스웨이징

스웨이징

스웨이징(swaging)은 부피를 성형하는 소성가공 중의 단조의 일종으로 반지름 방향 단조이다. 봉이나 파이프 형태의 재료를 반지름 방향으로 다이를 왕복운동을 하여 지름을 줄이는 공정이다. 파이프 내부의 맨드릴의 형상에 따라 내부의 모양은 빈원 형태가 아니라 원하는 모양으로도 만들 수 있으며 샤프트와 같은 재료의 부피를 성형하는 가공이다.

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개요

스웨이징은 파이프의 한쪽 끝을 반원 형태로 막거나 원뿔 형상으로 막아 뾰족하게 하거나 지름을 줄여 축관을 만들 수도 있는 부피를 성형하는 소성가공 중 단조의 일종이다. 반지름 방향 단조라고 생각하면 이해하기 쉬우며 샤프트 또는 파이프 형태의 소재를 반지름 방향으로 왕복하여 지름을 줄일 수 있으며 원하는 형상의 제품을 만들 수 있다. 스웨이징은 샤프트 또는 파이프 형태의 재료를 반지름 방향으로 왕복하여 지름을 줄일 수 있으며 원하는 모양으로 만들 수 있다. 스웨이징은 일반적으로 직경을 줄이거나 테이퍼를 생성하거나 둥근 공작물에 점을 추가하는 데 사용된다. 스웨이징은 일반적으로 냉간가공 공정이지만 열간가공될 수도 있다.

로터리 스웨이징은 길쭉한 축이 있는 중공 및 솔리드 부품을 위한 고성능 단조 공정이다. 로터리 스웨이징은 자동차, 항공 우주 및 방위 산업을 위해 다양한 부품의 제조한다. 예를 들어 파이프, 중공 스티어링 칼럼, 구동 및 가이드 샤프트 및 다양한 패스너의 제조에 사용된다. 회전식 스웨이징은 가공 공정과 비교하여 이러한 구성 요소의 생산 비용을 크게 줄이고 구성 요소의 강도 특성을 증가시킨다. 회전식 스웨이징 공정은 반경 방향 성형을 위해 2개에서 6개의 다이를 사용하는 반면 공작물은 축 방향으로 앞뒤로 움직인다. 다이는 분당 최대 10000 스트로크를 수행할 수 있으며 변위는 스트로크 당 0.2mm에 불과하다.

로터리 스웨이징

로터리 스웨이징

로터리 스웨이징(회전 스웨이징)은 간단히 스웨이징 또는 방향 단조(radial forging)라고도 하며 왕복 운동하는 금형으로 봉재나 관재에 반경 방향으로 타격력을 가하는 작업이다. 금형의 움직임은 마치 롤러 베어링처럼 틀 속에 들어 있는 롤러들에 의하여 얻어지는 것이 보통이다. 소재는 움직이지 않고 금형 세트가 회전하며 초당 20회 정도의 고속으로 소재에 타격을 가한다. 금형 밀폐형 스웨이징 기계(die-closing swaging machine)에서는 금형의 운동이 왕복하는 쐐기의 운동으로부터 얻어진다. 회전 스웨이징기에 비해 금형이 넓게 벌려지므로 지름이 크거나 고르지 않은 제품도 단조할 수 있다. 또 다른 유형으로는 금형이 회전하지 않고 반경 방형으로 왕복 운동만 하는 것도 있다.

관재의 스웨이징에서는 관의 내벽과 두께가 조절되는데 내부 맨드릴을 사용하는 방법과 사용하지 않는 방법이 있다. 내부 맨드릴을 사용하면 관의 벽 두께를 조절할 수 있다. 길이 방향으로 형상을 가진 맨드릴을 사용하면 내벽에 성상이 있는 관도 제조할 수 있다. 예를 들면 포신의 강선은 나선 현상을 갖는 맨드릴에 관을 스웨이징하여 만들어진다. 지름이 작은 관의 제조에는 고장력 선이 맨드릴로 사용된다. 포신 및 기타 제품을 가공하는데 쓰이는 특수 기계는 지름이 350nm에 달하는 것도 있다. 스웨이징은 케이블이나 철사 위에 접합 물을 직접 부착하여 조립하는데도 이용된다. 이러한 공정에는 원형 부품의 끝을 테이퍼지게 하는 포인팅(pointing)과 부품의 치수를 최종적으로 마무리하는 사이징(sizing)이 있다.

스웨이징은 생산 속도가 높은 편으로 제품의 복잡한 정도에 따라서 매 분당 50개까지의 비율로 가공하는데 적절한 공정이다. 맨드릴을 사용하는 경우에는 소재의 길이가 맨드릴 지지봉의 길이에만 제한되므로, 이 공정은 유연성이 높은 공정이라 할 수 있다. 스웨이징에 의해 제조된 제품은 다른 냉간 가공법과 마찬가지로 소재의 기계적 성질이 개선된다. 보다 우수한 표면 정도를 얻고 금형 수명을 늘리기 위해서는 윤활제가 사용된다. 상온에서는 연성이 부적한 재료는 고온에서 스웨이징을 할 수 있다.

장점

• 대부분의 경우 부품은 추가 기계 가공이 필요하지 않으므로 공정을 통해 얻은 표면의 높은 정밀도로 인해 금속을 절약하고 생산 비용을 절감할 수 있다.
• 회전식 스웨이징에 의해 제조된 부품의 강도 특성이 현저히 높아져 스웨이 징 된 중공 구성 요소가 전통적으로 제조된 고체 구성 요소를 대체하여 완제품 질량을 크게 줄인다.
• 회전식 스웨이징은 중간 어닐링 없이 기존의 금속 성형 공정에 비해 높은 수준의 변형을 가능하게 하여 최종 부품 제조에 필요한 작업 수를 줄인다.

케이블 스웨이징

핸드 스웨이징

케이블 스웨이징은 와이어로프를 영구적으로 종료하는 특정 방법을 설명하는 용어이다. 스웨이징은 와이어로프의 끝부분에 슬리브 또는 페룰을 단조 또는 변형시켜 두 개 사이에 확실한 기계적 결합을 유발한다. 스웨이지는 단일 로프를 종료하거나 두 개의 로프를 결합하는 데 사용될 수 있다. 여러 로프 사이에 안전한 조인트를 제공하는 것 외에도 케이블 스웨이징은 로프 끝이 풀리지 않도록 방지하여 케이블을 약화시킬 뿐 아니라 안전 위험을 나타낸다. 케이블 스웨이징은 일반적으로 손으로 또는 유압으로 작동하는 도구와 특별히 설계된 페룰, 슬리브 또는 소켓을 사용하여 수행된다.

와이어로프는 여러 개의 얇은 와이어 다발이 함께 감겨 지거나 꼬여 연속 나선을 형성하는 천연 또는 합성 섬유로 만들어진 것과 동일한 방식으로 구성된다. 대부분에서 발견되는 역동적인 구조는 일정한 양의 장력을 만들어서 로프 끝이 노출될 때 밧줄이 닳거나 풀리게 된다. 와이어로프에서 이러한 현상이 발생하면 로프를 약화시킬 뿐만 아니라 날카롭고 노출된 와이어 끝단을 취급하는 사람에게 심각한 안전 위험을 초래한다. 스웨이징으로 케이블을 종료하면 케이블이 풀리지 않고 고장이나 부상을 입지 않도록 방지할 수 있다.

참고자료

• 〈스웨이징 공정이란?〉, 《대흥정밀》
• 기계가공기술, 〈스웨이징(swaging)〉, 《티스토리》, 2020-02-28
• 〈회전식 스웨이 징 및 방사형 단조〉, 《(주)CAE테크놀러지》
• 〈케이블 교환이란 무엇입니까?〉, Netinbag

같이 보기

• 소성가공
• 재료
• 가공
• 자동차
• 부품

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