스프링백

재료에 하중을 가하여 변형시킨 후 하중을 제거하면 변형된 모양을 영구히 보존하려는 성질(소성)과 초기 형상으로 복원하려는 성질(탄성)의 상호작용에 의해 최종 변형이 결정된다. 스프링백(Spring back)은 소성변형이 일어났지만 원래의 상태로 되돌아가려는 현상이다. 굽힙 가공의 경우 안쪽에는 압축응력, 바깥쪽에는 인장응력이 작용하는데 스프링백이 심하게 일어나는 경향을 보인다.

스프링백 발생인자

스프링백 크기는 원래의 이상적인 굽힘각도와 실제 제품의 굽힘각도 차로 표현한다. 스프링백은 변형이 일어난 크기로 인해 각 부품의 조립과 밀접한 관계가 있으므로 부품 설계시 반드시 검토해야 할 필수사항이다. 스프링백에 영향을 미치는 인자는 다음과 같다.

• 경도가 클수록 스프링백이 커진다. 경도가 크면 변형에 대한 저항성이 크다.
• 두께가 얇을수록 스프링백이 커진다. 변형이 발생한 두꺼운 재료는 원래 상태로 되돌아가기 어렵다.
• 굽힘 반경이 클수록 스프링백이 커진다.
• 굽힘 각도가 작을수록 스프링백이 커진다.
• 탄성계수가 작을수록 스프링백이 커진다. 탄성계수는 응력-변형율 곡선에서 탄성구간 직선의 기울기이다. 항복강도가 동일할 때 기울기가 작으면 스프링백이 크다. 탄성계수가 큰 재료는 스프링백이 작아서 안정성을 요구하는 구조물에 적합하다.
• 항복강도가 클수록 스프링백이 커진다. 탄성계수(기울기)가 동일할 때 높은 항복강도를 지닌 재료의 스프링백이 더 크다.
• 탄성한계가 클수록 스프링백이 커진다. 탄성한계는 하중을 제거했을 때 원래 상태로 돌아갈 수 없는 최대 응력이다. 탄성한계가 크면 탄성범위가 넓어지기 때문에 스프링백이 두드러지게 나타난다.

스프링백 완화대책

스프링백을 보정하기 위해서는 부품 기능을 저해하지 않는 범위 안에서 경도가 작은 소재를 선택하는 것이 좋다. 경도가 너무 높으면 풀림 열처리를 해서 재료를 연화시켜야 한다. 재료 선택 기준으로서는 두껍고, 탄성한계가 작으며 탄성계수가 크고 항복강도가 작은 소재가 유리하다.

예상되는 스프링백 크기만큼 굽힘각을 더 주는 오버벤딩(Over bending) 성형은 최종 제품의 형상동결성과 치수정확도를 향상시켜 준다. 재료에 강한 압력을 주어 굽힘응력을 압축응력으로 바꾸는 스퀴징(Sqeezing)도 스프링백을 완화시키는 방법이다.