압연(Rolling) 공정의 기본 원리와 종류 그리고 장점,단점

압연(Rolling) 공정의 기본 원리와 종류 그리고 장점,단점

 

 

 

 

 

 

1. 압연(Rolling)의 기본 원리와 개요

 

- 압연은 금속 재료를 고정된 롤러 사이로 통과시켜 외력을 가함으로써 재료의 단면적을 축소하고 길이 방향으로

  신장시키는 가공 방법입니다.

- 이 과정에서 금속은 탄성 변형과 소성 변형을 거치게 되며, 재료의 결정 구조가 재배열되어 기계적 물성이 개선됩니다. 

 

 

 

2. 압연의 종류

 

1) 열간 압연

  - 금속의 재결정 온도 이상에서 가공하여 재료 내부의 응력을 해소하고 가공성이 우수한 상태에서 진행됩니다.

  - 열간 압연은 큰 단면의 변형과 대량 생산에 적합하며, 초기 금속 소재를 원하는 기본 형태로 성형하는 데

    주로 사용됩니다.

 

2) 냉간 압연

  - 상온 또는 낮은 온도에서 진행되어 금속의 표면 품질과 치수가 더욱 정밀하게 유지됩니다.

  - 냉간 압연은 열간 압연 후 추가 가공 공정으로 많이 활용되며, 높은 표면 마감과 치수 정밀도가 요구되는 제품에

    적합합니다.

 

 

3. 압연 공정의 단계와 장비

3.1 재료 준비 및 예비 가공

 

1) 원재료 선택

  - 압연에 사용될 금속(철강, 알루미늄, 구리 등)은 가공 전 품질 검사를 통해 재료의 균일성과 불순물 함량을 확인합니다.

2) 예비 가공

  - 열간 압연의 경우, 원재료는 대형 슬랩(Slab)이나 빌렛(Billet) 형태로 공급되며, 이를 압연기에 투입하기 전 적절한

    크기로 절단하거나 전처리 과정을 거칩니다.

 

3.2 압연 공정

1) 롤러 배치 및 설정

  - 압연기(롤링 밀)는 여러 개의 롤러가 일정한 간격을 두고 배열되어 있으며, 각 롤러의 간격, 압력, 회전 속도 등이

    정밀하게 조정됩니다.

2) 재료 가공

  - 원재료는 롤러 사이를 통과하면서 점진적으로 두께가 감소되고 길이 방향으로 신장됩니다.

  - 이 과정에서 재료 내부의 결정 구조가 재배열되고, 기계적 성질과 표면 품질이 개선됩니다.

 

3) 연속 압연

  - 대형 공정에서는 여러 개의 압연 공정을 연속적으로 수행하여 최종 치수와 형상을 맞춥니다.

  - 열간 압연 후 냉간 압연으로 전환되는 경우, 추가적인 정밀 가공과 표면 마감 처리가 이루어집니다.

 

3.3 후처리 및 검사

1) 열처리 및 스트레칭

  - 압연 후 금속의 기계적 성질을 개선하기 위해 열처리, 담금질 또는 스트레칭 공정이 추가될 수 있습니다.

2) 표면 연마 및 코팅

  - 제품의 표면 품질을 높이기 위해 연마, 코팅 등의 후처리 공정을 진행합니다.

 

3) 치수 및 품질 검사

  - 압연된 금속은 최종적으로 치수, 두께, 균일성, 표면 결함 등을 검사하여 품질을 보증합니다.

 

 

4. 압연 공정의 장점

1) 높은 생산 효율

  - 압연 공정은 연속 가공이 가능하여 대량 생산에 적합하며, 생산 속도가 빠릅니다.

2) 우수한 기계적 성질

  - 압연에 의해 금속의 결정 구조가 재배열되어 인장 강도, 경도, 인성이 개선됩니다.

3) 정밀한 치수 제어

  - 특히 냉간 압연을 통해 높은 치수 정밀도와 우수한 표면 품질을 달성할 수 있습니다.

4) 다양한 제품 생산

  - 판재, 봉재, 튜브 등 다양한 형태의 금속 제품을 효율적으로 생산할 수 있습니다.

 

 

5. 압연 공정의 단점

 

1) 초기 설비 투자 비용

  - 압연기는 고도의 기술과 정밀한 설계가 필요한 장비로, 초기 투자 비용이 높습니다.

2) 제한된 형상 가공

  - 압연 공정은 주로 평면적 또는 원통형 제품에 적합하므로, 복잡한 형상의 제품 생산에는 한계가 있습니다.

3) 잔류 응력 문제

  - 압연 후 내부에 잔류 응력이 발생할 수 있어, 추가적인 열처리나 스트레칭 공정이 필요할 수 있습니다.