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금속 공정 계산31

응고 시간 및 크보리노프 법칙 (Chvorinov’s Rule) 응고 시간은 주조 공정에서 금속이 응고되는 데 걸리는 시간이다.고체의 성장 속도는 냉각 속도 또는 열 추출 속도에 따라 달라진다. 냉각 속도가 높을수록 응고 시간이 짧아진다.그러나, 실제 응고 시간은 재료 특성, 금형 설계 및 공정 조건과 같은 요인에 따라 달라질 수 있다. 응고 시간, 용탕의 부피, 주물의 표면적 사이의 일반적인 관계는 아래의 Chvorinov의 법칙에 따른다. (식 1) ts = B x (V/A)n 여기서,ts : 응고 시간 (sec)B : 금형 상수 (sec/cm2)V : 주물의 부피 (cm3)A : 주물의 표면적 (cm2)n : Chvorinov의 법칙 상수, 일반적으로 2 사용이다. Chvorinov의 법칙은 주조품의 기하학적 구조와 열 전달 조건을 설명하며, 작은 부피와 상대적.. 2024. 6. 22.
다이캐스팅 게이트 단면적 (Gate Area) 계산 다이캐스팅 금형의 게이트 단면적은 용융 금속의 흐름 방향에 대해 수직한 면의 면적이다. 단면이 직사각형인 게이트의 경우 게이트 단면적은 게이트 길이와 게이트 두께의 곱이다.  적절한 게이트는 주조 공정을 최적화하고 cycle time을 단축하며 생산 비용을 낮추는 데 도움이 된다.특히 게이트의 형상과 크기는 생산되는 부품의 품질에 큰 영향을 미치므로, flow mark, pore, 수축, flash 등의  결함을 방지하려면 게이트 면적을 정확하게 계산하는 것이 필요하다. 다이캐스팅 공정의 게이트 단면적은 다음 식에 따라 계산할 수 있다. (식 1) Ag = Flow rate / Gate 속도 = (w / (t x ρ)) / v 여기서,t = fill time (s)w = 게이트 이후 주조 중량 (g), .. 2024. 6. 20.
다이캐스팅 금형 충전 시간 (Mold filling time) 계산 용융 금속이 다이캐스팅 금형 캐비티에 들어가 캐비티를 채우는 데 필요한 시간을 충전 시간이라고 한다. 고압 다이캐스팅의 일반적인 금형 충전 시간은 대부분 0.01~0.2 s 이다. 충전 시간의 길이는 주조품의 크기와 형상에 따라 다르다. 얇고 복잡한 형상의 주조품의 경우 충전 시간이  짧으며, 크고 단순한 형상의 주조품의 경우 충전 시간이 상대적으로 더 길다. 과도한 금형 충전 시간과 용융 금속의 낮은 유속은 빠른 응고로 인한 불완전한 주조, 콜드 셧 및 Flow line 등이 형성되기 쉽고, 금형 충전 시간이 짧고 용융 금속의 유속이 높으면 금형 침식, Pore 등이 증가 할 수 있다. 금형 캐비티를 채우는 금형 충전 시간 (주조 시간)은 다음 식에 따라 계산할 수 있다. (식 1) t = V / (A.. 2024. 6. 20.
다이캐스팅 형체력 (Clamping Force) 계산 다이캐스팅 기계에 의해 금형에 가해지는 힘이 형체력 (Clamping Force)이다. 이는 주조 중 캐비티 내 용융물의 분리력 (Opening Force)보다 커야 한다.즉, 용융 금속이 높은 압력과 속도로 금형 캐비티에 주입되면 다이캐스팅 기계의 클램핑 장치는 금형이 열리지 않도록 충분한 형체력을 제공해야 한다. 형체력을 계산하는 방법은 아래와 같다. (식 1) F = P * A 여기서,F : 형체력 (kg)P : 주조 압력 (kgf/cm2)A : 총 투영 면적 (cm2)이다. 주조 압력은 용융 금속을 다이 안으로 넣기 위해 플런저에 가해지는 압력으로, 재료, 부품형상, 공정조건 등에 따라 다르나 일반적으로 아래와 같다. - 표준 다이캐스팅 부품 : 600 kg/cm2- 더 높은 표준 다이캐스팅 부품.. 2024. 6. 20.
압출력 (Extrusion Force) 계산 압출력은 빌렛의 강도, 압출률 (R = Ao/Af), 빌렛과 다이 사이의 마찰, 공정 조건 (온도, 속도 등)의 영향을 받는다.압출력을 계산하는 데 아래 식을 사용한다. (식 1) F = Ao k ln (Ao/Af) = 2 * (π do 2/4)*k ln (do/df) 여기서,F : 압출력 (N)Ao : 빌렛 면적 (m2)Af : 압출된 제품 면적 (m2)do, df : 압출 전후의 직경 (m)k : 압출 상수 (MPa)이다.(1 Pascal = 1 N/m2 or 1 kg/m.s2) k는 실험적으로 결정되며, 유동응력, 마찰, 불균일한 변형 등을 나타내는 팩터이다. 압출 상수, k (MPa) : 빌렛 면적, Ao (m2) : 압출 제품 면적, Af (m2) : 지우기    &nbsp.. 2024. 6. 17.
판금의 전단력 (Shearing Force of Sheet Metal) 계산 판금은 자동차, 일반기계, 건설, 전기전자에 이르기까지 다양한 산업 분야의 기본 공정이다. 절단, 펀칭, 성형과 같은 판금 공정에서 전단력을 계산하는 것이 필요하다. 판금의 전단력은 지정된 평면을 따라 금속을 절단하거나 전단하는 데 필요한 힘을 나타내며, 아래 식으로 구한다. (식 1) F = T*L*S = A*S 여기서,F = 전단력 (N)T = 재료의 두께 (m)L = 절단 길이 (m)A = 단면적 (m2)S = 재료의 전단 강도 (MPa) 이다.(1 Pascal = 1 N/m2 or 1 kg/m.s2) 그러나, 위의 계산 전단력 값에 여유 팩터 K (1.1~1.5)를 곱하여 실제 전단력을 적용하여야 한다. 전단 강도, S (MPa) : 재료 두께, T (m) : 절단 길이, L (m) : 지우기.. 2024. 6. 16.
형 단조력 (Closed-die Forging Force) 계산 형단조 (폐쇄형 단조, Closed-die Forging)는 하나 이상의 맞춤형 금형 사이에 작업물을 배치하는 단조 공정이다. 압축 및 변형 중 작업물은 유동하여 성형 다이 캐비티를 채운 후 최종 제품을 형성한다. 이 때 생성된 플래시 (flash)는 단조 후 제거된다. 폐쇄형 단조 작업을 수행하는 데 필요한 단조력은 아래와 같다. (식 1) F = k * Yf * A 여기서,Yf : 재료의 유동 응력 (MPa)k : 형상 팩터 (Multiplying factor)A : 플래시를 포함한 단조품의 투영 면적 (m2)이다.  유동 응력, Yf (MPa) : 단조품 투영 면적, A (m2) : 형상 팩터, k : 지우기      계산Forging Force, F (MN) : " .. 2024. 6. 14.
자유 단조력 (Open-die Forging Force) 계산 원통형 Billet에 대한 개방형 단조 작업에서 단조력 F 는 다음과 같이 계산할 수 있다. (식 1) True strain : ε = ln (ho/h) (식 2) Flow stress : Yf = K ε n (식 3) Forging force : F = Yf πr2 (1+2μr /3h) 여기서, Yf : 유동 응력 (MPa)μ : 공작물과 다이 사이의 마찰 계수r : 단조후 공작물 반경 (m)ho : 초기 공작물 높이 (m)h : 단조후 공작물 높이 (m)K : strength coefficient n : strain hardening coefficient 이다. 초기 높이, ho (mm) : 단조후 높이, h (mm) : 초기 반경, ro (mm) : 마찰계수, μ : 강도 계수, K (MPa) : .. 2024. 6. 13.
인발 다이 패스 (Dies Pass) 및 단면 감소율 계산 신선 공정에서  인입 와이어 직경과 최종 인발 와이어 직경을 입력하여 단계별 Wire Size 와 평균 단면 감소율을 계산할 수 있다. 인입 와이어 직경, do : 최종 인발 와이어 직경, df : Number of Dies (max. 30) : 지우기      계산" data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 * 참고 자료1. 인발 단면 감소율 (% Cold Reduction) 계산2. 인발 다이 패스 (Dies Pass) 계산 2024. 6. 11.
인발 다이 패스 (Dies Pass) 계산 신선 공정에서  단면감소율을 입력하여 여러 pass의 Dies를 설계하기 위한 계산기이다. 아래 계산기에 단면 감소율 r과 인입 와이어 직경이나 최종 인발 와이어 직경을 입력하여 Dies 의 단계별 Wire Size를 계산할 수 있다. 입력값 선택 : 인입 와이어 직경 최종 인발 와이어 직경 단면 감소율, r (%) : 인입 와이어 직경, do : Number of Dies (max. 30) : 지우기      계산" data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 * 참고 자료1. 인발 단면 감소율 (% Cold Reduction) 계산 2024. 6. 11.
인발 다이의 델타 팩터 (Delta Factor) 계산 인발 다이의 형상을 검토할 때 단면 감소율에 따라 Reduction Angle (2α) 이 결정된다.일반적으로 인발되는 재료가 강하거나 연신율이 감소함에 따라 필요한 각도는 작아진다. 또한, 인발되는 와이어의 단면 감소율 또는 연신율이 클수록 필요한 각도는 더 커진다. 위의 2 변수의 관계를 델타 팩터 (Delta Factor) 라 하며, 아래 식으로 나타낸다. (식 1) Δ = [(do+df)/(do-df)] * sin α 작은 각의 경우 sin α = α (라디안) 이며, 단면 감소율 r = 1 – (df/do)2 이므로 식 1은 아래 식으로 변환가능하다. (식 2) Δ = α/r x [1+SQRT(1-r)]2 여기서,do : 인입 와이어 직경 [mm]df : 인발 와이어 직경 [mm]r : 와이어 .. 2024. 6. 10.
와이어 연신율 및 단면 감소율 (Elongation and Area reduction) 계산 인발 전후의 와이어 직경은 주어진 연신율에 대해 다음과 같이 계산된다.  (식 1) df = do / SQRT(ε/100 + 1)(식 2) do = df x SQRT(ε/100 + 1) 위의 식으로부터, 인발 전후의 직경을 알면 연신율을 구할 수 있다. (식 3) ε = [(do/df)2-1] x 100 단면 감소율, A = [1-(df/do)2] x 100 이므로 연신율과 단면 감소율의 관계는 아래 식으로 나타낸다. (식 4) ε = A / (100-A)(식 5) A = ε / (ε+100) 여기서,do : 인입 와이어 직경 [mm]df : 인발 와이어 직경 [mm]ε : 와이어 연신율 [%]A : 와이어 단면 감소율 [%]lo, lf : 인발 전후의 와이어 길이 [mm]이다. 인입 직경, do (mm.. 2024. 6. 10.