롤포밍 머신 101: 초보자를 위한 완벽한 가이드

1.0롤포밍이란?

롤 성형 제품의 주요 장점:

• 가벼움: 압출을 통해 만든 유사한 모양과 비교했을 때, 롤 성형 부품은 일반적으로 더 가볍고 더 얇은 벽 부분을 사용합니다.
• 고강도: 냉간성형 공정은 가공 경화를 유도하여 재료 강도를 크게 증가시킵니다.
• 높은 생산 효율성: 이 과정은 연속적이고 자동화되어 생산 속도를 높이고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
• 간편한 표면 처리: 재료를 성형하기 전에 미리 코팅(예: 페인트칠 또는 아연 도금)할 수 있으므로 2차 표면 마감 처리가 필요 없습니다.

요약: 롤 성형은 완전 자동화된 연속 공정을 통해 고속, 안정적이고 유연한 제조 솔루션을 제공하므로 대량으로 일관된 금속 프로파일을 생산하는 데 이상적입니다.

2.0롤포밍 머신이란?

2.1롤포밍 머신 소개:

롤 포밍 머신은 산업 및 일상 제품 생산에 널리 사용되는 핵심 금속 성형 장비입니다. 차고 문, 자동차 패널 등과 같은 부품을 효율적으로 제작할 수 있습니다. 금속 루핑 시트, 타일, 능선, 벽 패널, 사이딩, 금속 퍼린, 문틀, 난간.

2.2정의 및 기본 작동 원리:

롤 성형기는 평평한 금속 스트립이나 코일을 균일한 단면을 가진 연속적인 부품으로 성형합니다. 이 공정은 일련의 롤 스탠드를 통해 재료를 공급하는 과정으로, 각 스탠드는 재료를 원하는 형상에 가깝게 점진적으로 구부립니다. 소성 변형을 통해 금속은 영구적인 형상을 갖습니다. 성형 후, 부품은 지정된 길이로 절단되어 포장을 위해 적재됩니다. 각 롤 스테이션의 설계는 최종 형상을 결정하여 높은 정밀도와 복잡한 형상을 보장합니다.

2.3롤 성형 공정 및 응용 분야 개요:

롤 포밍 머신은 상온에서 금속 스트립을 연속 냉간 굽힘 가공하여 일관된 단면 형상을 가진 긴 부품을 생산합니다. 핵심 원리는 일련의 롤 툴링 스테이션을 통해 점진적으로 형상을 만드는 것이며, 각 스테이션은 이전 스테이션보다 약간 더 큰 굽힘을 가합니다. 이러한 점진적인 성형은 단면의 무결성을 유지하고 변형이나 응력 집중을 최소화하는 동시에 정확한 형상을 보장합니다.

롤 포밍 머신은 C형 및 U형 퍼린, 채널, 앵글, 튜브 등 다양한 금속 프로파일을 고정밀로 제작할 수 있습니다. 이 기술은 자동차, 건설, 항공우주, 가전제품 제조 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

효율성, 정확성, 그리고 비용 효율성으로 유명한 롤 포밍 머신은 고품질의 복잡한 금속 형상을 생산하는 데 선호되는 솔루션으로 자리 잡았습니다. 생산 효율을 높이고, 재료 낭비를 줄이며, 최신 금속 가공 표준의 요구를 충족합니다.

2.4롤 성형 기술의 발전:

• 역사적 발전:
  롤 성형의 기원은 장인들이 수작업으로 금속을 성형하던 고대 시대로 거슬러 올라갑니다. 롤 성형 기계가 산업적으로 처음 사용된 것은 18세기 산업 혁명 당시, 주로 금속 지붕 생산에 사용되었습니다. 지속적인 발전으로 기계의 설계와 기능이 크게 개선되어 생산량과 정확도가 모두 향상되었습니다.
• 롤 성형 및 소재 분야의 최신 발전:
  오늘날의 롤포밍 기술은 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 제조(CAM)를 활용하여 생산 정밀도와 속도를 향상시킵니다. 자동화와 로봇 기술은 효율성을 더욱 향상시키고, 수작업을 최소화하며, 생산 능력을 확장했습니다.

3.0롤포밍 머신의 작업 흐름

롤 포밍 머신은 롤러, 다이, 펀칭, 절단 등 여러 단계를 거쳐 금속판이나 코일을 원하는 형상으로 성형합니다. 이 연속 공정은 원자재 투입부터 최종 제품 생산까지 아우릅니다. 각 단계에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

3.1전처리 단계

• 수동적인 디코일러: 원자재 코일은 수동 디코일러를 통해 풀려 생산 라인에서 추가 가공이 용이해집니다.
• 스트레이트너: 금속 스트립은 롤 성형 시스템에 들어가기 전에 곡률을 제거하고 평탄성을 보장하기 위해 곧게 펴집니다.
• 서보 피더: 서보 피더는 판금을 성형 기계에 정확하게 공급하여 지속적인 작업 흐름과 치수 정확성을 보장합니다.

3.2성형 공정

• 롤 성형기: 판금은 롤 성형기로 들어가 여러 개의 롤러 스테이션을 통과합니다. 각 롤러 세트는 재료를 점진적으로 굽히거나 압축하여 원하는 형상을 만듭니다. 공구강 롤은 점진적인 변형을 통해 재료를 지속적으로 성형합니다.
• 성형 다이의 역할: 롤 성형기의 다이는 필요한 형상을 점진적으로 정의합니다. 각 롤러 세트의 구성은 두께, 경도 및 소재 종류에 따라 맞춤 제작됩니다. 성형이 복잡해질수록 굽힘 또는 접힘 요건을 충족하기 위해 더 많은 롤러 스탠드 또는 다이가 사용됩니다.

3.32차 작업(후성형 가공)

1차 롤 성형 후, 일반적으로 2차 공정을 적용하여 공차를 더욱 정밀하게 하거나 기능을 향상시킵니다. 일반적인 작업은 다음과 같습니다.

• 자동 펀칭
• 슬로팅
• 레이저 커팅
• TIG 용접
• 엄격한 공차 하에서 정밀 성형
• 프로필 교정
• 하드웨어 삽입
• 소규모 조립

이러한 공정은 인라인(절단 직후)으로 통합되거나 전용 작업장에서 오프라인으로 수행될 수 있습니다. 이를 통해 롤 성형 부품의 다재다능성이 향상되어 건설, 운송, 태양 에너지 및 산업 장비 분야의 엄격한 산업 표준을 준수할 수 있습니다.

일반적인 2차 프로세스

• 펀칭
  펀칭은 성형 전 또는 후에 이루어질 수 있습니다. 성형 전 펀칭은 성형 난이도를 높이고, 성형 후 펀칭은 비용을 증가시킬 수 있습니다. 공정 순서는 생산 요구에 따라 최적화되어야 합니다.
• 유압 절단
  롤 성형 후, 소재를 길이에 맞춰 절단할 수 있습니다. 절단 위치는 최종 형상과 제품 품질에 중요한 영향을 미칩니다.

3.4다이 냉각 및 조정

고속 압연은 성형 과정에서 열을 발생시켜 소재의 형상에 영향을 미칠 수 있습니다. 금형 및 소재의 온도를 조절하기 위해 건식 냉각 또는 오버플로우 냉각과 같은 냉각 시스템이 사용됩니다. 각 방법은 장단점이 있으므로 생산 요건에 따라 적합한 방법을 선택합니다.

3.5절단 전과 절단 후 비교

프로세스	미리 잘라진	포스트컷
장점	– 값비싼 커팅 다이가 필요 없습니다.	– 생산성 증가, 재료 걸림 감소
	– 버 없는 끝부분	– 버 감소로 더 나은 부품 제어
	– 유지 보수 비용이 낮고 조작이 간편함	– 2~3인치까지의 짧은 부품 생산 가능
		– 끝단 변형 제거
단점	– 특히 더 깊은 섹션의 플레어 끝	– 절단 장비 및 다이 비용이 더 높습니다.
	– 더 많은 형성 스테이션이 필요하므로 비용이 증가합니다.	– 유지 관리 요구 사항 증가
	– 짧은 부품을 형성하는 것이 어렵고 변형되기 쉽습니다.	– 가능한 끝 변형 또는 거칠기

3.6결함 수정 및 조정

롤 성형은 굽힘, 휘어짐, 또는 뒤틀림 결함을 유발할 수 있습니다. 교정기는 성형 과정에서 누적된 응력을 보상하여 생산 과정에서 이러한 변형을 교정할 수 있습니다.

3.7안전 및 운영 프로토콜

롤포밍기의 높은 작동 속도로 인해 운영 안전이 매우 중요합니다. 주요 조치는 다음과 같습니다.

• 운전자 안전 교육
• 보호 장치(예: 안전 가드) 설치
• 정기적인 장비 유지 관리 및 검사
• 다이 교체 및 기계 조정 시 특별한 주의가 필요합니다.

이러한 관행은 안전하고 효율적이며 지속적인 운영을 보장합니다.

3.8롤 포밍 다이 시스템: 래프트 툴링

래프트 툴링 시스템에서는 다이가 샤프트에 장착되고 각 성형 단계에 맞춰 미리 설정됩니다. 전체 다이 래프트를 교체하면 프로파일 전환이 간소화되어 설정 시간과 비용이 크게 절감됩니다.

장점:

• 툴링 교체 오류를 최소화합니다.
• 빠른 다이 교체가 가능합니다(일반적으로 30~45분 이내)
• 주문형 프로필 전환으로 생산 유연성 향상

3.9롤 성형 라인 워크플로우 완료

각 생산 라인은 정밀하게 배치되고 고도로 통합된 일련의 스테이션으로 구성되어 있으며, 시트 소재를 순차적으로 처리합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 코일 언코일러
• 엣지 가이드 또는 사이드 롤러
• 펀치 프레스 전(해당되는 경우)
• 롤포밍 머신 본체
• 프로필 교정기
• 컷오프 프레스

시트가 라인을 통과하면서 각 롤러 세트는 미세하고 연속적인 굽힘을 발생시킵니다. 단면 형상은 스테이션을 통과할 때마다 점진적으로 변화합니다. 복잡한 형상은 더 많은 성형 단계와 롤러 스탠드가 필요합니다.

최종 단계에서 스트립은 절단 프레스에 들어가 단일 절단 다이 세트를 사용하여 길이에 맞게 다듬어집니다. 툴링 변경 없이 다양한 제품 길이를 구현할 수 있습니다. 용접이나 펀칭과 같은 추가적인 인라인 공정도 통합될 수 있습니다.

성형된 제품은 배출 스테이션으로 이송되며, 작업자는 이곳에서 간단한 검사를 수행할 수 있습니다. 성형 공정은 깨끗하고 연속적이기 때문에 일반적으로 대대적인 표면 처리가 필요하지 않습니다.

4.0롤 성형 기계의 핵심 구성 요소

롤포밍 머신의 주요 구성 요소를 이해하면 제조업체가 장비를 보다 효과적으로 운영하고 유지 관리하는 데 도움이 되며, 결과적으로 생산 효율성과 제품 품질을 개선할 수 있습니다.

4.3구동 시스템

구동 시스템은 판금을 기계 내부에서 안정적으로 이동시키는 데 필요한 동력과 제어력을 제공합니다. 일반적인 구동 유형에는 기계식, 유압식, 서보 시스템이 있습니다.

• 기계식 구동:
  동력은 기어, 체인 또는 벨트를 통해 전달됩니다. 이러한 방식은 신뢰성과 비용 효율성이 뛰어나지만 생산 속도와 정밀도 측면에서 제한적일 수 있습니다.
• 유압 구동:
  유압 동력을 전달에 사용하므로 강력한 힘과 안정적인 제어가 필요한 중장비 작업에 이상적입니다.
• 서보 드라이브:
  고속 및 고정밀 모션 제어를 제공하는 전자 모터로 구동됩니다. 이 시스템은 복잡한 프로파일 생산에 적합하며, 일괄 생산 시 높은 반복성을 보장합니다.

5.0롤 성형기의 설치 및 작동

롤포밍기의 적절한 설치 및 작동은 고품질 생산과 기계 안정성을 보장하는 데 필수적입니다. 다음은 기계 설치, 작동 및 안전 예방 조치의 주요 단계를 간략하게 설명합니다.

5.1롤포밍 머신 생산 설정

롤포밍기 설치는 생산 과정에서 원하는 품질의 성형 프로파일을 확보하는 데 중요한 단계입니다. 이 과정에는 일반적으로 툴링 준비, 롤러 스탠드 조정, 그리고 목표 프로파일의 특정 요건을 충족하기 위한 기계 보정이 포함됩니다.

1. 정렬 및 교정

설치 중에는 정밀한 정렬과 보정이 매우 중요합니다. 작업자는 금속 스트립이 기계를 부드럽고 고르게 통과하도록 롤러 스탠드, 가이드 레일, 툴링을 신중하게 정렬해야 합니다. 약간의 정렬 오류라도 프로파일 정확도, 표면 조도 및 전반적인 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 기계 구성

작업자는 라인 속도, 이송 속도, 절삭 메커니즘 등의 기계 설정을 필요한 생산 매개변수에 맞게 구성해야 합니다. 생산 효율과 프로파일 품질을 최적화하려면 적절한 기계 보정이 필수적입니다.

5.2기계 작동

실제 생산 과정에서 롤포밍 머신을 작동하려면 속도 및 소재 공급과 같은 주요 매개변수를 관리해야 합니다. 작업자는 성형 공정을 지속적으로 모니터링하고 안정적인 작동을 유지하기 위해 적시에 조정해야 합니다.

1. 속도 제어

롤 성형 작업에서 기계 속도 제어는 핵심 요소입니다. 속도는 제품 품질, 생산 처리량, 그리고 에너지 소비에 직접적인 영향을 미칩니다. 작업자는 최적의 생산 흐름을 유지하기 위해 속도를 정밀하게 조절해야 합니다.

2. 사료 조절

안정적인 성형 결과를 얻으려면 일관되고 균일한 재료 공급이 필수적입니다. 부적절한 공급은 재료 걸림이나 일관되지 않은 프로파일로 이어질 수 있습니다. 작업자는 공급 시스템을 주의 깊게 모니터링하고 문제가 발생하면 해결해야 합니다.

3. 모니터링 및 조정

생산 공정 전반에 걸쳐 작업자는 기계 성능을 모니터링하여 재료 공급 오류, 공구 마모 또는 기타 이상 징후를 살펴야 합니다. 이상 징후가 감지되면 즉시 조정하거나 가동을 중단하여 제품 결함을 방지해야 합니다.

6.0롤 성형 작업의 안전 고려 사항

롤포밍 장비를 작동할 때는 안전이 무엇보다 중요합니다. 작업자는 엄격한 안전 수칙을 준수하고 사고나 부상 위험을 최소화하기 위해 필요한 예방 조치를 취해야 합니다.

• 개인 보호 장비(PPE)

작업자는 기계 작동 중 개인 안전을 보장하기 위해 안전화, 장갑, 보호 안경 등 적절한 PPE를 착용해야 합니다.

• 안전 운영 절차

모든 작업자는 롤포밍 장비에 대한 종합적인 안전 교육을 받아야 합니다. 여기에는 일반적인 위험 요소 파악, 비상 정지 수행, 장비 고장 해결을 통해 예상치 못한 상황에 신속하게 대처하는 것이 포함됩니다.

• 장비 안전 검사

롤 성형기의 정기적인 유지관리 및 점검은 필수적입니다. 안전한 작동 환경을 유지하기 위해서는 보호대, 비상 정지 버튼, 인터록 시스템을 포함한 모든 안전 장치가 제대로 작동해야 합니다.

• 직장 안전 관리

작업자는 기계 주변의 위험 요소에 대해 항상 경계해야 합니다. 작동 중에는 기계의 움직이는 부품이나 개방된 부분에 너무 가까이 서지 마십시오.

7.0롤 성형 기계의 일반적인 유형(응용 분야 및 제품 유형별)

범주	롤 포밍 머신 유형	응용 프로그램 시나리오
구조 건물	– 바닥 데크 롤 성형기 – 경량 용골 롤 성형기	철골구조 건물, 바닥 지지 시스템, 현수 천장
클래딩 및 루핑	– 벽 패널 롤 성형기 – 샌드위치 패널 롤 성형 라인	산업용 건물, 주거용 클래딩, 냉장 보관실
문과 프레임	– 롤러 셔터 도어 성형기 – 도어 프레임 롤 성형기	상업용 셔터 도어, 강철 도어 프레임 및 케이싱
운송	– 고속도로 가드레일 롤포밍기 – 트럭 차체 패널 성형기	고속도로 안전 장벽, 트럭 및 트레일러 측면 패널
배관 시스템	– 튜브 밀 라인(사각형/직사각형 파이프) – 빗물 배수관 성형기	건설용 배수, 철구조물용 배관 시스템
보관 랙	– 랙킹 업라이트 롤 포밍 머신 – 빔/브라켓 롤포밍 머신	창고 선반 및 보관 시스템
태양광 설치	– 태양광 장착 브래킷 롤 성형기	PV 장착 구조, U/C/Z 프로파일 지지대
케이블 관리	– 케이블 트레이 롤 성형기 – 케이블 트렁킹 롤 성형기	전기 설비, 전선 관리 시스템
사용자 정의 프로필	– 맞춤형 프로파일 롤 성형기	고객 도면 및 사양에 따른 맞춤형 단면

8.0왜 롤포밍을 선택해야 할까요?

롤 성형은 복잡한 금속 제조 공정이지만, 특정 생산 조건에서 특히 가치 있는 고유한 장점을 제공합니다. 다음과 같은 상황에서 탁월한 비용 효율성과 생산 이점을 제공합니다.

8.1대량 생산

일반적으로 10,000개 이상의 부품이 소요되는 대규모 주문의 경우, 롤 성형은 가장 비용 효율적인 제조 방식입니다. 설계 및 생산 공정의 반복성이 높을 때, 롤 성형의 효율성과 자동화는 단위당 비용을 크게 절감합니다.

8.2복잡한 금속 디자인

금속 채널 설계에 복잡한 굽힘, 구멍, 노치, 녹아웃, 라벨링, 스탬핑 또는 엠보싱롤 성형은 이러한 기능을 인라인 방식으로 직접 통합할 수 있습니다. 따라서 추가적인 보조 공정이나 작업 공간이 필요 없으므로, 처리량 저하 없이 복잡한 형상 및 기능적 요구 사항을 충족하는 데 이상적입니다.

결론

롤 성형은 초기 투자 비용이 높고 정밀한 셋업이 필요하지만, 대량 생산 및 복잡한 금속 부품 생산에 탁월한 이점을 제공합니다. 대량의 반복 가능한 주문이나 정교한 형상의 부품 생산 시, 롤 성형은 효율적이고 경제적인 솔루션을 제공합니다.

9.0롤포밍의 장점

• 저비용 생산
  롤포밍은 소재 활용도를 극대화하고 2차 가공 필요성을 최소화하여 자재 및 인건비를 크게 절감합니다. 또한, 이 장비는 다양한 플랜지 폭을 수용할 수 있어 비용 효율성이 더욱 향상됩니다.
• 높은 생산 효율성
  연속적이고 고속 작업을 위해 설계된 롤 포밍은 가동 중단 시간과 재료 낭비를 크게 줄여 전반적인 생산 효율을 크게 향상시킵니다. 특히 대량 생산에 적합합니다.
• 강력한 사용자 정의 및 복잡한 프로필 기능
  롤포밍은 표준 프로파일 외에도 복잡한 단면과 맞춤형 디자인을 제작할 수 있습니다. 특정 치수 및 기능적 요구 사항을 충족하는 데 이상적이므로 비표준 프로파일 제작에 선호되는 선택입니다.
• 높은 처리량
  롤포밍은 매우 높은 생산 속도를 제공하므로 건식벽체 스터드, 금속 천장 패널, 롤링 셔터, 튜빙, 케이블 트레이, 선반 시스템, 금속 가구, 루버, 태양광 패널 프레임과 같은 제품의 대량 생산에 널리 사용됩니다.
• 뛰어난 소재 다용성
  이 공정은 기존 DX51 강철부터 S390과 같은 고강도 강철까지 광범위한 소재를 처리할 수 있어 다양한 산업 응용 분야와 프로젝트 요구 사항에 적합합니다.
• 낮은 에너지 소비
  롤 성형은 압출과 달리 금속 가열이 필요 없는 냉간 성형 공정입니다. 이는 에너지 소비를 줄일 뿐만 아니라 최종 제품의 강도와 내구성을 향상시킵니다.
• 현대 기술 지원
  롤 포밍은 코일 펀칭, 인라인 천공, 레이저 절단과 같은 최신 제조 기술과 완벽하게 통합될 수 있습니다. 이를 통해 자동화와 유연성이 향상되며, 필터 프레임, 방화 댐퍼, 모듈형 구조물, 경량 철골(LSF) 시스템 생산에 널리 적용됩니다.

10.0롤포밍 머신의 응용 분야

뛰어난 생산 효율성, 높은 정밀도, 우수한 재료 활용도를 갖춘 롤 성형 기계는 현대 제조에 있어서 기본적이고 필수적인 공정이 되었습니다.

10.1주요 적용 분야

• 건설 산업
  롤 성형 기계는 건설 부문에서 중요한 역할을 하며, 주로 지붕 패널, 벽 패널, 퍼린, 기둥 및 기타 구조적 구성 요소를 생산합니다.
• 자동차 산업
  자동차 제조에서 롤 성형 기계는 루프 레일, 도어 빔, 범퍼, 섀시 강화재와 같은 핵심 구성품을 생산하는 데 사용됩니다.
• 창고 및 랙킹
  공장, 소매점, 대형 창고의 금속 랙 및 선반 시스템은 안정적이고 내구성 있는 금속 구조물을 필요로 합니다. 롤포밍 머신은 뛰어난 하중 지지력과 안정성을 갖춘 랙 지지대와 프레임을 생산합니다.
• 태양 에너지 산업
  청정 에너지의 부상에 따라 태양광 패널은 안정적이고 내구성 있는 설치 구조물이 필요합니다. 이러한 구조물은 일반적으로 롤 성형기로 제작된 프로파일로 제작되어 태양광 패널을 위한 안정적이고 견고한 기초를 제공합니다.
• 운송 장비
  트레일러에서 버스, 고속도로 가드레일에서 도로 차단기까지 섀시 레일, 측면 패널, 구조 부품 등 많은 운송 장비 구성품이 롤 성형을 사용하여 제조됩니다.
• 농업 장비
  롤 성형은 농업 분야에서 곡물 저장고, 사일로, 울타리, 농장 기초 구조물 등에 사용되는 균일한 금속 소재를 대량으로 생산하는 데 널리 사용됩니다. 이 공정은 대규모 농업 기반 시설에 매우 적합합니다.

참고문헌

https://www.iqsdirectory.com/articles/roll-forming.html

www.thefabricator.com/thefabricator/article/rollforming/understanding-metal-roll-forming-and-its-tooling

https://en.wikipedia.org/wiki/Roll_forming