사실 이 부분은 전혀 판금으로 만들어진 것처럼 보이지 않습니다. 일부 프로파일에는 부품이 열간 단조 또는 압출된 것처럼 보이게 만드는 일련의 노치 또는 홈이 있지만 이는 사실이 아닙니다. 이것은 Welser Profile의 유럽 기업이 완성하여 미국 및 기타 국가에서 특허를 취득한 기술인 롤 성형 기계에서 냉간 성형 공정을 사용하여 만든 프로파일입니다. 그는 2007년에 첫 특허를 출원했다.
Johnson은 “Welser는 프로파일의 홈을 두껍게 하고, 얇게 만들고, 냉간 성형하는 특허를 보유하고 있습니다.”라고 말했습니다. “이건 기계 가공도 아니고 열성형도 아닙니다. 미국에서는 그렇게 하거나 시도하는 사람이 거의 없습니다.”
프로파일링은 매우 성숙한 기술이기 때문에 많은 사람들은 이 분야에서 놀라운 결과를 기대하지 않습니다. FABTECH®에서 사람들은 엄청난 속도로 절단하는 매우 강력한 파이버 레이저나 재료 불일치를 수정하는 자동 벤딩 시스템을 보면 미소를 짓고 고개를 젓습니다. 최근 몇 년 동안 이러한 제조 기술이 발전함에 따라 그들은 즐거운 놀라움을 기대하고 있었습니다. 그들은 롤 성형이 그들을 놀라게 할 것이라고 기대하지 않았습니다. 그러나 엔지니어의 "꽃을 보여주세요"라는 문구에서 알 수 있듯이 프로파일링은 여전히 기대치를 뛰어넘습니다.
2018년 Welser는 오하이오주 밸리 시티에 있는 Superior Roll Forming을 인수하여 미국 시장에 진출했습니다. Johnson은 이러한 움직임이 북미 지역에서 Welser의 입지를 확장하기 위한 것뿐만 아니라 Superior Roll Forming이 Welser의 문화적, 전략적 비전 중 많은 부분을 공유하기 때문에 전략적이라고 말했습니다.
두 회사 모두 경쟁사가 거의 없는 냉간압연 시장의 전문 영역을 정복하는 것을 목표로 하고 있다. 두 조직 모두 경량화에 대한 업계의 요구를 충족하기 위해 노력하고 있습니다. 부품은 더 많은 기능을 수행하고 더 강해야 하며 무게는 더 작아야 합니다.
우수한 자동차 부문에 중점을 두고 있습니다. 두 회사 모두 광범위한 고객에게 서비스를 제공하는 반면 Welser는 건설, 농업, 태양열 및 선반과 같은 다른 산업에 중점을 둡니다. 자동차 산업에서 경량화는 언제나 고강도 소재에 집중되어 왔으며, 이는 슈피리어의 장점이기도 합니다. 구부러진 프로파일의 상대적으로 단순한 형상은 엔지니어가 구부러진 재료의 강도를 확인할 때까지 눈에 띄지 않습니다. 우수한 엔지니어는 인장 강도가 1400MPa 또는 심지어 1700MPa인 재료를 사용하여 부품 프로그램을 개발하는 경우가 많습니다. 거의 250KSI입니다. 유럽의 Welser Profile 엔지니어들은 경량성 문제도 다루었지만, 고강도 소재를 사용하는 것 외에도 복잡한 몰딩으로도 문제를 해결했습니다.
Welser Profile의 특허 받은 냉간 성형 공정은 강도가 낮은 재료에 적합하지만 롤 성형 기계로 생성된 기하학적 구조는 전체 어셈블리의 무게를 줄이는 데 도움이 됩니다. 형상을 통해 프로파일은 부품 수를 줄이면서 여러 기능을 수행할 수 있습니다(생산에 소요되는 비용은 말할 것도 없고). 예를 들어, 프로파일 홈은 용접이나 패스너를 필요로 하지 않는 연동 연결을 생성할 수 있습니다. 또는 프로파일의 모양으로 인해 전체 구조가 더욱 견고해질 수 있습니다. 아마도 가장 중요한 것은 Welser가 일부 위치에서는 더 두껍고 다른 위치에서는 더 얇은 프로파일을 생성하여 전체 무게를 줄이면서 필요한 곳에 강도를 제공할 수 있다는 것입니다.
전통적인 성형 엔지니어와 디자이너는 작은 반경, 짧은 가지, 90도 굴곡, 깊은 내부 형상 등을 피하는 등 10년 동안의 가공성 규칙을 따릅니다. "물론 우리는 항상 힘든 90년대를 보냈습니다."라고 Johnson은 말했습니다.
프로파일은 압출처럼 보이지만 실제로는 Welser Profile에 의해 냉간 성형된 것입니다.
물론 엔지니어들은 롤 성형 기계가 이러한 제조 가능성 규칙을 깨뜨릴 것을 요구하며, 이것이 롤 공장의 툴링 및 엔지니어링 기능이 발휘되는 곳입니다. 더 많은 엔지니어가 프로세스를 발전시키면서(더 조밀한 90도, 더 깊은 내부 형상 형성) 도구 비용과 프로세스 변동성을 최소화할수록 롤 성형 기계의 경쟁력이 더욱 높아질 것입니다.
그러나 Johnson이 설명했듯이 압연기의 냉간 성형은 그 이상입니다. 이 프로세스를 통해 대부분의 엔지니어가 프로파일링 사용을 고려하지 않는 부품 프로파일을 얻을 수 있습니다. “압연 공정을 거친 판금 조각(아마도 0.100인치 두께)을 상상해 보십시오. 이 프로파일의 하단 중앙에 T 슬롯을 만들 수 있습니다. 공차 및 기타 부품 요구 사항에 따라 열간 압연되거나 가공되어야 하지만 우리는 이 형상을 쉽게 압연할 수 있습니다.”
공정의 세부 사항은 회사의 자산이며 Welser는 꽃 패턴을 공개하지 않습니다. 그러나 Johnson은 여러 프로세스에 대한 이론적 근거를 설명합니다.
먼저 스탬핑 프레스의 엠보싱 작업을 고려해 보겠습니다. “압축하면 늘어나거나 압축됩니다. 따라서 도구의 반경을 채우는 것처럼 재료를 늘려서 도구[표면]의 다른 영역으로 이동합니다. 그러나 [프로파일링에서] 이 냉간 성형 공정은 스테로이드로 반경을 채우는 것과 같습니다.”
냉간 가공은 특정 영역의 재료를 강화하므로 이는 설계자에게 유리하게 설계될 수 있습니다. 그러나 프로파일링 기계는 재료 특성의 이러한 변화도 고려해야 합니다. Johnson은 "성능이 크게 향상되는 것을 볼 수 있으며 때로는 최대 30%까지 향상될 수 있습니다"라고 말하면서 이러한 향상은 처음부터 애플리케이션에 내장되어야 한다고 덧붙였습니다.
그러나 Welser Profile의 냉간 성형에는 스티칭 및 용접과 같은 추가 작업이 필요할 수 있습니다. 기존 프로파일링과 마찬가지로 피어싱은 프로파일링 전, 도중, 후에 수행할 수 있지만 사용되는 도구는 공정 전반에 걸쳐 냉간 가공의 영향을 고려해야 합니다.
Welser Profile의 유럽 시설에서 냉간 성형된 재료는 오하이오주 슈피리어 시설에서 압연된 고강도 재료만큼 강하지 않습니다. 적용 분야에 따라 이 회사는 최대 450 MPa의 압력에서 냉간 성형 소재를 생산할 수 있습니다. 그러나 이는 특정 인장 강도를 가진 재료를 선택하는 것만이 아닙니다.
Johnson은 “고강도, 저합금 재료로는 그렇게 할 수 없습니다.”라고 덧붙였습니다. “우리는 종종 파손을 방지하는 데 도움이 되는 미세 합금 재료를 사용하는 것을 좋아합니다. 물론 소재 선택도 중요한 부분입니다.”
프로세스의 기본을 설명하기 위해 Johnson은 텔레스코픽 튜브의 설계를 설명합니다. 한 튜브가 다른 튜브 내부에 삽입되어 회전할 수 없으므로 각 튜브에는 원주 주변의 특정 위치에 리브 홈이 있습니다. 이는 반경이 있는 보강재일 뿐만 아니라 한 튜브가 다른 튜브에 들어갈 때 약간의 회전 유격을 유발합니다. 공차가 엄격한 이러한 튜브는 회전 유격이 거의 없이 정확하게 삽입되고 부드럽게 들어가야 합니다. 또한 외부 파이프의 외부 직경은 내부 직경에 거푸집 돌출부가 없어야 하며 정확히 동일해야 합니다. 이를 위해 이 튜브에는 언뜻 보면 돌출된 것처럼 보이지만 실제로는 그렇지 않은 실제 홈이 있습니다. 이는 롤 성형 기계에서 냉간 성형하여 생산됩니다.
홈을 형성하기 위해 롤링 도구는 파이프 원주를 따라 특정 지점에서 재료를 얇게 만듭니다. 엔지니어들은 이러한 "얇은" 홈에서 파이프의 나머지 부분까지의 재료 흐름을 정확하게 예측할 수 있도록 프로세스를 설계했습니다. 이러한 홈 사이의 파이프 벽 두께가 일정하도록 자재 흐름을 정밀하게 제어해야 합니다. 파이프 벽 두께가 일정하지 않으면 구성요소가 제대로 중첩되지 않습니다.
Welser Profile 유럽 롤포밍 공장의 냉간 성형 공정을 통해 일부 부품은 더 얇게 만들고 다른 부품은 더 두껍게 만들며 홈을 다른 위치에 배치할 수 있습니다.
다시 말하지만, 엔지니어가 부품을 보고 그것이 압출이나 열간 단조라고 생각할 수도 있는데, 이는 일반적인 통념을 무시하는 모든 제조 기술의 문제입니다. 많은 엔지니어들은 그러한 부품 개발을 고려하지 않았는데, 이는 너무 비싸거나 제조가 불가능할 것이라고 믿었기 때문입니다. 이러한 방식으로 Johnson과 그의 팀은 프로세스의 기능뿐만 아니라 Welser Profile 엔지니어가 설계 프로세스 초기에 프로파일링에 참여함으로써 얻을 수 있는 이점에 대해서도 널리 알리고 있습니다.
설계 및 롤 엔지니어는 재료 선택, 전략적으로 두께 선택, 곡물 구조 개선, 부분적으로는 툴링, 그리고 정확히 냉간 성형(예: 두꺼워짐 및 얇아짐)이 꽃 형성에서 발생하는 부분에 대해 함께 작업합니다. 완전한 프로필. 이는 단순히 롤링 도구의 모듈식 부품을 연결하는 것보다 훨씬 더 복잡한 작업입니다(Welser 프로파일은 거의 독점적으로 모듈식 도구를 사용합니다).
2,500명 이상의 직원과 90개 이상의 롤 포밍 라인을 보유한 Welser는 세계에서 가장 큰 가족 소유의 롤 포밍 회사 중 하나이며, 지금까지 사용된 것과 동일한 도구를 사용하는 도구와 엔지니어에 전념하는 대규모 인력을 보유하고 있습니다. 수년 동안 다이 도서관. 22,500개 이상의 다양한 프로필을 프로파일링합니다.
"우리는 현재 700,000개가 넘는 [모듈식] 롤러 도구 재고를 보유하고 있습니다."라고 Johnson은 말했습니다.
Johnson은 “공장 건설업체는 우리가 특정 사양을 요구하는 이유를 몰랐지만 우리의 요구 사항을 충족했습니다.”라고 말하면서 공장의 이러한 “비정상적인 조정”이 Welser의 냉간 성형 공정을 개선하는 데 도움이 되었다고 덧붙였습니다.
그렇다면 Welzer가 철강 사업에 종사한 기간은 얼마나 됩니까? 존슨은 미소를 지었다. “아, 거의 항상요.” 그는 반쯤 농담을 한 것뿐이었습니다. 회사 창립은 1664년으로 거슬러 올라간다. “솔직히 회사는 철강업을 하고 있어요. 주조소로 시작하여 1950년대 후반에 압연 및 성형을 시작했으며 그 이후로 계속 성장해 왔습니다.”
Welser 가족은 11대에 걸쳐 사업을 운영해 왔습니다. 존슨은 “최고경영자(CEO)는 토마스 웰저(Thomas Welser)”라고 말했다. “그의 할아버지는 프로파일링 회사를 시작했고 그의 아버지는 실제로 사업의 규모와 범위를 확장한 기업가였습니다.” 오늘날 전 세계적으로 연간 소득은 7억 달러를 초과합니다.
Johnson은 계속해서 이렇게 말했습니다. “Thomas의 아버지가 유럽에서 회사를 설립하는 동안 Thomas는 국제 영업 및 비즈니스 개발에 관심이 많았습니다. 그는 이것이 자신의 세대이고 회사를 글로벌화할 때라고 생각합니다.”
Superior 인수는 이 전략의 일부였으며, 다른 부분은 미국에 냉간 압연 기술을 도입하는 것이었습니다. 이 글을 쓰는 시점에서 냉간 성형 공정은 회사가 글로벌 시장으로 제품을 수출하는 Welser Profile의 유럽 시설에서 이루어집니다. 적어도 아직까지는 이 기술을 미국에 도입할 계획이 발표되지 않았습니다. Johnson은 다른 모든 것과 마찬가지로 압연 공장도 수요에 따라 생산 능력을 확장할 계획이라고 말했습니다.
전통적인 롤 프로파일의 꽃무늬는 롤링 스테이션을 통과하는 재료 형성 단계를 보여줍니다. Welser Profile의 냉간 성형 공정 세부 사항은 독점적이므로 꽃무늬 디자인을 생산하지 않습니다.
Welser Profile과 그 자회사인 Superior는 전통적인 프로파일링을 제공하지만 둘 다 사양이 필요하지 않은 영역을 전문으로 합니다. Superior의 경우 이는 고강도 소재이고, Welser Profile의 경우 성형은 복잡한 형상으로 많은 경우 다른 압연 기계가 아니라 압출기 및 기타 특수 생산 장비와 경쟁합니다.
실제로 Johnson은 그의 팀이 알루미늄 압출기 전략을 추구하고 있다고 말했습니다. “1980년대 초 알루미늄 회사들이 시장에 뛰어들면서 '꿈을 꿀 수 있다면 우리는 그것을 쥐어짜낼 수 있다'고 말했습니다. 그들은 엔지니어들에게 선택권을 주는 데 아주 능숙했습니다. 꿈만 꿀 수 있다면 툴링에 대한 소액의 비용을 지불하면 됩니다. 유료로 제작 가능합니다. 엔지니어는 말 그대로 무엇이든 그릴 수 있기 때문에 자유로워집니다. 이제 우리는 비슷한 작업을 수행하고 있습니다. 지금은 프로파일링을 통해서만 가능합니다.
Tim Heston은 FABRICATOR Magazine의 수석 편집자이며 1998년부터 미국 용접 협회의 Welding Magazine에서 경력을 시작하여 금속 제조 업계에 종사해 왔습니다. 이후 그는 스탬핑, 벤딩, 커팅, 연삭, 폴리싱에 이르기까지 금속 제조의 전 과정을 담당해 왔습니다. 2007년 10월 FABRICATOR에 합류했습니다.
FABRICATOR는 북미 최고의 스탬핑 및 금속 가공 잡지입니다. 이 잡지는 제조업체가 업무를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 지원하는 뉴스, 기술 기사 및 성공 사례를 게시합니다. FABRICATOR는 1970년부터 업계에 종사해 왔습니다.
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앤디 디도로시는 2011년 디트로이트 버스 회사를 설립한 이후 중단 없이 계속 운영해 왔습니다…
게시 시간: 2023년 8월 22일