금속의 가공에는 냉간가공과 열간가공의 두 가지가 있다. 금속은 고유의 재결정을 일으키는 온도가 있어서 그 온도 이하의 비교적 저온도에서 하는 가공을 냉간가공 또는 상온가공 이라 한다.
재결정 온도 이상의 높은 온도 영역에서 하는 가공을 열간가공이라 하며, 금속을 비롯한 고체는 일정한 함에 의해 변형되며 원래대로 돌아가지 않는 성질인 소성이 있다는 점을 이용한 가공 방법을 소성가공이라 하며 일반적으로 프레스 가공이라 한다.
금속은 가열하면 열팽창을 일으키며 변형되기 때문에 가능한 냉간가공으로 하고, 가공물의 재질의 경도가 높은 경우 열간 가공을 이용한다.
또한, 소성가공의 종류로는 프레스 외 볼트나 너트의 제조에 이용하는 단조, 선재나 파이프 가공에 이용하는 압출, 와이어 드로잉, 인발, 판재를 구면으로 만드는 드로잉, 판 스프링 등을 만드는 구부림, 리벳으로 가공물을 고정하는 접합, 판재를 절단하는 전단 등이 있다.
소성가공에서 크게는 수만 톤에 이르는 힘을 가공물에 가하여 가공할 수 있는데 사전 가공물의 재질에 따라 정확히 판단하여 변형에 필요한 최소한의 힘과 마찰력 등을 미리 검토해야 한다. 또한 소성가공과 함께 가공물이 늘어나는 등 변형이나 파손이 발생할 수 있으므로 구부리거나 조일 때 가공물의 가공 한계를 파악하는 것도 중요하다. 그 외 소성가공을 할 때는 가공물이 가능한 손상되지 않도록 가공하는 힘을 줄이는 대책도 필요하다.
냉간가공 (Cold Working)
금속재료 중 Fe, Cu 등 냉간가공 시 소성변형에 대한 저항이 커져서 가공 경화를 일으킨다. 경화되는 정도는 가공도에 따라 증가된다. 냉간가공을 하면 금속의 기계적 성절이 변화하면 그 영향은 인장강도, 항복점, 탄성 한계, 경도 등 성질은 점차 증가되고, 연신율, 단면 수축률 등은 반대로 감소한다.
냉간 가공 시 가공면이 깔끔하고 정밀한 형상이 되지만 가공에 큰 힘이 필요하게 된다. 재료에 변형이 크게 되고 경화가 진행됨에 따라 재료의 변형 능력은 점차 감소되어 나중에는 파괴되기 때문에 파괴 전 재결정 온도 이상 온도로 풀림 하여 내부 변형 및 변형응력을 제거 시킨 후 다시 가공 변형하는 과정이 필요하다.
일반적으로 금속은 가공 작용에 의해 결정립이 비틀어지거나 일그러지는 이것을 적당한 온도로 가열하면 내부 응력이 제거 이완이 되며, 응력이 없는 새로운 결정립 핵이 생성되어 점차 성장하여 새로운 결정립이 된다.
내부응력 이완으로 성질 회복
냉간가공에 의해 내부 변형을 생기게 한 결정립이 가열에 의해 변형이 소실되고 성질이 회복되는 단계
재결정
결정립 중에서 새로운 결정핵이 생기고 이것이 결정립이 되며 변형된 결정립이 소멸되는 단계
결정입자의 성장
새로운 결정립이 크게 성장하는 단계
열간가공 (Hot Working)
금속의 재결정 온도 이상에서 하는 고온 가공으로서, 변형과 재결정이 동시에 생기게 되어 가공이 진행되어도 가공성을 상실하지 않는다. 재결정에 의한 연화 속도는 가공 경화 속도보다 크기 때문에 냉간가공과는 달리 짧은 시간에 강력한 가공을 할 수 있다. 열간가공 할 때 재료를 균일하게 가열하고, 또한 소성변형은 가공이 용이하고 안전한 온도 범위에서 진행되어야 한다.
열간가공된 제품은 냉간가공에 의한 제푸에 비해 조직 및 성질의 균일성이 좋지만 표면이 산화되어 변질하기 쉽고, 온도 분포가 불균일하게 되어 냉각할 때 치수 변화가 많아진다. 따라서 열간가공 후 다시 냉간가공하거나 풀림 처리하는 과정이 필요하다.
