소성 가공은 금속 가공법 중 하나로 기계 가공이나 주조에 버금가게 많이 사용되는 방법입니다. 재료에 힘을 가해 변형시켜 제품의 형태를 만들어 갑니다. 빨갛게 달군 강괴를 해머로 두드리며 만드는 부품을 떠올리면 될 것입니다. 이번에는 소성 가공의 개요와 자주 사용되는 종류, 그 제품의 예 등에 대해 설명합니다. 
목차
소성 가공이란? 인류가 손에 넣은 가장 오래된 금속 가공법
소성이란 재료에 힘을 가해 변형시키고 힘을 제거한 후에도 그 형태가 남는 성질을 말합니다. 반대말은 탄성으로 변형시켜도 스프링처럼 되돌아가는 성질을 말합니다. 재료에 힘을 가하다 보면 먼저 탄성에 의한 변형이 일어납니다. 이 경우 힘을 제거하면 재료는 원래 형상으로 돌아가 버립니다. 그러나 더욱 힘을 가하다 보면 어느 정도 이상의 힘을 가한 지점부터 소성에 의한 변형이 시작됩니다. 그 변형에서는 힘을 제거해도 그 형태가 남습니다. 이 성질을 이용하여 제품의 형태를 만들어 가는 가공법을 소성 가공이라고 합니다. 처음에 언급한 검을 만드는 가공법은 단조라고 하는데 대표적인 소성 가공입니다. 금속 가공법으로는 가장 오래된 것으로 기원전 3000년경 고대 이집트 유적에서도 단조로 만들어진 장식품이 발굴되었습니다. 현대에도 골프채 헤드나 엔진의 크랭크 샤프트, 로켓 부품 등 일용품부터 특수 제품까지 폭넓게 사용되고 있습니다.
소성 가공의 장점, 단점
소성 가공에는 다음과 같은 장점과 단점이 있습니다.
장점
- 재료의 성질이 개선된다 재료가 크게 변형되기 때문에 재료 내부에 남아 있던 잔류 응력 등의 결함을 줄일 수 있거나 금속 재료가 가진 가공 경화라는 성질로 인해 강도가 향상되기도 합니다. 또한 절삭 가공 등과 같이 재료의 조직을 절단하지 않으므로 최종 제품으로서의 강도도 높아 큰 힘이 드는 부품 제조에 적합합니다.
- 가공 시간이 짧다 같은 형상을 만드는 경우에는 틀을 사용하는 경우도 많아 대량 생산에 적합합니다.
- 재료 수율이 좋다 절삭 가공 등과 같이 대량의 칩이 발생하지 않습니다. 필요한 원재료 양이 감소하므로 저비용화로 이어집니다.
- 소성 가공이 아니면 만들 수 없는 것이 있다 제철소에서 만들어지는 판재처럼 소성 가공만의 제품도 있습니다.
단점
- 가공 설비의 비용이 크다 재료에 큰 힘을 가해 변형시키므로 대규모 가공 기계나 재료의 가열 장치가 필요한 경우가 많습니다. 또한 틀 등의 제작 비용과 유지, 관리 비용도 필요합니다.
- 치수 정밀도가 그렇게 높지 않다 소성 가공의 종류나 부품의 형상에 따르지만 일반적으로 절삭 가공 등과 비교하면 치수 정밀도는 떨어집니다. 이로 인해 대략적인 형상을 소성 가공으로 만들고 정밀한 치수가 요구되는 곳은 추가로 절삭 가공하는 경우도 많습니다.
주요 소성 가공의 종류와 그 제품 예
소성 가공에는 주로 다음과 같은 종류가 있습니다.
- 단조 가공 금형이나 공구를 이용하여 제품 형상으로 성형하는 가공법입니다. 가공 시 단조 프레스나 에어 해머 등이 사용됩니다. 제품으로는 가정에서도 사용하는 스패너 등의 공구부터 자동차용 엔진 부품, 로켓용 대형 부품 등 힘이 드는 제품을 중심으로 폭넓게 있습니다.
- 압연 가공 회전하는 압연 롤 사이에 재료를 통과시켜 으깨면서 늘려 성형하는 가공법입니다. 가공 시 압연기가 사용됩니다. 제품으로는 제철소에서 만들어지는 판재, 비교적 굵은 봉재나 관재 등이 있습니다.
- 프레스 가공 프레스 틀을 이용하여 판재를 제품의 형상으로 성형하는 가공법입니다. 가공 시 프레스기가 사용됩니다. 제품으로는 스틸 재질의 가구나 케이스, 자동차의 몸체 등 폭넓게 있습니다.
- 압출 가공 재료를 압력에 견딜 수 있는 작은 방에 넣고 다이스라는 제품의 단면 형상 홀이 가공된 금형에서 우무채처럼 밀어내어 일정한 단면 형상을 가진 긴 제품으로 성형하는 가공법입니다. 가공 시 압출 프레스가 사용됩니다. 제품으로는 알루미늄 새시 프레임과 항공기 부품 등이 있습니다.
- 인발 가공 압출과는 반대로 재료를 다이스 바깥쪽에서 잡아당겨 단면적을 감소시키고 일정한 단면 형상을 가진 긴 제품으로 성형하는 가공법입니다. 가공 시 와이어 드로잉 머신이나 파이프 드로잉 머신 등이 사용됩니다. 제품으로는 와이어와 각재, 파이프 등이 있습니다.
- 전조 가공 전조 다이스라고 하는 회전하는 공구를 똑같이 회전하는 재료에 눌러서 성형하는 가공법입니다. 가공 시 전조반 등이 사용됩니다. 제품으로는 볼트 등의 수나사를 가진 것과 기어 등 강도가 요구되는 대량 생산품이 있습니다.
정리
소성 가공의 개요와 그 종류, 제품 예에 대하여 알아봤습니다. 소성 가공이 가지는 적은 공정으로 단번에 최종 단계에 가까운 형상을 성형할 수 있고 강도도 있는 제품을 저비용으로 대량 생산할 수 있다는 특징은 다른 가공법에는 없는 것입니다. 가공법 선택 시 제작하는 부품의 형상이나 기능을 고려하여 소성 가공도 선택지에 넣어 주십시오.
