물에 충격력을 가합니다. 원하는 구멍이나 모양을 형성합니다. 충격이 완료되면 펀치를 작업물에서 들어 올려 다음 스탬핑을 준비합니다. 그런 다음 작업물을 수동으로 제거하고 위의 작업을 반복합니다.

2.1 생산 속도 향상 – 여러 개의 다이에서 여러 번의 절단이 가능합니다.

2.2 블랭크 위치 조정 – 블랭크를 장착하고 위치를 조정하는 것은 쉽습니다. 돌리고, 뒤집고, 옮기는 데 큰 힘이 들지 않습니다.

2.3 복잡한 기하학 – 특별한 계산이나 조정 없이 복잡한 기하학을 생성합니다.

2.4 다이 취급 – 다이는 더 가볍고 취급 비용이 저렴합니다.

2.5 툴링 – 툴링은 더 작고 편리하게 접근 가능합니다.

프로그레시브 다이(Progressive die)는 연속 다이 또는 몰드라고도 불리며, 스트립 형태의 스탬핑 원료를 한 번의 스탬핑 스트로크로 사용하고 여러 스테이션을 사용하여 여러 금형 세트에서 동시에 여러 스탬핑 공정을 완료하는 콜드 스탬핑 다이입니다. 금형의 각 스탬핑 공정이 완료되면, 소재 벨트가 고정된 거리를 이동하면서 블랭킹 부품이 연속 금형에서 점진적으로 성형됩니다. 연속 성형은 집중적인 공정을 사용하는 공정 방식으로, 트리밍, 절취, 홈 가공, 펀칭, 소성 변형, 블랭킹이 용이합니다. 이 공정은 금형에서 완료됩니다.

프로그레시브 다이는 한 번의 공급으로 여러 공정을 완료할 수 있습니다. 프로그레시브 다이의 일반적인 작업 흐름은 다음과 같습니다.

(1) 금속판 또는 금속 스트립은 릴 형태로 진행형 다이에 공급됩니다. 공급 시스템은 금속 소재를 가이드하여 금형 내 정확한 위치에 고정합니다.

(2) 시스템은 금속 스트립을 금형으로 안내하고, 클램핑 시스템은 금속 스트립이 스탬핑 공정 전체 동안 안정적으로 유지되도록 보장하며, 안내 시스템은 금속 스트립이 정확하게 위치되도록 보장합니다.

(3) 제1공정 스탬핑: 진행형 다이의 제1공정에서 금속 스트립은 제1펀치와 다이를 통과하여 제1스탬핑 공정을 완료하는데, 이 공정에는 펀칭, 절단 또는 형상 성형 등이 있다.

(4) 금속벨트는 이동시스템을 통해 1차 가공을 완료한 공작물을 다음 가공 위치로 안내한다.

(5) 2차 공정 스탬핑: 2차 공정에서는 금속 스트립이 다른 펀치와 다이를 통과하여 2차 공정을 완료합니다. 이 공정은 금형 전체에 걸쳐 반복되며, 각 작업은 연속된 금속 스트립에서 완료됩니다.

(6) 작업물이 설계된 모든 공정을 통과할 때까지 계속합니다.

(7) 배출: 모든 공정이 완료된 후, 작업물을 금형에서 배출하여 조립이나 후속 가공 등 다음 공정으로 보내는 것.

3.1 진행형 다이는 반복적인 모양과 균일한 특징을 지닌 간단한 것에서 적당히 복잡한 부품을 생산하는 데 이상적입니다.

3.2 이 기계는 재료를 지속적으로 공급하는 데 매우 효율적이며 작업자의 개입이 최소화되어 있습니다.

3.3 진행형 다이는 일관된 부품 설계로 장기 생산에 적합합니다.

3.4 다이의 각 스테이션은 스트립이 진행됨에 따라 절단, 굽힘, 펀칭 또는 성형과 같은 특정 작업을 수행하는 역할을 합니다.

복합 다이는 동일한 다이 스테이션에서 내부 구멍 가공과 외부 형상 가공을 동시에 완료하는 스탬핑 다이입니다(한 번의 스트로크로 여러 스탬핑 작업을 동시에 수행할 수 있음). 여러 개의 펀칭 구멍이나 형상 성형 등 여러 공정을 한 번의 스탬핑으로 완료할 수 있습니다. 이러한 다중 공정 설계는 단일 펀치 다이와 프로그레시브 다이의 장점을 어느 정도 결합한 것입니다.

복합 다이는 다양한 금속 스탬핑 작업에 적용 가능합니다. 금속 스탬핑 부품에 여러 형상을 스탬핑해야 하고, 이러한 작업을 서로 독립적으로 수행할 수 있는 경우, 복합 다이를 사용할 수 있습니다. 복합 다이는 프레스의 각 스트로크마다 여러 금속 스탬핑 형상을 제공합니다. 또한, 복합 다이는 부품의 평탄도가 매우 뛰어납니다.

4.1 효율성 - 복합 다이는 여러 개의 다이가 필요 없이 한 번의 작업으로 복잡한 부품을 절단합니다.

4.2 비용 효율성 - 복합 다이 스탬핑은 부품을 빠르게 제조하여 시간과 비용을 절감합니다.

4.3 속도 - 복합 다이 스탬핑은 몇 초 만에 부품을 생산하며, 1시간에 1000개 이상의 부품을 생산할 수 있습니다.

4.4 반복성 - 복합 다이 스탬핑에서 단일 다이를 사용하면 모든 부품이 동일한 치수와 구성을 갖도록 보장할 수 있습니다.

가공할 원료를 자동 또는 수동 장치를 통해 지정된 위치에 놓습니다. 프레스 슬라이더의 작동으로 상부 금형이 하강하면, 상부 금형의 금형 및 언로더와 펀칭 펀치가 먼저 스트립에 접촉하여 압력을 계속 가합니다. 그런 다음 펀치의 바깥쪽 가장자리와 오목한 금형이 금형 및 펀칭 펀치에 작용하여 펀칭과 펀칭을 동시에 진행합니다. 금형의 안쪽 보어는 블랭킹과 펀칭을 동시에 진행하여 부품을 스트립에서 분리합니다.

원자재는 복합 금형으로 스탬핑된 후 직접 형성됩니다.

트랜스퍼 다이 스탬핑은 프로그레시브 다이와 유사하지만, 기계식 이송 시스템을 통해 부품이 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 이송됩니다. 주로 스트립에서 부품을 제거하여 자유로운 상태에서 작업을 수행할 때 사용됩니다. 트랜스퍼 다이는 단일 금형일 수도 있고, 여러 개의 금형 또는 기계를 일렬로 배치하여 생산 라인을 형성할 수도 있습니다. 일반적으로 각 작업 스테이션에서 펀칭, 굽힘, 늘림 등 다양한 작업을 수행할 수 있는 더욱 복잡한 부품을 생산하는 데 사용됩니다.

5.1 전사 다이는 여러 작업과 정밀한 위치 지정이 필요한 복잡한 부품에 적합합니다.

5.2 엄격한 허용 오차로 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다.

5.3 전사 다이는 효율성과 자동화 기능 덕분에 대량 생산에 자주 사용됩니다.

5.4 작업물은 스테이션 사이를 이동하며, 각 스테이션은 절단, 굽힘, 펀칭 또는 압인과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

트랜스퍼 다이 스탬핑은 이송 장치를 사용하여 작업물을 이송합니다. 각 스테이션에서 스탬핑이 완료된 후, 작업물은 스탬핑 가공을 위해 기계 또는 수동으로 다음 스테이션으로 이동합니다. 트랜스퍼 다이 스탬핑 시스템은 여러 개의 개별 다이 또는 일련의 다이로 구성될 수 있습니다.

일반적으로 강철, 알루미늄, 구리, 스테인리스 강철, 황동 등이 원자재 스탬핑에 널리 사용됩니다.

6.1 싱글 펀칭 다이는 간단하고 유연하지만 속도가 느립니다.

6.2 진행형 다이 스탬핑은 복잡한 형상의 부품을 빠르고, 비용 효율적으로, 높은 반복성으로 제조할 수 있습니다.

6.3 복합다이스탬핑은 한 단계로 형성되므로 비교적 간단한 구조의 부품에 적합합니다.

6.4 전사 다이는 한 번의 스트로크로 여러 공정을 완료해야 하는 상황에 적합합니다.

유지

매 사용 후 또는 정기적으로 다이에서 금속 조각, 이물질, 윤활제 잔여물을 제거하십시오. 다이 표면을 깨끗하게 유지하려면 브러시, 에어 블로어 또는 세척 용제(다이 재질에 적합)를 사용하십시오. 예를 들어, 자동차 부품의 대량 스탬핑 작업에서는 다이를 매일 세척해야 할 수 있습니다.

다이의 움직이는 부품 사이의 마찰을 줄이기 위해 적절한 윤활제를 정기적으로 도포하십시오. 고품질 스탬핑 오일이나 그리스는 마모와 과열을 방지할 수 있습니다. 윤활 빈도는 스탬핑 속도와 하중에 따라 달라집니다. 일반적으로 사용되는 다이의 경우 일주일에 한 번 윤활이 필요할 수 있습니다.

펀치와 다이의 마모 흔적, 균열, 변형 등 마모 징후를 정기적으로 점검하십시오. 육안 검사, 돋보기 또는 자기분해 검사와 같은 비파괴 검사 방법을 사용하십시오. 예를 들어, 블랭킹 다이의 절삭날이 무뎌졌는지 수천 번의 스탬핑 사이클마다 점검하십시오.

펀치 및 다이 날카롭게 하기 또는 교체하기

펀치와 다이의 절삭날이 무뎌지면 날을 갈아 절삭력을 회복할 수 있습니다. 마모가 심한 경우 마모된 부품을 교체해야 합니다. 예를 들어, 구멍을 뚫는 데 사용되는 펀치는 깨끗한 구멍 날을 유지하기 위해 일정 횟수 사용 후 날을 갈아야 할 수 있습니다.

금형 본체의 작은 균열이나 손상된 부위에는 용접이 효과적인 수리 방법이 될 수 있습니다. 하지만 수리된 부위가 원래 소재와 유사한 특성을 유지하도록 하려면 금형 소재에 적합한 용접 공정과 필러 소재를 사용하는 것이 중요합니다. 용접 후, 수리된 부품은 일반적으로 열처리와 기계 가공을 통해 원래 형태와 치수를 복원해야 합니다.

스탬핑 중 진동이나 충격으로 인해 다이 구성 요소의 정렬이 어긋나면 정렬을 조정해야 합니다. 여기에는 시밍(shimming)이나 정밀 조정 장치를 사용하여 펀치와 다이를 재정렬하는 작업이 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 프로그레시브 스탬핑 다이의 경우, 정렬 어긋남으로 인해 부품 형성이 부정확해질 수 있으며, 스테이션 재정렬을 통해 이 문제를 해결할 수 있습니다.

금속 스탬핑 다이는 제조 공정에 사용되는 특수 도구입니다. 금속판을 원하는 모양이나 부품으로 절단, 성형 또는 성형하도록 설계되었습니다.

- 일반적으로 다이 세트(상부 및 하부 다이 반쪽 포함), 펀치, 캐비티 등 여러 부분으로 구성됩니다. 펀치는 금속을 변형하거나 절단하기 위해 힘을 가하는 데 사용됩니다.

- 스탬핑 다이는 수행하는 작업에 따라 4가지 유형으로 나뉜다. 예를 들어, 큰 시트에서 모양을 잘라내는 블랭킹 다이, 구멍을 만드는 피어싱 다이, 금속을 접는 벤딩 다이가 있다.

- 다이는 스탬핑 공정 중에 높은 압력과 반복적인 충격을 견딜 수 있는 공구강과 같은 재료로 만들어집니다.

- 설계 및 제조의 정밀성은 스탬핑 부품의 정확도와 품질을 결정하므로 매우 중요합니다. 금속 부품을 효율적으로 대량 생산하는 데 중요한 역할을 하는 산업 생산 환경에서 일관된 성능과 긴 수명을 보장하기 위해서는 적절한 유지 관리가 필수적입니다.