블랭킹은 금속 스탬핑의 가장 기본적인 작업 중 하나입니다. 펀치와 다이를 사용하여 닫힌 윤곽선을 따라 재료를 전단하여 평평한 판금 또는 코일 스톡을 블랭크라고 하는 개별 부품으로 변환합니다. 브래킷, 인클로저, 전기 접점 또는 자동차 패널을 제조하는 경우 블랭킹 공정은 부품 형상, 모서리 품질 및 다운스트림 성형 작업의 기반을 설정합니다.
이 가이드는 블랭킹의 메커니즘, 펀칭과의 차이점, 사용 가능한 주요 블랭킹 방법, 재료 활용 전략, 일반적인 결함 및 수정 사항, 프레스 선택에 필요한 톤수 계산을 다룹니다.
블랭킹 공정이란 무엇입니까?
금속 스탬핑에서 블랭킹은 원하는 부분을 시트에서 잘라내어 완성된 조각으로 다이 개구부를 통해 떨어지는 전단 작업입니다. 주변 재료(뼈대 또는 웹)는 스크랩이 됩니다. 이는 제거된 슬러그가 스크랩이고 시트가 구멍을 유지하는 펀칭(피어싱)과 블랭킹을 구분하는 정의적인 특성입니다.
전단 작동 방식
펀치가 하강하여 판금과 접촉할 때 전단은 4가지 단계를 통해 진행됩니다.
- 탄성 변형 - 재료가 펀치 팁 아래에서 약간 압축됩니다. 아직 영구적인 모양 변화는 발생하지 않습니다.
- 소성 변형 — 펀치가 재료에 침투하여 펀치에 가장 가까운 면에 광택 처리된(매끄러운) 절단 밴드가 시작됩니다.
- 파손 - 균열은 펀치 및 다이 절단 가장자리에서 시작되어 안쪽으로 전파됩니다. 두 파괴 영역이 만나는 곳에서 재료가 분리됩니다.
- 분리 — 공백이 다이 오프닝을 지웁니다. 이젝터 핀이나 스트리퍼는 부품이나 뼈대를 자유롭게 밀어냅니다.
블랭킹된 부품의 결과 단면에는 롤오버 (상단의 전단 밴드), 광택 영역 (부드러운 수직 밴드), 파손 영역 (거친 각진 표면) 및 4가지 특성 영역이 표시됩니다. 버 (하단 가장자리의 얇고 날카로운 립).
클리어런스: 가장 중요한 매개변수
다이 클리어런스(펀치 절삭날과 측면별로 측정된 다이 절삭날 사이의 간격)는 모서리 품질, 버 높이 및 공구 수명을 직접 제어합니다.
| 면당 여유 공간(재료 두께의 %) | 일반적인 결과 |
|---|---|
| 3–5 % | 꽉 끼워맞춤; 최소한의 롤오버; 더 높은 펀치 마모; 정밀 블랭킹에 사용됨 |
| 5–8 % | 대부분의 강철에 표준; 양호한 연마-파괴 비율 |
| 8–12 % | 더 넓은 간격; 더 큰 롤오버 및 버; 낮은 톤수; 더 부드러운 알루미늄 합금에 적합 |
| > 12 % | 과도한 버(burr) 및 변형; 일반적으로 생산에 적합하지 않습니다. |
경험 법칙: 연강(두께 최대 3mm)의 경우 측면당 5~7% 여유 공간을 사용합니다. 알루미늄의 경우 6~8%; 스테인리스강의 경우 7~10%. 생산 툴링을 시작하기 전에 항상 재료별 지침을 참조하고 샘플 블랭크에 대해 테스트하십시오. 블랭킹에서
버 방향 은 예측 가능합니다. 버는 항상 스크랩 측면 — 펀치 반대편 측면에 형성됩니다. 따라서 블랭킹 시 버는 완성된 블랭크의 하단 가장자리(다이 쪽)에 있습니다. 특정 표면에 버(Burr) 없는 가장자리가 필요한 경우 그에 따라 다이에서 부품의 방향을 지정하십시오.
블랭킹 vs. 펀칭(피어싱): 차이점은 무엇인가요?
용어는 혼동되는 경우가 많지만 기계적 구별은 간단합니다.
| 기능 | 블랭킹 | 펀칭(피어싱) |
|---|---|---|
| 목표 | 잘라낸 조각을 완성된 부품으로 생성 | 시트에 구멍을 만듭니다. 슬러그는 스크랩입니다. |
| 유용한 부품 | 다이를 통해 떨어지는 조각 | 다이에 남아 있는 시트 |
| 다이 프로파일 | 부품 외곽선에 맞춰 모양이 지정됨 | 구멍 형상에 맞춰 둥글거나 모양이 지정됨 |
| 펀치 프로파일 | 부품 외곽선을 따릅니다(틈새로 인해 약간 작음). | 구멍 모양과 일치 |
| 스크랩 | 스트립에 남아 있는 뼈대(웹) | 펀칭된 슬러그 |
| 일반적인 용도 | 플랫 블랭크, 브래킷, 개스킷, 심 | 장착 구멍, 환기 슬롯, 액세스 컷아웃 |
프로그레시브 다이 스탬핑에서는 두 작업이 자주 발생합니다. 다른 스테이션의 동일한 스트립에 — 마지막 스테이션에서 블랭킹하고, 이전 스테이션에서 펀칭합니다.
블랭킹 유형: 비교
모든 블랭킹 작업이 동일한 결과를 생성하는 것은 아닙니다. 방법 선택은 부품 공차, 가장자리 품질 요구 사항, 생산량 및 비용 제약에 따라 달라집니다.
컨벤셔널 블랭킹(표준 블랭킹)
가장 일반적인 방법. 단일 펀치로 표준 간격(측면당 5~8%)으로 재료를 절단합니다. 펀치와 다이 측면의 파손 영역이 비스듬히 만나 절단 가장자리에 눈에 띄는 절단선이 생성됩니다.
- 공차: ± 0.1 – 0.3 mm (강철의 경우 일반)
- 가장자리 마감: 보통; 버니시 존 = 재료 두께의 30-50%
- 속도: 높음; 고속 프레스에서 100–800+ SPM
- 비용: 낮은 툴링 비용; 대량 생산 시 부품당 최저 비용
- Best for: 블랭킹된 가장자리가 중요한 표면이 아닌 범용 부품
파인 블랭킹(정밀 블랭킹)
파인 블랭킹은 3중 동작 프레스를 사용합니다. V-링(스팅거)이 시트를 눌러 재료 흐름을 방지하고, 역압 패드가 블랭크를 평평하게 유지하며, 펀치가 매우 좁은 간격(측면당 0.5-1%)으로 하강합니다. 그 결과 거의 100% 광택이 있고 롤오버가 최소화된 완전 전단 가장자리가 탄생했습니다.
- 공차: ± 0.02 – 0.05 mm
- 가장자리 마감: 우수; 90~100% 광택; 버 높이 < 0.05mm
- 속도: 낮음; 20–80 SPM
- 비용: 높은 툴링 비용; 전문 프레스 필요
- Best for: 기어 블랭크, 스프로킷 플레이트, 자동차 시트 부품, 2차 작업 없이 가공 가장자리 품질이 요구되는 부품
프로그레시브 블랭킹(프로그레시브 다이 스탬핑)
블랭크는 단일 프로그레시브 다이의 여러 스테이션을 통해 형성되며 각 스테이션은 특정 작업(파일럿 홀 펀칭, 노칭, 성형 및 최종 블랭킹)을 수행합니다. 스트립은 스테이션 간격과 동일한 피치만큼 앞으로 인덱싱됩니다.
- 공차: ± 0.05 – 0.15 mm (스테이션에 따라 다름)
- 가장자리 마감: 블랭킹 스테이션의 경우 기존과 동일합니다. 성형 및 코이닝 통합 가능
- 속도: 100–1000+ SPM
- 비용: 높은 다이 비용; 매우 높은 볼륨(> 100,000개 부품)에서 가장 낮은 부품당 비용
- Best for: 대용량 복합 부품; 한 번에 여러 작업이 필요한 부품
비교표
| 매개변수 | 기존 블랭킹 | 파인 블랭킹 | 프로그레시브 블랭킹 |
|---|---|---|---|
| 가장자리 품질 | 30~50% 광택 | 90~100% 광택 | 30~50% 광택(블랭킹 스테이션) |
| 치수 공차 | ± 0.1~0.3mm | ± 0.02~0.05mm | ± 0.05~0.15mm |
| 버 높이 | 두께의 5~15% | 두께의 < 3% | 두께의 5~15% |
| 프레스 유형 | 기계식/유압식 | 삼중 작용 유압식 | 고속 기계 |
| SPM 범위 | 100–800+ | 20–80 | 100–1000+ |
| 재료 두께 | 0.3–12 mm | 0.5–16 mm | 0.3–6 mm |
| 공구 비용 | 낮음 – 중간 | 높음 | 높음 |
| 부품당 비용 | 낮음 | 중간 – 높음 | 매우 낮음 (높음 볼륨) |
| 최고 볼륨 범위 | 10,000–500,000+ | 5,000–500,000 | 100,000~백만 |
재료 활용 및 배열 최적화
재료 비용은 일반적으로 스탬프 부품 총 비용의 50-70%입니다. 스트립의 블랭크 레이아웃(네스팅)을 최적화하는 것은 블랭킹에서 가장 활용도가 높은 활동 중 하나입니다.
주요 중첩 전략
- 행 중첩 — 스트립 너비에 걸쳐 직선 행으로 정렬된 부품. 디자인이 간단합니다. 활용도는 일반적으로 55~70%입니다.
- 엇갈린 중첩 - 부분 피치의 절반만큼 오프셋된 교대 행입니다. 직사각형 또는 길쭉한 부품의 행 중첩에 비해 활용도가 5~15% 증가합니다.
- 회전 중첩 — 스트립당 부품 수를 최대화하기 위해 부품을 최적의 각도(주로 30°, 45° 또는 사용자 정의)로 회전시킵니다. 불규칙한 모양은 이 접근 방식에서 가장 큰 이점을 얻습니다.
- 공통 라인 블랭킹 — 인접한 부품은 단일 절단 라인을 공유하여 부품 사이의 웹을 제거합니다. 활용도를 10~20% 추가할 수 있지만 신중한 툴링 설계가 필요하고 공유 가장자리에서 다이 마모가 증가할 수 있습니다.
- 스크랩 없는(뼈대가 없는) 블랭킹 - 뼈대가 최소화되거나 제거되는 동일한 부품(예: 전기 접점)의 연속 스트립에 사용됩니다.
재료 활용도 계산 방법
재료 활용도(%) = (스트립당 총 공백 영역 / 스트립 단면적) × 100
또는 동등하게:
활용도(%) = (스트로크당 공백 수 × 단일 공백 영역) / (스트립 너비 × 피치) × 100
목표 활용도는 70-85입니다. %는 적절한 중첩을 통해 대부분의 형상에 대해 달성 가능합니다. 60% 미만이면 툴링이나 레이아웃 재설계가 필요합니다.
실용적인 팁
- 툴링 엔지니어를 조기에 참여시키십시오. 작은 형상 조정(반경 추가, 모서리 조정)으로 더 효율적인 배열을 잠금 해제할 수 있습니다.
- 코일 폭 제약을 고려하십시오. 표준 코일 폭(예: 300mm, 600mm, 1000mm)은 맞춤형 슬릿 폭보다 더 나은 가격을 제공할 수 있습니다.
- 복잡한 형상의 경우 중첩 소프트웨어(예: Sigmanest, Lantek, AP100)를 사용하여 수십 개의 방향 각도를 빠르게 평가합니다.
일반적인 블랭킹 결함 및 해결 방법
잘 설계된 블랭킹 작업이라도 결함이 발생할 수 있습니다. 아래 표에는 가장 자주 발생하는 문제, 근본 원인, 해결 조치가 나와 있습니다.
| 결함 | 외관 | 근본 원인 | 해결책 |
|---|---|---|---|
| 버가 과도함 | 블랭크 에지에 날카롭고 돌출된 립 | 절삭날 마모; 과도한 정리; 재료가 너무 부드럽습니다. | 펀치와 다이를 다시 날카롭게 하십시오. 클리어런스를 줄입니다. 더 단단한 공구강 또는 코팅 사용 |
| 롤오버(다이 측 롤오버) | 블랭크 입구 가장자리의 곡선 함몰 | 과도한 여유 공간; 불충분한 재료 보유; 부드러운 소재 | 여유 공간을 조입니다. 블랭크 홀더의 힘을 증가시킵니다. 미세 블랭킹을 위한 V-링 추가 |
| 파손 영역 거칠기 | 들쭉날쭉하고 고르지 않은 파손 밴드 | 간격이 너무 빡빡함(균열이 깨끗하게 만나지 않음); 잘못된 재료 결 방향 | 정리 최적화; 롤링 방향을 기준으로 부품 방향 회전 |
| 모서리 균열 | 블랭킹된 모서리에서 부품으로 방사되는 균열 | 재료 취성; 후속 성형 시 장력을 받는 버 측면; 날카로운 블랭크 엣지는 균열 개시제 역할을 합니다. | 성형 전 디버링; 버 쪽을 압축 영역으로 향하게 합니다. 중요한 모서리에 미세 블랭킹 사용 |
| 치수 변화 | 생산 실행 전반에 걸쳐 블랭크 크기가 일관되지 않음 | 공구 마모; 언론 편향; 스트립 공급 불일치 | 예정된 도구 유지 관리를 구현합니다. 프레스 정렬을 확인합니다. 피더 정확도 검사 |
| 트위스트/보우 | 블랭킹 후 블랭크 뒤틀림 또는 비틀림 | 간격이 고르지 않음; 비대칭 펀치 기하학; 코일 스톡의 잔류 응력 | 펀치와 다이의 중심을 다시 맞추십시오. 도구 병렬성을 확인하십시오. 블랭킹 전 재료 응력 완화 |
| 슬러그 당김 | 스크랩 슬러그가 업 스트로크 시 다이 안으로 후퇴 | 펀치 아래 진공; 불충분한 스트리퍼 힘; 공간 부족 | 진공 차단 포트 추가; 스트리퍼 스프링 압력을 증가시킵니다. 펀치 표면에 슬러그 방지 코팅 적용 |
| 갈림 | 펀치/다이 표면의 재료 번짐 | 공구와 작업물 사이의 접착; 윤활 부족; 잘못된 공구강 등급 | TiN/CrN 코팅 적용; 카바이드 툴링을 사용하십시오. 윤활유 유량 증가 |
| 다이 치핑 | 다이 절삭날의 작은 균열 | 충격 피로; 잘못된 다이강 경도; 단단한 재료에 비해 간격이 너무 좁음 | 더 견고한 금형강을 사용합니다(예: D2에서 M2로 전환). 다이에 입구 테이퍼를 추가합니다. 여유 공간 최적화 |
블랭킹을 위한 톤수 계산
필요한 프레스 톤수를 올바르게 계산하는 것은 올바른 프레스를 선택하고 톤수 부족 또는 초과 문제(부품 결함, 프레스 손상 또는 에너지 낭비)를 방지하는 데 필수적입니다.
표준 공식
블랭킹 힘(톤) = (둘레 × 두께 × 전단 강도) / 2000
여기서:
– 둘레 = 절단 윤곽의 전체 길이(인치)
– 두께 = 재료 두께(인치)
– 전단 강도 = 재료 전단 강도 (PSI)
– 2000 = 변환 계수(2000lbs = 1톤)
미터법 버전
블랭킹 힘(kN) = 둘레(mm) × 두께(mm) × 전단 강도(MPa) / 1000
전단 강도 참조 값
| 재질 | 인장 강도(MPA) | 근사치 전단 강도(MPa) |
|---|---|---|
| 연강(AISI 1008–1020) | 300–420 | 250–350 |
| 스테인리스 강(304) | 515–620 | 400–500 |
| 알루미늄 5052-H32 | 228–275 | 150–185 |
| 알루미늄 6061-T6 | 290–310 | 200–220 |
| 구리 C11000 | 210–380 | 170–250 |
| 황동 C26000 | 300–400 | 220–300 |
팁: 보수적으로 경험에 따르면 전단 강도는 대부분의 연성 금속에 대해 0.6 × 인장 강도입니다.
안전마진 추가
다음 사항을 고려하여 항상 20-30% 안전 계수를 추가하십시오.
- 재료 특성 변화(열-열)
- 재연마 사이의 무딘 툴링
- 부분 절단을 유발하는 스트립 공급 오정렬
- 동시 성형 작업(블랭킹과 결합된 경우)
계산 예: 100mm × 50mm 직사각형 블랭크 블랭킹 2mm 연강에서(전단 강도 = 300MPa):
둘레 = 2 × (100 + 50) = 300mm
힘 = 300 × 2 × 300 / 1000 = 180kN
25% 안전 여유: 180 × 1.25 = 225 kN ≒ 23 톤
톤수 감소: 전단 각도
펀치 또는 다이에 전단 각도(레이크)를 추가하면 재료 전체에 걸쳐 접촉 선이 엇갈리게 되어 시간이 지남에 따라 절단이 확산되어 최대 톤수가 줄어듭니다. 측면당 1°~3°의 전단각(펀치 면 전체 재료 두께의 5~15%에 해당)은 블랭크 형상에 영향을 주지 않고 최대 톤수를 30~50% 줄일 수 있습니다.
생산 블랭킹 모범 사례
- 도면에서 버(burr) 면을 지정합니다. 블랭킹에서 버 방향을 예측할 수 있으므로 작업자가 다이 방향을 올바르게 지정할 수 있도록 부품 도면에 추가하십시오.
- 스트로크 수에 따라 도구 유지 관리를 예약합니다. 가장자리 마모는 점진적입니다. 눈에 띄는 결함이 있을 때까지 기다리지 않고 50,000~200,000번의 스트로크(재료 및 코팅에 따라 다름)마다 재연마를 계획합니다.
- 연마재에는 코팅된 툴링을 사용하십시오. TiN, TiAlN 및 CrN 코팅은 스테인리스강, 고강도 저합금(HSLA) 또는 아연 도금 소재를 블랭킹할 때 공구 수명을 2~5배 연장할 수 있습니다.
- 코일 평탄도를 제어합니다. 물결 모양 또는 캠버 모양의 스트립은 절단 전체에 걸쳐 균일하지 않은 간격을 유발하여 버 높이와 블랭크 크기가 다양해집니다. 필요한 경우 블랭킹 스테이션 앞에서 스트립의 수평을 맞추십시오.
- 품질 프록시로서 블랭크 중량을 모니터링합니다. 각 교대조마다 블랭크 샘플의 무게를 측정하는 것은 치수 드리프트 또는 공구 마모에 대한 빠르고 비파괴적인 검사입니다.
자주 묻는 질문
판금에서 블랭킹과 절단의 차이점은 무엇입니까?
블랭킹은 펀칭된 조각이 원하는 부품이고 주변 시트가 스크랩이 되는 특정 전단 작업입니다. 절단은 블랭킹, 펀칭, 트리밍, 슬리팅을 포함하는 더 넓은 용어입니다. 블랭킹에서 다이 개구부는 부품 모양과 일치합니다. 펀칭(피어싱)에서는 다이가 구멍 모양과 일치하고 슬러그는 폐기됩니다.
블랭킹 클리어런스는 어떻게 계산됩니까?
블랭킹 간격은 펀치와 다이 절단 가장자리 사이의 측면별로 측정된 재료 두께의 백분율로 표시됩니다. 예를 들어, 2mm 두께의 강철과 측면당 간격이 6%인 경우 각 측면의 간격은 0.12mm입니다. 공식은 다음과 같습니다: 면당 여유 공간 = 재료 두께 × (간극 % / 100). 일반적인 값의 범위는 재료 및 품질 요구 사항에 따라 3~12%입니다.
파인블랭킹은 어떤 용도로 사용되나요?
파인 블랭킹은 부품에 2차 가공 없이 버가 거의 없는 완전 전단 모서리가 필요할 때 사용됩니다. 일반적인 응용 분야에는 기어 블랭크, 스프로킷 플레이트, 자동차 시트 리클라이너 부품 및 가장자리 품질이 기능이나 조립에 직접적인 영향을 미치는 정밀 평면 부품이 포함됩니다. 파인 블랭킹은 광택이 90~100%이고 버 높이가 0.05mm 미만인 가장자리를 생성합니다.
블랭킹 시 버 높이를 어떻게 줄이나요?
버 높이를 줄이려면: (1) 마모된 펀치 및 다이 가장자리를 갈거나 교체하고, (2) 대부분의 강철에 대해 측면당 5~7%로 여유 공간을 최적화하고, (3) 가장자리 선명도를 더 오래 유지하기 위해 코팅 또는 카바이드 툴링을 사용하고, (4) 절단 중 시트가 들리는 것을 방지하기 위해 적절한 재료 고정을 보장하고, (5) 버가 거의 0에 가까운 응용 분야에서 요구되는 경우 미세 블랭킹을 고려합니다.
블랭킹에 필요한 프레스 톤수는 얼마입니까?
힘 = (둘레 × 두께 × 전단 강도) / 1000(kN, 미터법) 또는 / 2000(톤, 영국식) 공식을 사용하여 톤수를 계산합니다. 항상 20~30%의 안전율을 추가하십시오. 예를 들어, 2mm 연강에서 100mm × 50mm 부품을 블랭킹하려면 약 225kN(23톤)이 필요합니다. 또한 프레스는 생산 요구 사항에 맞는 충분한 스트로크 길이, 베드 크기 및 속도를 갖추어야 합니다.
귀하의 사양에 맞게 엔지니어링된 정밀 블랭킹 부품이 필요하십니까? 금속 스탬핑 부품에 문의하십시오. 자체 툴링 및 품질 인증 제조를 통해 프로토타입부터 대량 생산까지 블랭킹 요구 사항을 논의합니다.