단조 작업: 유형·공정·장단점·핵심 MCQ 완벽 가이드

단조(Forging)은 금속을 가열 또는 냉간 상태에서 국부 압축력(해머·다이)으로 원하는 형상으로 성형하는 제조 공정입니다. 온도에 따라 냉간·온간·열간 단조로 구분됩니다.

1. 단조 수행 방식 3가지

1. 수단조(Hand Forging/Smithing): 해머로 직접 타격. 소형·수리용, 숙련공 의존.
2. 드롭 단조(Drop Forging): 상부 다이가 중력 낙하로 가공물 타격. 반복 타격으로 성형.
3. 파워 단조(Power/Machine Forging): 동력 해머 또는 프레스로 제어된 힘 가압. 대형·정밀 부품.

2. 스미스 단조 기본 작업 9가지

1. 업세팅(Upsetting/Heading): 단면적 확대·길이 단축. 단부 가열·해머 타격 또는 바이스 고정 후 타격.
2. 드로잉 다운/스웨징(Drawing Down/Swaging): 길이 연장·단면 축소. 스트레이트 펜 해머 또는 풀러 사용.
3. 세팅 다운(Setting Down): 국부적 드로잉 다운. 세트 해머·풀러로 어깨부 형성.
4. 펀칭(Punching): 프릿첼 홀·다이·스웨이지 블록 구멍 위에서 핫 펀치로 구멍 가공.
5. 벤딩(Bending): 앙빌 모서리·혼·스웨이지 블록·프릿첼 홀 이용. 각도/곡선 구분.
6. 용접/셔팅(Welding/Shutting): 접합면 기계적·화학적 청정 필수. 플럭스(석영사·붕사·염화암모늄)로 산화 방지.
7. 커팅(Cutting-off): 핫 치즐로 소재 절단. 850~950 ℃ 체리 레드 열에서 수행.
8. 풀러링(Fullering): 둥근 코 풀러로 금속 퍼뜨리기(단면 축소·길이 연장). 후속 평탄화 필요.
9. 에징(Edging): 판재를 두 다이 에지 사이로 압입해 형상 형성.

모든 작업은 소재가 식으면 '프레시 히트(Fresh heat)'로 재가열하며 진행.

3. 장점

• 인장 강도 저하·소성 확보 → 자유 형상 가능
• 드로잉·업세팅·벤딩 용이
• 형상 근사 → 후가공 시간 단축
• 후속 기계 가공 용이
• 재료 손실 최소화
• 열간 단조 시 조직 개선(주조 편석 해소)
• 잔류 응력·크랙 적음

4. 단점

• 가열 산화로 표면 품질 저하
• 취성 재료 단조 불가
• 단독으로 정밀 마무리 곤란
• 치수 변동 발생 가능

5. 핵심 MCQ 11선(정답·해설 포함)

1. 특수 다이 불필요 → 스미스 단조 (플랫 다이/오픈 다이)
2. 반복 해머링+폐쇄 다이 → 드롭 단조
3. 반복 타격 대신 지속 가압 → 프레스 단조 (다이 접촉 시간 초 단위)
4. 코이닝·포밍이 특수 유형 → 프레스 단조 (재료 강도 5~6배 압력)
5. 균일 단면 부품 → 업세트 단조 (그루브 다이+헤딩 툴)
6. 봉/관 단면 축소·성형에 반복 임팩트 → 스웨징
7. 헤딩 종류 → 업세팅 (볼트/너트 헤드 성형)
8. 헤딩 시 버클링 방지 L/D 비 → 3:1
9. 시트 양면 돌기·요입 동시 형성 → 엠보싱 (패널 보강·명판)
10. 베어링 볼 제조 → 스큐 롤링(Skew Rolling)
11. 풀러링 목적 → 소재 인발(드로잉 아웃) (단면 축소·길이 연장)

6. 결론

단조는 금속 소재의 조직을 치밀화하고 기계적 성질을 극대화하는 근간 공정입니다. 수단조에서 고속 프레스 단조까지 용도·생산량·정밀도 요구에 맞춰 최적 방식을 선택해야 합니다.