굽힘 허용량이란?
굽힘 허용량(Bend Allowance, BA)은 판금이 굽혀질 때 중립축이 곡선 구간을 따라 이동하는 길이를 말합니다. 금속을 절곡하면 바깥쪽 표면은 늘어나고 안쪽 표면은 압축되는데, 그 사이 어딘가에 길이가 변하지 않는 중립축이 존재합니다. 이 굽힘 허용량을 알면 작업자가 정확한 전개 길이(블랭크 길이)를 산출할 수 있어, 완성된 부품이 원하는 치수로 정확히 나오게 됩니다.
계산기 사용 방법
네 가지 값을 입력하세요. 굽힘 각도(도, °), 안쪽 굽힘 반경, 소재 두께, 그리고 K-팩터입니다. K-팩터(보통 0.3~0.5)는 중립축이 소재 두께의 어느 비율 지점에 위치하는지를 나타냅니다. 계산 버튼을 누르면 굽힘 허용량이 밀리미터(mm) 단위로 표시되며, 참고용으로 유효 중립축 반경(\(R + K \cdot t\))도 함께 확인할 수 있습니다.
공식 설명
공식은 다음과 같습니다.
$$BA = \frac{\pi}{180} \times \text{Angle} \times \left( \text{Radius} + \text{K-Factor} \times \text{Thickness} \right)$$\(\frac{\pi}{180} \times A\) 항은 굽힘 각도를 도(°)에서 라디안으로 변환합니다. 이렇게 변환한 라디안 각도에 중립축 반경(\(R + K \cdot t\))을 곱하면 금속이 굽힘 구간을 따라 이동하는 호의 길이, 즉 굽힘 허용량이 나옵니다.
계산 예시
안쪽 반경 3 mm, 두께 2 mm, K-팩터 0.33인 부품을 90°로 굽힌다고 가정해 봅시다. 중립축 반경은 \(3 + 0.33 \times 2 = 3.66\) mm 입니다.
$$BA = \frac{\pi}{180} \times 90 \times 3.66 = \frac{\pi}{2} \times 3.66 \approx 5.749 \text{ mm}$$가 됩니다.
재료 및 반경별 K-요소 조회표
K-요소는 중립축이 두께 \(t\)의 분수로 재료 내 어디에 위치하는지를 나타냅니다. 항상 0에서 0.5 사이이며, 내부 굽힘 반경이 두께에 상대적으로 증가하면 바깥쪽(0.5 방향)으로 이동합니다. 더 타이트한 반경은 내부 섬유를 더 많이 압축하고 중립축을 안쪽으로 끌어당기므로 \(K\)는 더 작습니다. 부드러운(어닐링된) 템퍼는 더 날카로운 굽힘을 견디며 같은 반경에서 경질 템퍼보다 약간 높은 K-요소를 향하는 경향이 있습니다.
| 재료 (일반적 템퍼) | R < t (타이트 굽힘) |
R ≈ t | R > 2t (넉넉한 굽힘) |
|---|---|---|---|
| 연(저탄소) 강철 (부드러움) | 0.33 | 0.38 | 0.42–0.45 |
| 연강 (경질/냉간압연) | 0.30 | 0.35 | 0.40–0.43 |
| 스테인리스강 (어닐링됨) | 0.30 | 0.35 | 0.40–0.45 |
| 스테인리스강 (경질) | 0.28 | 0.33 | 0.38–0.42 |
| 알루미늄 (부드러움 / 3003-O, 5052-O) | 0.33 | 0.38 | 0.43–0.46 |
| 알루미늄 (경질 / 6061-T6) | 0.30 | 0.35 | 0.40–0.43 |
| 구리/황동 (부드러움) | 0.33 | 0.38 | 0.43–0.45 |
이들은 실용적인 시작값입니다. 생산을 위한 가장 신뢰할 수 있는 K-요소는 자신의 재료에서 자신의 프레스로 시험 굽힘으로부터 역계산한 것입니다. 일반적인 공기 굽힘의 일반적 기본값은 \(K \approx 0.40\to0.45\)이고, 보텀잉과 코이닝은 내부 반경이 더 타이트하게 강제되므로 값을 낮춥니다.
작업 검사: 2 mm 판재에서 내부 반경 2 mm (R ≈ t)이고 \(K = 0.38\)인 90° 굽힘의 경우, 굽힘 여유는 \(BA = \frac{\pi}{180}\times 90\times(2 + 0.38\times 2) = \) 4.335 mm로 굽힘에서 소비되는 재료입니다.
주요 용어 및 변수
- 굽힘 여유 (BA)
- 굽힘을 통한 중립축의 호 길이 — 즉, 굽힘을 형성하는 데 소비되는 실제 재료 길이입니다. 다리의 평면 길이에 더해져 총 평면(공백) 길이를 얻습니다. 여기서는 \(BA = \frac{\pi}{180}\times \text{각도}\times(R + K\,t)\)로 계산됩니다.
- K-요소 (K)
- 내부 표면에서 중립축까지의 거리를 재료 두께 \(t\)로 나눈 비율입니다. 0에서 0.5 사이의 범위이며 중립축이 굽힘의 내부로 얼마나 이동했는지를 정량화합니다.
- 중립축
- 구부려진 재료 내의 평면으로, 늘어나지도 (외부 섬유) 압축되지도 (내부 섬유) 않으므로, 형성 중에 길이가 변하지 않습니다. 그 위치는 K-요소로 정의됩니다.
- 내부 반경 (R)
- 굽힘의 오목한 (내부) 면에서 측정된 반경입니다. 펀치 팁 반경, 다이 개방 및 재료의 스프링백으로 결정됩니다.
- 굽힘 각도
- 재료를 굽힌 각도로, 포함 각도의 여각으로 측정됩니다 — L자로 접힌 평면 판재는 90° 굽힘입니다. 이는 호 길이 공식에서 사용되는 스윕 각도입니다.
- 평면/공백 길이
- 굽힘 전 평면 판재의 총 전개 길이로, 평면 다리 길이의 합에 각 굽힘의 굽힘 여유를 더한 것과 같습니다: \(L_{flat} = L_1 + L_2 + BA\).
- 굽힘 공제액 (BD)
- 평면 길이를 얻기 위해 외부 다리 치수의 합에서 뺀 양입니다: \(L_{flat} = (\text{외부 다리 }1 + \text{외부 다리 }2) - BD\). 이는 세트백을 통해 굽힘 여유와 관련됩니다.
- 세트백 (SB)
- 굽힘 접선에서 꼭짓점(두 외부 표면이 교차하는 지점)까지의 거리입니다. 굽힘의 경우 \(SB = \tan(\tfrac{\text{각도}}{2})\times(R + t)\)이고 \(BD = 2\,SB - BA\)입니다.
자주 묻는 질문
어떤 K-팩터를 사용해야 하나요? 연강(mild steel)의 경우 흔히 0.33을 기본값으로 사용하지만, 소재·금형·굽힘 반경에 따라 달라집니다. 정확도가 중요하다면 공급업체의 데이터나 실측 테스트 값을 확인하세요.
어떤 단위를 사용하나요? 길이 단위에 대해서는 단위에 구애받지 않습니다. 반경과 두께를 인치(inch)로 입력하면 결과도 인치로 나옵니다. 단, 각도는 항상 도(°) 단위입니다.
굽힘 허용량과 전개 길이는 어떤 관계인가요? 전개 길이 = 각 플랜지 길이의 합 + 각 굽힘의 굽힘 허용량 합입니다. 이는 굽힘 공제(Bend Deduction)와 밀접하게 연관되어 있는데, 굽힘 공제는 반대로 바깥쪽 치수의 합에서 빼서 계산합니다.
