펀칭력 계산기란?
펀칭력 계산기는 프레스가 판금에 구멍을 펀칭·피어싱·블랭킹할 때 필요한 힘을 산출해 줍니다. 이 힘을 알면 충분한 톤수를 갖춘 프레스를 선정하고, 적합한 금형을 고르며, 설비에 무리를 주거나 손상시키는 일을 막을 수 있습니다. 소재의 전단강도만 알고 있다면 어떤 연성 판재에도 적용할 수 있습니다.
사용 방법
세 가지 값을 입력하세요. 절단 둘레(잘리는 선의 전체 길이, 단위 mm — 원형 구멍이라면 \(\pi \times\) 지름), 소재 두께(mm), 그리고 소재의 전단강도(MPa, N/mm²와 동일)입니다. 계산기는 필요한 힘을 킬로뉴턴(kN), 뉴턴(N), 미터 톤힘(tf) 단위로 함께 보여 줍니다.
공식 설명
힘을 구하는 식은 다음과 같습니다.
$$F = P \times t \times \tau$$여기서 \(P\)는 둘레, \(t\)는 두께, \(\tau\)는 전단강도입니다. \(P \times t\)는 절단되는 전단면의 면적(mm²)이며, 여기에 전단강도(N/mm²)를 곱하면 뉴턴 단위의 힘이 나옵니다. 펀칭은 소재를 잡아당겨 끊는 것이 아니라 절단선을 따라 전단(剪斷)시키는 가공이므로, 인장강도가 아니라 전단강도가 올바른 물성값입니다. 대략적인 기준으로 연강(mild steel)은 약 350 MPa, 알루미늄은 약 110~170 MPa, 스테인리스강은 약 520 MPa의 전단강도를 가집니다.
계산 예시
2 mm 두께의 연강에 지름 50 mm 구멍을 펀칭하는 경우(\(\tau \approx 350\) MPa): 둘레 \(= \pi \times 50 \approx 157.08\) mm.
$$F = 157.08 \times 2 \times 350 \approx 109{,}956 \text{ N} \approx 110 \text{ kN} \approx 11.2 \text{ 톤힘}$$15톤급 프레스라면 여유 있게 처리할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
안전계수를 더해야 하나요? 네. 금형 마모, 가공경화, 마찰 등을 고려해 일반적으로 20~30%를 더해 설계합니다.
왜 인장강도가 아닌 전단강도를 쓰나요? 펀칭은 소재를 전단시켜 절단하기 때문입니다. 대부분의 금속에서 전단강도는 인장강도의 약 0.6~0.8 수준입니다.
필요한 힘을 줄일 수 있나요? 네. 펀치나 다이에 전단각(쉬어각)을 가공하면 절단이 시간차를 두고 진행되어 최대 가압력을 낮출 수 있습니다.
