1. 단조 기계
1) 기계 해머
기계 해머에는 크게 4가지 해머로 분류가 됩니다. 낙하 해머, 스프링 해머, 공기 해머, 증기 해머가 그것입니다.
먼저 낙하 해머(drop hammer)란 해머 머리를 끌어 올려 이것을 떨어 뜨려 그때의 타격으로 단조하는 것으로 가장 많이 사용되는 기계 해머입니다. 낙하해머에는 판 낙하 해머와 증기 낙하 해머, 공기 낙하 해머가 있는데 그 차이점을 살펴보도록 하겠습니다.
판 낙하 해머(board drop hammer)는 탄력이 있는 널판자의 아래 끝에 해머머리를 설치하여 널판자를 두 개의 로울러 사이에 끼우고 그 마찰로서 해머를 끌어올렸다가 떨어뜨리는 것으로 로울러는 전동기에 의하여 계속하여 회전하고 있는 것이 특징입니다.
증기 낙하 해머(steam drop hammer)는 증기 낙하 해머는 위부분에 실린더라는 속이 빈 원통과 이 안에 밀착되어 움직이는 원반상의 피스톤을 설치하여 중기의 압력으로써 이 피스톤을 작동시켜 피스톤 막대에 고정한 해머 머리를 끌어 올리는 원리로 작동됩니다.
공기 낙하 해머(air drop hammer) 는 구조나 작동이 중기 낙하 해머와 비슷한 부분이 많이 있습니다. 공기 낙하 해머도 윗부분에 실린더가 있고 움직이는 원반상의 피스톤을 설치하여 압력으로 머리를 끌어올리며 작동을 합니다.
다음으로 스프링 해머(spring hammer)는 크랭크축 또는 편심 바퀴로써 운동하는 연결봉의 아래 끝에 판스프링을 설치하고 이것에 해머 머리를 설치한 것입니다.
공기 해머(air hammer)는 공기 압축기를 가지고 있어 압축 공기를 지급하는 것과 별도의 압축 공기실에서 송풍 하는 두 종류가 있습니다.
증기 해머(steam hammer) 에는 다리가 자유 단조용인 단각식으로, 쌍각식과 빔식은 골각기 단조용으로 사용되어집니다.
증기해머는 프레임과 앤빌이 한 몸체로 되어 있는 것과 별도로 되어있는 것이 있는 단간식 증기 해머, 프레임과 앤빌은 별도로 되어 있으며 해머는 골박기 단조용에 적합한 쌍각식 증기 해머, 강철재의 빔 위에 실린더를 설치한 빔 프레임 증기 해머 가 있습니다.
2) 단조용 프레스
단조용 프레스는 기계프레스와 수압프레스로 나눌 수 있는데 좀 더 세분화하여 살펴보도록 하겠습니다.
기계 프레스는 전동기의 회전으로 무거운 플라이 휠(fly wheel)을 회전시켜 놓고 이 플라이휠에 저축한 회전력(회전 에너지)을 크랭크축과 연결봉 또는 나사축 등에 전달하여 양측 압력을 발생시키게 한 것입니다. 골박기 단조할 때에 생기는 지느러미를 따내는데 많이 사용하는 프레스는 마찰 프레스 (스핀들 프레스)이고 크랭크 프레스(krank press)는 플라이 휠의 동력이 크랭크축에 전달하고 로드와 이것에 붙어 있는 슬라이더가 하강하여 재료를 가압하는 식으로 작동하게 됩니다. 토클 프레스(toggle press)는 크랭크 프레스를 개량한 것으로 크랭크의 회전을 로드로 토클 기구에 전달하여 수직운동으로 바꾸어 작용시키는 방식으로 움직이게 됩니다.
다음으로 수압 프레스(hydraulic press)입니다.
압력은 최초로부터 최후까지 같은 크기로 가하며, 다른 해머에 비해 매우 긴 시간을 가압할 수 있으므로 힘을 재료 내부까지 전달할 수 있다는 점이 수압 프레스의 장점입니다. 단면적이 큰 단조품이나 주괴의 단련, 드로잉, 펀칭, 벤딩 등의 작업에 사용하고 있습니다.
수압의 작용 방법에 따른 수압 프레스의 분류를 위해서 기준이 필요합니다. 먼저 펌프로써 수압을 직접 사용한 것 , 증기 또는 공기식 증압기를 설치하고 이것으로 압력을 증가시킨 것, 마지막으로 공기 또는 추를 단 축세기를 설치하고 이것으로 압력을 증가시킨 것을 분류 기준으로 살펴볼 수 있습니다.
수압 프레스를 프레임의 구조로 분류하면 단각식과 4 주식이 있습니다. 단각식은 증기 또는 공기에 의한 증압기를 설치한 것이 많으며 이 프레스에는 2개의 실린더가 있고 주 실린더는 압축할 때 작용하고 크로스헤드를 끌어올리면 실린더를 사용합니다. 4 주식은 4개의 기둥을 앤빌 위에 설치하고 크로스헤드 승강의 안내로써 위쪽에 실린더를 설치한 것입니다.
2. 단조용 공구
다음으로는 단조용 공구를 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.
① 메(sledge)
메는 보통 단조공의 조수가 두 손으로 사용하는 크고 무거운 해머(3~10kg 정도)입니다. 메의 종류에는 크로스 파인 메(cross-peen sledge)와 양면 메(double-face sledge)가 있습니다.
② 모루(anvil)
모루란 단조 작업의 가공대이며, 구조는 몸체, 뿔(둥근 부), 꼬리, 발로 구성되어 있습니다. 앤빌의 몸체는 연철이고, 윗면은 경강으로 용접 또는 단접 하고 열처리한 것입니다. 뿔의 반대쪽의 돌출부를 꼬리, 아랫부분의 4개의 돌기를 발이라고 하고 모루의 꼬리 부분에는 정사각형과 원형의 구멍이 있습니다. 모루의 밑바닥을 크게 함과 동시에 모루를 제자리에 있도록 죄어 고정시킬 때 큰 역할을 하며, 앤빌은 보통 30~350kg의 것을 사용합니다.
③ 집게(tong), 스웨이지(swage, 탭) 및 정반
집게는 손으로 잡을 수 없는 부품을 집어서 단조 가공하는 데 사용하는 공구이고 스웨이지는 곡면이나 볼록 튀어나온 면을 다듬질하는 데 사용한 공구입니다. 정반은 단조품의 휘어진 것의 수정이나 평면 검사 또는 얇은 판의 변형을 교정하는 데 사용합니다.
④ 풀러(fuller) 및 세트 해머와 플래터(set hammer and flatter)
풀러는 원형의 홈이나 우묵 들어간 모양을 만드는 데 사용한 공구입니다. 세트 해머와 플래터는 넓은 가공면을 평평하게 다듬질할 때 사용됩니다.
⑤ 펀치(punch), 정(chisel) 및 이형공대(swage block)
둥근형의 펀치는 뜨겁게 단 금속에 원형의 구멍을 뚫는 데 사용합니다. 정(chisel)은 뜨겁게 달아 오른 금속을 끊을 때나 식었을 때 쉽게 자르기 위해서 단금속의 금을 내는 데 사용합니다.
㉢ 이형공대는 주위에는 둥근 홈, V홈, 각 등으로 파여 있고 중앙부에는 크고 작은 각 구멍, 둥근 구멍, 타원구멍이 뚫려 있습니다.
3. 단조 작업
단조 작업의 종류를 살펴보면 늘이기, 업세팅, 스웨이징으로 나누어 볼 수 있습니다. 늘리기(drawing out)는 단면적을 줄이고, 길이를 늘이기 위한 작업이고 업세팅(upsetting)은 길이를 줄이고, 두께나 나비를 증가시키기 위한 단조 작업입니다. 스웨이징(swaging)은 단조할 재료의 매끈하고, 정밀한 단면이 요구될 때 사용하는 단조법입니다.