대부분의 포탄은 비행 중 공기저항 최소화 및 비행 안정성을 위하여 앞이 뾰족한 유선형의 형태(Ogive 형상)를 가지고 있다. 국내에서 생산되는 탄약의 Ogive 부의 형상 제작 방법은 대부분 소성가공 공법인 Press Nosing 공법을 적용하고 있음
이 Press Nosing 공법은 Fig. 1에서 보는바와 같이 Press로 금형에 맞게 찍어내어 뾰족하게 형상을 만듬
장점은 후가공이 소요되지 않기 때문에 가공비 절감이 가능하며, 소재 손실을 최소화 할 수 있음
단점은 소성가공 한계가 낮아 1회 Nosing으로 외경이 50 %이상 수축시 키는 경우 미성형 또는 파열, 표면 뜯김과 같은 불량이 높게 발생함. 가령 155mm짜리 원통을 프레스로 77mm까지 한꺼번에 줄이는 경우 그런 성형불량이 생길 수가 있음.
때문에 K307 탄체와 같이 단면감소율이 높은 제품의 경우 프레스로 찍기전에 성형이 잘되도록 모재를 말랑말랑하게 만들어 줄 필요가 있음.그래서 프레스로 찍기전에 금속을 가열한 후 금속의 물성을 약화시킨 상태에서 프레스로 찍어냄. 이걸 소둔이라고 함. 그 외에도 공정 전, 후 윤활 공정도 들어가야함
그래서 이런 부수적인 공정을 줄여서 생산비용을 줄이기 위해서 Rotary Swaging 공법을 이 포탄 제조에 사용하기 위해 검토하였음.
이 공법은 예전 다산 총열 얘기 나올 때 나왔던 공법임. 2만발 수명보장하는 총열을 만들 수 있는 설비라고 군갤에서도 몇번 얘기나왔었지. 그 이후 S&T도 스웨이징 설비 도입했다지. 아래는 해당 공법의 원리니까 참고하셈
설비비가 저렴하고 구조가 간단하기 때문에 비숙련자의 작업이 용이
원소재의 칩 발생이 거의 없기 때문에 소재의 절감 효과가 큼
소둔 공정 불필요
윤활이 필요 없으므로 윤활제 미사용에 따른 친환경적인 이점이 있음
현재 적용되고 있는 Press nosing의 16개 공정에서 3개 공정으로 축소
생산 비용 절감 및 공정 관리 상의 이점
단면 변화율의 경우 최대 80 %이상으로 가공성이 매우 유리
그래서 ¼ 축소 모형으로. Swaging 성형 전, 후 및 시료의 단면감소율에 따른 경도의 변화, 소재의 두께 변화량, 금속학적 성형조직 등이 어떠한 경향으로 나타나는지를 평가하였음.
우리가 얼핏 보기엔 아주 단순해 보이는 공법이지만 소재의 장입 이송속도, 스핀들의 회전수, 소재의 회전여부, 회전속도, 금형의 테이퍼, 금형의 클리어런스 등등 우리가 알 수 없는 많은 인자들이 그 성형성을 좌우하고 있음.
스웨이징 공법이 성형성 좋은 편이라고 해도 단면감소율이 큰 K307 탄체는 단 한번에 최종 요구 치수까지 소성가공이 어려움. 그래서 1차 Swaging(Ø27.5), 2차 Swaging(Ø19.0) 2회에 걸쳐 2차 소성가공을 실시하였음. 그래서 아래 2가지형태로 나누어 시험하였음
1) 1차 Swaging 후 바로 2차 Swaging으로 완료하는 방법
2) 1차 Swaging 후 공정소둔을 실시하고 2차 Swaging으로 완료하는 방법
그래서 금속 튜브를 실제 가공에 들어감 현재의 K307은 단면감소율이 75% 정도임
일단 성형품 치수 검토결과는 양호하였음. Nose 끝 부분의 탄체 신관나사 가공 부위의 내경이 요구치수를 만족함을 확인하였다.
다만 단면감소율 75%에서는 크랙이 발생하지는 않았지만 가공한계를 알아내기 위해서 단면 감소율을 76%로 더 높히자 크랙이 발생함. 즉 75%의 단면감소율이면 거의 크랙이 발생 임계치로 알려짐.
중간에 소둔공정을 거치면 성형한계는 더 높아질 것으로 기대되지만 그렇게 되면 생산비용절감이라는 본목적과 배치되기 때문에 딜레마임
어차피 성형을 좌우하는 다른 인자들이 있으니까 아마 좀 더 연구하면 소둔공정을 쓰지않고도 성형한계를 좀 더 높힐 수도 있다고 긍정적으로 생각해보고 있음.
혹시나 해서 포탄생산에 이 공법이 쓰이냐 해서 찾아봤는데 우연히 아래 동영상을 찾았네
122mm 포탄 생산에 쓰이고 있음. 이미 포탄 생산공정에 쓰이고 있는 만큼 곧 155mm생산에도 적용할 수 있을 거라고 봄
작성일 : 23-04-23 17:43
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