블랭킹 및 피어싱 (Blanking and Piercing)
쉽게 풀면
쿠키 커터로 반죽을 찍어낼 때, 찍혀 나온 쿠키 모양 자체가 필요한 것인지, 아니면 반죽에 뚫린 구멍 부분이 필요한 것인지에 따라 두 가지로 나눌 수 있습니다. 블랭킹은 펀치로 잘라낸 조각(블랭크)이 최종 제품이 되는 경우이고, 피어싱은 반대로 구멍이 뚫린 나머지 판재가 제품이 되고 잘려나간 조각은 스크랩(폐기물)이 되는 경우입니다. 두 공정 모두 원리는 동일하게 펀치가 판재를 밀어 다이의 날카로운 모서리와 전단력으로 재료를 끊어냅니다.
왜 중요한가
블랭킹과 피어싱은 이후 이어지는 굽힘, 드로잉 등 다른 판재성형 공정의 전 단계로서 부품의 외형과 구멍을 만드는 기초 공정이기 때문에 판금 가공에서 필수적으로 다뤄집니다. 절단면의 품질(버, 처짐, 파단면 비율 등)이 후속 조립이나 제품 성능에 영향을 미치기 때문에, 펀치와 다이 사이의 간극 설계가 논문에서 중요하게 연구됩니다. 프레스 한 번의 스트로크로 형상이 완성되어 대량생산 부품의 단위 원가를 크게 낮출 수 있어, 전기전자 단자나 자동차 브래킷 같은 판재 부품 생산의 기본 공정으로 쓰입니다.
어떤 절차인가
- 블랭킹: 펀치와 다이로 판재의 바깥 형상을 잘라 냅니다. 잘려 나온 조각이 제품이고 남은 판재는 스크랩입니다.
- 피어싱: 펀치와 다이로 판재 안쪽에 구멍이나 형상을 뚫습니다. 뚫려 나온 슬러그는 스크랩입니다. 펀칭과 거의 같은 뜻으로 쓰입니다.
- 두 공정 모두 판재를 전단하는 같은 원리의 가공이고, 어느 쪽이 제품인가로 구분합니다.
잘린 면에는 모서리가 눌려 둥글어지는 처짐(die roll), 전단되다 갈라져 떨어지는 파단면, 그 끝에 생기는 날카로운 버(burr)가 나타납니다. 버 높이는 공구 마모의 지표로 쓰입니다.
언제 쓰고 무엇을 얻나
- 펀치와 다이 사이의 간극(clearance)은 절단날 끝의 접촉 압력을 정하고 이 압력이 크면 공구 마모가 빨라지며, 절단면 품질에도 영향을 줍니다.
- 적정 간극은 소재의 종류와 두께에 따라 달라지며, 보통 판 두께에 대한 비율(%)로 나타냅니다. 파인 블랭킹은 소재 전체를 눌러 잡은 상태에서 전단해 파단 영역이 생기지 않게 하는 특수한 블랭킹으로, 매우 좁은 공차를 맞출 수 있습니다.
- 연구에서는 유한요소해석으로 연성 파괴를 예측합니다. 금속별 연성 파괴 모델을 블랭킹에서 평가한 연구(Goijaerts 등, 2001), 파인 블랭킹을 압력 의존 손상 모델로 모사한 연구(Hambli, 2001), 공정 중에 얻은 연강의 특성을 반영한 펀칭·블랭킹 해석(Klingenberg와 Singh, 2003)이 있습니다.
논문에는 이렇게 적는다
- 소재, 두께, 펀치-다이 간극(두께 대비 %), 펀치 속도와 윤활 조건을 적습니다.
- 절단면 품질 지표(버 높이, 처짐 크기, 전단면과 파단면 비율)를 어떻게 측정했는지 적습니다.
- 공구 마모를 다룬다면 마모 측정 방법과 타수를 밝힙니다.
- 해석 연구는 사용한 파괴 모델과 입력 물성, 실험과의 일치 정도를 함께 보여 줍니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
간극 조건이 절단면 품질에 미치는 영향을 다룬 연구입니다.
재료 강도와 공구 마모 간의 관계를 다룬 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
전단 가공된 단면은 일반적으로 처짐부, 전단면, 파단면, 버의 네 영역으로 구성됩니다. 펀치와 다이 사이의 간극이 너무 크거나 작으면 파단면이 거칠어지거나 버가 커지는 등 절단 품질이 저하될 수 있어, 재료 두께와 강도에 맞는 적정 간극 설정이 중요합니다. 펀칭 공정은 초기에는 재료가 탄소성 변형을 거치다가 균열이 펀치와 다이 양쪽에서 시작되어 만나면서 파단되는데, 이 파단면은 매끈한 전단면과 거친 파단면이 함께 나타나는 특징적인 단면 형상을 갖습니다.
주의할 점
블랭킹과 피어싱은 명칭은 다르지만 가공 원리 자체는 동일한 전단 가공이며, 어느 쪽이 제품이 되는지에 따라 구분되는 개념이라는 점에 유의해야 합니다.
펀치와 다이 사이 간극(clearance)이 너무 크면 버(burr)와 처짐이 커지고, 너무 작으면 이차 전단이 발생해 오히려 단면 품질과 공구 수명이 나빠집니다.
헷갈리기 쉬운 용어
| 용어 | 한 줄 설명 |
|---|---|
| 블랭킹 | 잘려 나온 조각(블랭크)이 제품, 남은 판재가 스크랩 |
| 피어싱 | 구멍이 뚫린 판재가 제품, 잘려 나온 슬러그가 스크랩 |
| 딥드로잉 공정 | 판재를 잘라 내는 것이 아니라 컵 모양 등으로 성형하는 별개 공정 |
참고 문헌
- Hambli, R. (2001). Finite element simulation of fine blanking processes using a pressure-dependent damage model. Journal of Materials Processing Technology, 116(2–3), 252–264.
- Goijaerts, A. M., Govaert, L. E., & Baaijens, F. P. T. (2001). Evaluation of ductile fracture models for different metals in blanking. Journal of Materials Processing Technology, 110(3), 312–323.
- Klingenberg, W., & Singh, U. P. (2003). Finite element simulation of the punching/blanking process using in-process characterisation of mild steel. Journal of Materials Processing Technology, 134(3), 296–302.
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