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판금 레벨링이 중요한 이유: 평평하지 않은 부품의 숨겨진 비용
14게이지 강철로 된 4×8피트 시트가 2mm 가장자리 파동으로 레이저 커터에서 나옵니다. 레벨링이 없으면 다운스트림 용접 설비에서 부품의 15%가 거부됩니다. 이 폐기율은 가상이 아닙니다. 이는 체계적인 판금 레벨링 방법 없이 운영되는 제조 공장에서 보고된 평균입니다.
레이저 절단, 플라즈마 절단 및 전단 작업은 강렬한 열 구배를 생성하여 내부 응력을 발생시킵니다. 열 영향을 받는 부분은 인장 응력을 가두어 놓을 때 부품이 구부러지거나 비틀리거나 잔물결이 생길 수 있습니다. 그 결과 부품이 지그에 맞지 않고 깨끗하게 용접되지 않으며 수동 교정에 설정 시간이 낭비됩니다.
레벨링은 단지 평탄함만을 의미하는 것이 아닙니다. 재료의 내부 응력 상태를 재설정합니다. 적절한 기계적 레벨링으로 잔류 응력을 80~90% 줄일 수 있습니다. , 주요 레벨링 장비 제조업체가 인용한 스트레스 완화 연구에 따르면. 레벨러를 통과한 부품은 불량품이 적고 곧바로 성형 또는 조립됩니다. 체계적인 레벨링을 구현하는 작업장은 종종 첫 해 내에 재작업 비용을 20~30% 절감합니다.
그러나 모든 레벨링 방법이 동일한 결과를 제공하는 것은 아닙니다. 재료 두께, 생산량 또는 평탄도 공차에 대해 잘못된 방법을 선택하는 것은 아무것도 하지 않는 것만큼 비용이 많이 들 수 있습니다. 이 기사의 나머지 부분에서는 차이점을 수량화합니다.
5가지 핵심 판금 레벨링 방법 설명
다섯 가지 기본 접근 방식은 거의 모든 판금 레벨링 시나리오를 포괄합니다. 각각은 서로 다른 물리적 원리에 따라 작동하며 최적 지점은 두께 성능, 속도 및 자본 비용이 크게 다릅니다. 아래 표는 직접적인 비교를 제공합니다.
| 방법 | 작동 방식 | 재료 두께 범위 | 일반적인 평탄도 공차(mm/m) | 처리 속도 | 장비 비용 범위(USD) |
|---|---|---|---|---|---|
| 해머&플레임 수동 교정 | 숙련된 작업자는 해머 또는 국부적인 토치 가열을 사용하여 왜곡된 영역을 되돌립니다. 화염 교정은 제어된 열팽창 및 수축에 의존합니다. | 0.5~50mm(모든 두께, 일회성 부품인 경우가 많음) | 0.5~2.0 | 부품당 분에서 시간까지 | $500 – $5,000 (도구, 노동 집약적) |
| 교정프레스(유압/기계식) | 유압식 또는 나사 프레스는 V 블록이나 다이를 사용하여 특정 지점에 힘을 가하여 날실 반대쪽 부품을 구부립니다. | 1~30mm(일반적으로 두꺼운 판 및 성형 부품) | 0.3~1.5 | 30초 – 파트당 2분 | $10,000 – $100,000 |
| 롤러 레벨링(멀티롤) | 시트는 재료를 점진적으로 구부리는 일련의 교대 위쪽 및 아래쪽 롤러를 통과합니다. 반복적인 탄성-소성 굽힘은 내부 응력과 물결 모양을 감소시킵니다. | 0.5–25 mm (특수 기계 최대 50 mm) | 0.2~0.5 | 5~30m/분 | $50,000 – $500,000 |
| 텐션 레벨링(스트레치 레벨링) | 재료의 양쪽 끝이 고정되고 1~3% 변형률로 늘어나 항복점을 균일하게 초과합니다. 이는 표면 접촉 없이 가장자리 파도와 중앙 버클을 제거합니다. | 0.3~6mm(알루미늄, 스테인리스, 얇은 스트립) | 0.1~0.3 | 배치 주기: 시트당 15~45초 | $80,000 – $400,000 |
| 열/화염교정(단독생산방식) | 특정 부위를 600~800°C로 가열하고 냉각을 제어하면 예측 가능한 수축이 유도되어 올바른 모양이 됩니다. 무거운 구조용 강철에 자주 사용됩니다. | >15mm ~ 최대 100mm | 0.5~3.0 | 매우 느림; 다중 가열 사이클 | $2,000 – $20,000 (횃불, 지지대) |
표는 0.5mm에서 6mm까지의 대량 시트를 처리하는 경우 롤러 레벨링을 통해 비교할 수 없는 처리량을 제공한다는 점을 명확하게 보여줍니다. 두꺼운 판과 소량의 혼합 게이지 작업장의 경우 프레스 또는 화염 방법이 더 실용적일 수 있습니다. 인장 레벨링은 표면 손상이 허용되지 않는 연질 금속에 탁월합니다.
롤러 레벨링과 유압식 정밀 레벨링: 나란히 비교
롤러 레벨링 범주 내에는 기존 전동 롤러 레벨러와 유압 서보 구동 정밀 레벨러라는 중요한 하위 분류가 있습니다. 후자는 개별적으로 제어되는 유압 실린더를 사용하여 미크론 단위로 롤 위치를 조정하므로 적응형 크라운 보상과 작업 롤 편향의 능동적 제어가 가능합니다.
이 차이는 평탄도를 0.2mm/m 미만으로 유지해야 하거나 동일한 배치에서 다양한 두께의 재료를 처리할 때 가장 중요합니다. 아래 표에는 주요 기술적 차이점이 나와 있습니다.
| 매개변수 | 기존 롤러 레벨러 | 유압 정밀 레벨러 |
|---|---|---|
| 롤 직경(일반) | 50~150mm | 지지 롤러 포함 40~120mm |
| 롤 수 | 5~13(상단 및 하단) | 9–21(상단 및 하단, 중간 지지대 포함) |
| 롤 조정 정확도 | 0.05~0.1mm(기계적) | 0.01mm(서보유압) |
| 최대 레벨링력 | 일반적으로 200~800톤 | 최대 2,000톤 |
| 최고의 두께 범위 | 0.5~6mm(공통); 고하중 설계로 25mm까지 확장 | 0.5~3mm 박판 시리즈 ; 후판 모델의 경우 10~40mm |
| 평탄도 성능(mm/m) | 0.3~0.8 | 0.05~0.2 |
| 일반적인 투자 | $50,000~$200,000 | $150,000~$500,000 |
유압 정밀도의 비용 프리미엄은 서보 제어 및 추가 롤 지원에서 비롯됩니다. 그러나 그 결과는 현실적이었습니다. 15mm HSLA 강철을 처리하는 후판 제작업체는 적응형 간격 제어 기능이 있는 유압식 레벨러로 전환한 후 용접 후 교정 작업이 40% 감소했다고 보고했습니다.
올바른 평준화 방법을 선택하는 방법: 4단계 의사 결정 프레임워크
모든 사양을 외우는 대신 이 구조화된 4단계 프레임워크를 사용하세요. 물리적 요구사항에서 예산 제약으로 이동하여 분석법을 신속하게 후보 목록에 추가하는 데 도움이 됩니다.
- 재료 봉투를 정의하십시오. 처리할 최대 및 최소 두께, 항복 강도 및 너비를 결정합니다. 두께에 따라 필요한 힘이 결정됩니다. 재료의 강도와 폭은 그 힘을 곱합니다. 최대 3mm의 연강의 경우 가벼운 롤러 레벨러 또는 장력 레벨러로 충분할 수 있습니다. 20mm가 넘는 합금판의 경우 프레스 또는 무거운 유압 롤러 기계가 필요합니다.
- 필요한 레벨링력을 계산합니다. 근사치를 사용하십시오: 레벨링 힘(톤) = (재료 항복 강도 MPa × 폭 mm × 두께² mm) / (롤 피치 mm × 상수). 힘이 400톤을 초과하면 기존 롤러 설계가 한계에 도달할 수 있습니다. 유압 기계가 필요해졌습니다.
- 자동화 수준에 맞게 배치 크기를 일치시킵니다. 하루 50개 미만의 부품의 경우 수동 망치질이나 간단한 프레스만으로 충분할 수 있습니다. 수백 매의 경우 자동 두께 입력 기능이 있는 전동 롤러 레벨러가 적합합니다. 20m/분으로 작동하는 전체 코일 공급 라인은 아래 자동화 섹션에서 다루는 것처럼 디코일러 및 공급기와의 통합이 필요합니다.
- 정확성을 방법 한계와 일치시킵니다. 다운스트림 프로세스에서 0.1mm/m의 평탄도가 필요한 경우(예: 정밀 용접 지그) 장력 레벨링 또는 유압 서보 롤러 레벨링이 유일한 실행 가능한 선택입니다. 롤러 레벨링만으로는 기껏해야 0.3mm/m에 도달할 수 있는데, 이는 일반 제작에는 적합하지만 클래스 A 표면 패널에는 충분하지 않습니다.
이 네 단계는 추측을 제거합니다. 옵션 범위를 좁힌 후에는 자체 재료 재고를 사용하여 장비 공급업체에 평탄도 샘플을 요청하세요. 10분간의 시험판 유압 레벨링 기계 생산 시 기대할 수 있는 공차를 검증할 수 있습니다.
일반적인 레벨링 결함 및 해결 방법
잘 선택된 레벨링 방법이라도 매개변수가 변동하면 왜곡된 시트가 생성될 수 있습니다. 결함 패턴을 인식하는 것이 수정의 첫 번째 단계입니다.
| 결함 | 일반적인 원인 | 솔루션 |
|---|---|---|
| 에지 웨이브(잔물결이 있는 긴 에지) | 가장자리의 롤 간격이 너무 좁습니다. 스트립 측면의 과도한 굽힘 | 가장자리 지지 롤러를 뒤로 빼거나 크라운을 조정하여 가장자리 압력을 줄이십시오. 장력 조절기에서는 신장률을 약간 높이십시오. |
| 센터 버클 | 중앙의 롤 간격이 너무 좁습니다. 시트 중앙의 과도한 굽힘 | 개별 롤 기울기를 조정하여 중앙 롤 간격을 늘립니다. 작업 롤이 중앙에서 마모되지 않았는지 확인하십시오. |
| 트위스트(반대 모서리 들어올림) | 잘못 정렬된 진입 가이드; 왼쪽과 오른쪽의 고르지 않은 롤 간격 | 진입 가이드를 직각으로 맞추고 장비의 수평을 맞추십시오. 상부 롤 세트와 하부 롤 세트의 평행성을 확인합니다. |
| 캠버(길이에 따른 곡률) | 코일 세트 또는 잔류 응력 패턴의 불균등한 모서리 응력 | 입구 핀치 압력을 높이고 패스라인 각도를 줄입니다. 텐션레벨링시 추가적인 크로스스트레칭을 적용합니다. |
| 표면 표시 또는 들여쓰기 | 롤 표면 손상 또는 부드러운 금속에 과도한 압력 | 손상된 롤을 연마하거나 교체하십시오. 보호 필름을 사용하거나 알루미늄 및 스테인레스의 경우 장력 레벨링으로 전환하십시오. |
폐쇄 루프 위치 제어 기능을 갖춘 최신 유압 레벨러는 다양한 재료 특성에도 불구하고 균일한 간격을 유지함으로써 이러한 문제를 줄입니다. 그럼에도 불구하고 작업자는 직선자와 필러 게이지를 사용하여 각 배치의 첫 번째 시트를 검사해야 합니다. 이 검사는 몇 시간의 재작업을 방지하는 2분 검사입니다.
레벨링을 자동화된 생산 라인에 통합
독립형 레벨링은 부품 수준의 문제를 해결하지만 진정한 효율성은 레벨링을 생산 라인에 직접 내장하는 데서 비롯됩니다. 인라인 레벨링을 포함하는 코일 공급식 레이저 절단 또는 스탬핑 시스템은 별도의 처리 단계를 없애고 내부 응력이 축적되지 않고 재료가 흐르도록 합니다.
예를 들어, 디코일링-레벨링-블랭킹 라인은 마스터 코일을 풀고 멀티롤 카세트로 스트립의 레벨을 맞춘 다음 이를 최대 20m/분의 속도로 작동하는 레이저 절단 헤드에 공급합니다. 직선화된 블랭크는 이미 평평한 절단 영역에 들어가므로 레이저가 일관된 초점으로 절단할 수 있습니다. 다음과 같은 시스템 디코일링 레벨링 레이저 블랭킹 라인 세 가지 기능을 모두 단일 제어 플랫폼에 통합합니다.
스탬핑 셀에서는 3-in-1 서보 공급 시스템이 스트립을 풀고 수평을 맞추고 프레스에 직접 공급합니다. 이는 수동 시트 공급을 제거하고 각 스탬프 부품이 응력이 완화된 플랫 블랭크에서 시작되도록 보장합니다. 고속 디코일러-스트레이트너-피더 라인을 채택한 작업장은 이전에 물결 모양의 공백으로 인해 3%의 스크랩이 생성되었던 부품의 스탬핑 스크랩 비율이 0.5% 미만이라고 보고했습니다.
레벨링 후에는 핸들링도 그만큼 중요합니다. 부드러운 접촉 컵이 있는 진공 리프터를 사용하면 새로 수평을 맞춘 시트에 구부러진 자국이 다시 생기는 것을 방지할 수 있습니다. 판금에 적합한 진공 리프팅 시스템은 수평 부품을 왜곡시키는 후크나 체인 없이 부품을 이동할 수 있습니다.
