랭크퍼드 계수 (Lankford Coefficient)
한 줄 정의: 인장 시 판재의 폭 변형률을 두께 변형률로 나눈 값으로 두께 방향 변형 저항을 나타내는 지표
쉽게 풀면
판재를 잡아당기면 길이가 늘어난 만큼 폭이 줄거나 두께가 얇아집니다. 이때 두께보다 폭이 더 많이 줄어드는 판재는 깊게 성형해도 잘 찢어지지 않습니다. 이 성향을 숫자로 나타낸 것이 랭크퍼드 계수이고, 값이 클수록 두께가 잘 버틴다는 뜻입니다. 자동차 차체용 강판처럼 깊이 눌러 찍는 부품에서는 이 값이 클수록 유리합니다.
왜 중요한가
딥드로잉 성형성을 예측하는 가장 대표적인 지표이기 때문에, 자동차·가전용 판재 개발 논문에서 거의 빠지지 않고 보고됩니다. 압연 방향에 따라 값이 달라지므로 평면 이방성까지 함께 평가해 귀(earing) 결함을 예측하는 데도 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"압연 방향 0도, 45도, 90도에서 측정한 랭크퍼드 계수의 평균값이 증가함에 따라 한계 드로잉비가 함께 향상되었다."
두께 방향 변형 저항이 클수록 더 깊게 성형할 수 있다는 관계를 실험적으로 확인한 서술입니다.
조금 더 깊게 보면
세 방향에서 측정한 값의 가중 평균을 수직 이방성 지수로, 방향 간 차이를 평면 이방성 지수로 정의해 각각 드로잉 깊이와 귀 발생을 예측합니다. 이 값의 근원은 결정 방위 분포, 즉 집합조직에 있으며, 체심입방 강판에서 특정 방위 성분이 발달하면 값이 크게 올라갑니다. 그래서 열간압연과 냉간압연, 소둔 조건을 조정해 집합조직을 제어하는 것이 곧 이 값을 높이는 공정 전략이 됩니다.
주의할 점
이 값이 크다고 모든 성형성이 좋아지는 것은 아닙니다. 깊이 눌러 찍는 드로잉에는 유리하지만, 늘려서 펴는 스트레치 성형에서는 가공경화지수가 더 중요한 지표가 됩니다. 성형한계선도가 변형 경로 전반을 다루는 것과 달리, 이 값은 단축 인장에서 얻는 재료 고유의 이방성 지표라는 점도 구별해야 합니다.