기계 공학 분야에서 압출 공정(Extrusion Process)은 고정된 단면적을 가진 물체를 형성하는 데 널리 사용됩니다. 원자재를 다이(die)에 밀어 넣어 원하는 형상을 부여합니다.
이 공정의 주요 특징은 전단 응력과 압축 응력만 작용하므로 취성 재료도 쉽게 원하는 제품으로 성형할 수 있다는 점입니다. 반연속 또는 연속 공정으로, 열간/냉간 재료 모두 성형 가능합니다.
정의: 다이를 사용해 압축성 외부 힘으로 금속 조각의 형상을 변경하는 금속 성형 조작의 한 유형. 이 공정으로 매우 복잡한 형상도 쉽게 제작 가능.
압출 공정에서 필요한 힘은 플런저(plunger) 또는 피스톤(piston)이 가해 압축력을 생성합니다. 단계별 원리는 다음과 같습니다:
크게 열간 압출(Hot Extrusion)과 냉간 압출(Cold Extrusion)으로 분류되며, 각각 세부 유형으로 나뉩니다.
빌릿/공작물을 재결정 온도 이상으로 가열해 컨테이너에 적재한 후 램이 힘 가함. 재결정 온도 이상이므로 재료가 다이를 통해 쉽게 흐르며 정확하고 효과적으로 재성형됩니다. 일반적인 재료: 마그네슘, 구리, 강철, 알루미늄, 니켈 등.
공작물을 상온 또는 재결정 온도 이하에서 유지. 제품을 압출하려면 막대한 힘 필요.
램이 가하는 힘의 방향과 압출된 금속 방향이 반대. 마찰 감소가 주 장점. 비교적 작은 직경의 금속 압출 가능.
램 방향과 압출 금속 방향이 동일. 긴 공작물 압출에 유리.
유체(보통 피마자유)로 빌릿 가압. 빌릿 적재 후 컨테이너에 유체 충전, 한 쪽만 개방(램/피스톤 측). 빌릿 형상을 원추형으로 유지해 다이 통과 원활화. 램 가동 시 유체 고압 → 빌릿 전달 → 빌릿 내 소성 변형 → 다이 반대편으로 나와 다이 형상 획득. 컨테이너 벽과 빌릿 간 접촉 없어 마찰력 최소화. 보통 상온에서 수행.
얇은 벽의 심리스 구리/알루미늄 튜브 생산에 널리 쓰이는 공정. 빌릿을 컨테이너에 놓고 펀치로 힘 가해 컵 형상 만듦. 다음 단계에서 더 긴 펀치가 컵에 힘 가해 긴 원통형 제품으로 성형, 두께 감소.
펀치가 공작물을 매우 높은 속도로 타격해 충격 하중 생성. 정방향, 역방향, 복합 모두 가능. 일반적으로 상온(냉간 압출)에서 수행. 컵, 치약 뚜껑, 중공 단면 제품 제작 시 역방향 충격 압출이 대중적.
역방향 압출 공정. 충격 압출과 원리 동일하나 펀치/램 이동 속도가 조금 더 느림. 블랭크에 가해지는 힘이 점진적으로 증가하므로 압출 제품 길이는 짧지만 두께는 더 두꺼움.
압출 공정은 고정 단면적의 복잡한 형상을 연속/반연속적으로 생산하는 강력한 성형 기술입니다. 열간/냉간, 정방향/역방향, 정수/후커/충격/단조 등 다양한 변형 공정이 개발되어 금속부터 식품, 제약, 플라스틱까지 폭넓은 분야에 적용됩니다. 초기 투자비와 소요 시간은 단점이지만, 복잡 형상 제조 효율성과 재료 다양성 측면에서 현대 제조업의 핵심 공정으로 자리잡고 있습니다.
산업기술
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