압연 이해: 밀 공정이 금속을 성형하는 방법

압연 공정의 작동 원리

압연은 열간/냉간 두 방식으로 수행되며, 압연기는 2개 이상의 작업 롤, 지지 롤, 롤 스탠드, 구동 모터, 플라이휠, 감속 기어, 커플링 기어 등으로 구성됩니다. 롤러는 제품 형상에 따라 평면 또는 홈 가공됩니다.

작동 원리: 회전하는 롤러 사이에 금속을 끼워 넣고 반대 방향으로 회전시킵니다. 롤 간격은 공작물 두께보다 작습니다. 롤러가 금속을 압축하면서 롤러 계면 마찰로 소재를 전진시킵니다. 공작물이 롤러를 통과하면 작업 완료. 두께는 감소하고 길이·너비는 증가합니다. 너비 증가는 미미해 무시되며, 길이 증가는 '절대 신장', 너비 증가는 '절대 스프레드', 두께 감소는 '드래프트'라 부릅니다.

압연기 공정 유형

롤 벤딩 (Roll Bending)

판재나 강재로부터 원통형 제품을 생산하는 공정. 롤 포밍/플레이트 롤링이라고도 하며, 긴 부품이나 대량 생산에 적합한 연속 벤딩 공정입니다. 긴 금속 스트립을 연속된 롤 세트에 통과시켜 점진적으로 벤딩합니다.

평탄 압연 (Flat Rolling)

가장 기본적인 압연 형태로, 소재 단면이 직사각형입니다. 반대 방향 회전하는 두 롤러 사이에 소재를 투입하며, 롤 간격은 초기 두께보다 작아 변형과 신장을 유도합니다. 롤-소재 간 마찰이 소재를 밀어냅니다.

링 롤링 (Ring Rolling)

링 직경을 증가시키는 특수 열간 압연. 두꺼운 벽 링을 시동 소재로 사용하며, 내측 아이들러 롤과 구동 롤 사이에 배치됩니다. 구동 롤이 외부에서 링을 압착하며 벽 두께는 감소하고 직경은 증가합니다. 철도 타이어, 베어링, 기어, 로켓, 터빈, 항공기, 압력 용기, 파이프 제작에 쓰이며, 원주 방향 결정립 구조로 기계적 특성이 우수합니다.

제어 압연 (Controlled Rolling)

열역학적 처리로, 제어된 변형과 열처리를 통합합니다. 가열로 재결정 온도 이상으로 올려 후속 열처리 불필요. 미세 결정립 생성, 페라이트/펄라이트/오스테나이트/베이나이트/마르텐사이트 등 변태 조직의 크기·인성·분포 제어, 석출 경화, 인성 제어 등이 가능합니다. 소재 조성/구조, 각 단계 온도, 변형량, 냉각 조건을 극한까지 모니터링·제어해야 하며, 에너지 절약과 우수한 기계적 특성을 제공합니다.

단조 압연 (Forge Rolling)

가열된 바/빌릿의 단면적을 줄이는 종적 압연 공정. 반대 회전하는 롤 세그먼트 사이에 투입합니다. 후속 다이 단조 공정의 소재 분포 최적화, 소재 이용률 향상, 공정 하중 저감, 다이 단조품의 표면 품질 향상 목적으로 수행됩니다. 연결봉, 차량 액슬, 크랭크축, 스티어링 너클 등 장척 빌릿의 표적 질량 분포에 주로 쓰입니다.

단조 압연의 특징

• 고생산성, 고소재 이용률
• 단조 압연품의 우수한 표면 품질
• 공구 수명 연장
• 소형 공구, 저렴한 공구 비용
• 최적화된 결정립 흐름으로 기계적 특성 향상 (순수 다이 단조품 대비)