맞춤형 비표준 판금 부품의 비용 분석
판금 가공에서 비용을 절감하고 수익을 높이고 싶으신가요? 오늘날과 같이 경쟁이 치열한 시장에서는 정확한 비용 계산이 생존을 위한 필수 요소입니다. 이 문서에서는 두 가지 주요 모델인 제품...
일상적인 금속 물체가 어떻게 만들어지는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 단조와 압연과 같은 전통적인 방법부터 금속 사출 성형과 선택적 레이저 용융과 같은 현대적인 혁신 기술에 이르기까지 금속 성형에 사용되는 26가지 첨단 기술을 소개합니다. 이러한 다양한 공정을 살펴봄으로써 원재료인 금속이 어떻게 산업과 일상 생활에 필요한 정밀하고 내구성 있는 부품으로 변모하는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 금속 성형의 매혹적인 세계와 현대 세계를 형성하는 기술에 대해 알아보세요.
다이캐스팅은 정밀하게 설계된 금형 캐비티를 사용하여 용융 금속에 고압을 가하여 복잡한 그물 모양에 가까운 부품을 만드는 정교한 금속 성형 공정입니다. 일반적으로 H13 또는 P20과 같은 고강도 공구강으로 제작되는 금형은 극한의 온도와 압력을 견딜 수 있도록 설계됩니다. 이러한 금형은 사출 성형에 사용되는 금형과 유사하지만 금속 가공 조건에 최적화되어 있습니다.
이 공정은 알루미늄, 아연 또는 마그네슘 합금과 같은 액체 금속을 5,000~30,000psi 범위의 압력으로 금형 캐비티에 주입하는 것으로 시작됩니다. 이 고압 사출은 복잡한 디테일과 얇은 벽면을 탁월하게 채우는 동시에 금속의 밀도와 기계적 특성을 개선합니다. 압력 하에서 빠르게 응고되어 미세한 미세 구조가 생성되므로 최종 제품의 강도와 치수 안정성이 향상됩니다.
최신 다이캐스팅 작업에는 금형 온도 제어를 위한 실시간 열화상, 다공성 최소화를 위한 진공 지원 시스템, 정밀한 금속 주입을 위한 컴퓨터 제어 샷 슬리브와 같은 첨단 기술이 통합되는 경우가 많습니다. 이러한 혁신은 부품 품질 향상, 사이클 시간 단축, 공정 효율성 향상에 기여하여 다이캐스팅은 자동차에서 가전제품에 이르기까지 다양한 산업에서 복잡한 금속 부품을 대량 생산하는 데 선호되는 방법입니다.
모래 주조는 특수하게 준비된 모래를 사용하여 금형을 만드는 다목적의 널리 사용되는 금속 성형 공정입니다. 이 공정은 금형 캐비티를 형성하는 데 사용되는 패턴(일반적으로 나무, 금속 또는 플라스틱으로 만든 원하는 부품의 복제품)으로 시작됩니다. 이 패턴은 플라스크라고 하는 두 부분으로 된 성형 상자에 넣고 응집력과 성형성을 향상시키기 위해 접착제와 혼합된 모래로 포장합니다.
금형은 패턴 제거와 후속 주조를 용이하게 하기 위해 최소 두 개의 섹션으로 만들어집니다. 코프라고 하는 상부 섹션과 드래그라고 하는 하부 섹션은 분할선을 따라 분리됩니다. 금형을 조립하기 전에 주입 통, 스프 루, 러너 및 인게이트를 포함하는 게이팅 시스템이 모래에 통합됩니다. 이 채널은 용융 금속을 금형 캐비티로 안내합니다. 또한 응고 중 금속 수축을 보정하기 위해 라이저가 추가되고 가스가 빠져나갈 수 있도록 통풍구가 만들어져 최종 주조품의 결함을 방지합니다.
금형이 준비되면 용융 금속이 게이팅 시스템을 통해 캐비티에 부어집니다. 금속은 굳어지고 냉각되는데, 이 과정은 부품의 크기와 복잡성, 사용된 금속 합금에 따라 시간이 달라질 수 있습니다. 응고 후에는 주물을 제거하기 위해 모래 주형을 분리하는데, 이 과정을 쉐이크아웃이라고 합니다. 그런 다음 주조 부품은 게이팅 시스템에서 여분의 재료를 제거하고, 잔여 모래를 제거하기 위한 샷 블라스팅, 기계적 특성을 향상시키기 위한 열처리 등의 세척 과정을 거칩니다.
모래 주조는 복잡한 형상을 주조할 수 있고, 소형 부품부터 대형 산업용 부품까지 다양한 크기의 부품을 제작할 수 있으며, 다양한 금속 합금으로 작업할 수 있는 유연성 등 여러 가지 장점이 있습니다. 하지만 각 주조에는 새로운 모래 주형이 필요하므로 대량 생산 시 생산 효율성에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 3D 프린팅 모래 주형과 컴퓨터 시뮬레이션 주형 충전 및 응고 등 모래 주조 기술의 현대적 발전은 이 오랜 전통의 금속 가공 공정의 정밀도와 효율성을 지속적으로 개선하고 있습니다.
로스트 왁스 주조라고도 하는 인베스트먼트 주조는 패턴 생성, 쉘 구축, 탈왁싱, 주조, 마감 등의 주요 단계를 포함하는 정밀 제조 공정입니다.
이 공정은 원하는 부품의 고정밀 왁스 또는 레진 패턴을 제작하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 이 패턴을 세라믹 슬러리에 반복적으로 담그고 미세한 내화 입자로 코팅하여 견고한 세라믹 쉘을 만듭니다. 각 층은 다음 적용 전에 건조되어 다층 몰드가 만들어집니다.
세라믹 쉘이 필요한 두께에 도달하면 탈왁싱 과정을 거칩니다. 몰드를 스팀 오토클레이브 또는 플래시 파이어 오븐에 넣으면 왁스가 녹아 지정된 게이트를 통해 배출되어 원래 패턴의 형상을 완벽하게 재현하는 속이 빈 세라믹 쉘이 남게 됩니다.
그런 다음 빈 세라믹 몰드를 특정 온도로 예열하여 잔류 수분을 제거하고 열 충격을 최소화합니다. 그런 다음 용융 금속(일반적으로 고성능 애플리케이션을 위한 강철, 알루미늄 또는 초합금 합금)을 게이팅 시스템을 통해 가열된 세라믹 몰드에 부어 넣습니다. 금속이 복잡한 캐비티를 채우면서 원본 패턴의 디테일을 충실하게 재현합니다.
응고 및 냉각 후 기계적 진동 또는 고압 워터 제트를 통해 세라믹 쉘을 제거하여 주조 부품을 드러냅니다. 최종 작업에는 게이팅 시스템 절단, 최적의 기계적 특성을 위한 열처리, 필요한 치수 정확도와 표면 품질을 달성하기 위한 연삭 또는 연마와 같은 표면 마감 기술이 포함될 수 있습니다.
인베스트먼트 주조는 복잡한 형상, 얇은 벽 구조, 엄격한 공차가 필요한 부품 생산에 탁월하여 항공우주, 의료 및 고성능 자동차 분야에 이상적입니다. 이 공정을 통해 다양한 합금을 주조할 수 있으며 표면 마감이 우수하여 광범위한 가공 작업의 필요성을 줄여줍니다.
다이 단조는 특수 금형과 단조 장비를 사용하여 금속 블랭크를 복잡한 고강도 부품으로 성형하는 정밀 금속 성형 공정입니다. 이 방법은 다른 제조 공정에 비해 우수한 기계적 특성, 개선된 입자 흐름, 그물 모양에 가까운 형상 기능을 제공합니다. 다이 단조는 사용되는 장비에 따라 여러 가지 범주로 분류할 수 있습니다:
다이 단조의 특수한 하위 집합인 롤 단조는 한 쌍의 역회전 다이를 사용하여 공작물을 소성 변형하는 연속 회전 단조 공정입니다. 이 방법은 차축, 샤프트, 커넥팅 로드와 같은 길쭉한 대칭형 부품을 생산하는 데 특히 효과적입니다. 롤 단조에는 여러 가지 장점이 있습니다:
단조는 일반적으로 고온에서 압축력을 사용하여 금속을 소성 변형하여 기계적 특성이 강화된 원하는 모양을 만드는 정교한 금속 성형 공정입니다. 이 공정에는 유압 프레스와 같은 특수 장비가 사용됩니다, 기계식 프레스또는 망치를 사용하여 가열된 금속 빌릿이나 프리폼에 제어된 압력을 가할 수 있습니다.
단조 공정은 오픈 다이 단조, 폐쇄 다이 단조, 정밀 단조 등 여러 가지 유형으로 분류할 수 있으며, 각 공정은 용도와 생산량에 따라 적합합니다. 단조 과정에서 금속은 입자 미세화 및 정렬을 포함한 상당한 미세 구조 변화를 겪으며 강도, 인성 및 내피로성이 향상됩니다.
단조의 주요 장점 중 하나는 주조 소재에 흔히 존재하는 다공성 및 수축 공동과 같은 내부 결함을 제거할 수 있다는 점입니다. 이 공정은 부품의 윤곽을 따라 유리한 입자 흐름 패턴을 유도하여 연속적이고 끊어지지 않는 섬유 구조를 만들어냅니다. 이러한 특성은 단조 부품의 기계적 특성을 크게 향상시켜 중량 대비 강도 비율 및 전반적인 성능 측면에서 주조 또는 가공 부품보다 우수합니다.
단조 부품은 항공우주, 자동차, 석유 및 가스, 중장비 등 다양한 산업 분야의 핵심 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 터빈 디스크, 항공기용 랜딩 기어 부품과 같은 부품은 작동 요건이 까다롭기 때문에 일반적으로 단조로 제작됩니다. 단조 공정은 높은 응력, 충격 또는 피로 하중을 받는 부품에 특히 유용하며, 신뢰성과 안전성을 위해 개선된 입자 구조와 기계적 특성이 필수적입니다.
단조는 많은 장점을 제공하지만, 초기 툴링에 상당한 투자가 필요하며 중대형 생산량에 가장 경제적이라는 점에 유의해야 합니다. 형상이 단순하거나 생산 수량이 적은 경우에는 주조, 기계 가공 또는 고급 적층 제조 기술과 같은 대체 제조 방법이 더 적합할 수 있습니다.
경우에 따라 캘린더링이라고도 하는 롤링은 한 쌍의 회전 롤러를 사용하여 금속 공작물의 두께를 줄이는 동시에 길이를 늘리고 미세 구조를 수정하는 기본적인 금속 성형 공정입니다. 이 다목적 기술은 효율성, 정밀성, 다양한 제품 생산 능력으로 인해 금속 가공 산업에서 널리 사용되고 있습니다.
이 공정은 변형 중 금속의 온도에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:
압연은 현대 제조업에서 가장 광범위하게 사용되는 금속 가공 방법으로, 생산되는 모든 금속의 90% 이상을 차지합니다. 압연이 널리 채택된 데에는 여러 가지 요인이 있습니다:
고압 다이캐스팅(HPDC)이라고도 하는 압력 주조는 빠른 금형 충전과 고압 응고를 결합한 고급 금속 성형 공정입니다. 이 기술은 용융 또는 반고체 금속 합금을 재사용 가능한 강철 금형(다이)에 고속으로 극한의 압력으로 주입하는 것입니다. 이 공정은 치수 정확도와 표면 마감이 뛰어난 복잡한 그물 모양에 가까운 부품을 생산할 수 있는 것이 특징입니다.
이 방식에서는 합금과 부품 형상에 따라 10~200MPa(1,450~29,000psi) 범위의 압력으로 액체 금속(일반적으로 알루미늄, 아연, 마그네슘 또는 구리 합금)을 다이 캐비티에 강제로 주입합니다. 40m/s(130ft/s)를 초과하는 고속 사출을 통해 응고가 시작되기 전에 복잡한 금형 디테일을 완벽하게 채울 수 있습니다. 일단 충진된 금속은 응고 공정 내내 밀리초에서 수 초에 이르는 지속적인 압력을 유지합니다.
빠른 충전과 가압 응고의 조합으로 몇 가지 주요 이점을 얻을 수 있습니다:
압력 주조는 자동차, 항공우주 및 가전 산업에서 엔진 블록, 변속기 케이스, 구조 프레임과 같은 부품을 생산하기 위해 널리 사용됩니다. 최근 이 분야에서는 더 높은 품질의 주조를 위한 진공 보조 HPDC와 재료 특성을 개선하기 위한 반고체 금속(SSM) 주조 기술이 발전하고 있습니다.
저압 주조는 제어된 저압 조건에서 정밀 금형에 용융 금속을 채우는 고급 금속 성형 공정입니다. 이 방법은 일반적으로 0.3~1.5bar 범위의 가스 압력을 사용하여 가압 용광로에서 금형 캐비티로 액체 금속을 위로 밀어 올립니다.
원래 알루미늄 합금 주조용으로 개발된 저압 주조는 이후 구리 합금, 주철 및 다양한 등급의 강철과 같은 고융점 금속을 포함하여 더 광범위한 재료를 사용할 수 있도록 발전해 왔습니다. 이러한 확장은 용광로 기술 및 금형 설계의 발전으로 촉진되어 더 나은 온도 제어와 향상된 가스 압력 조절이 가능해졌습니다.
저압 주조의 주요 장점은 다음과 같습니다:
이 공정은 특히 휠, 실린더 헤드, 엔진 블록과 같은 자동차 부품과 높은 무결성과 일관된 기계적 특성이 요구되는 산업용 펌프 하우징 및 항공우주 부품 생산에 적합합니다.
원심 주조는 용융 금속을 빠르게 회전하는 금형에 주입하는 동적 금속 성형 공정입니다. 회전으로 인해 발생하는 원심력(일반적으로 금형 직경 및 합금 특성에 따라 300-3000RPM)이 액체 금속을 금형 벽에 밀착시켜 다공성을 최소화한 균일하고 조밀한 주물을 만듭니다.
원심 주조를 위한 금형 선택은 매우 중요하며 여러 요인에 따라 달라집니다:
몰드 유형은 다음과 같습니다:
증발 패턴 주조라고도 하는 로스트 폼 주조는 정밀도와 설계 유연성을 결합한 고급 금속 주조 공정입니다. 이 기술은 원하는 최종 주물과 크기와 모양이 유사한 발포 폴리스티렌(EPS) 폼 패턴을 내화 슬러리로 코팅하여 사용합니다. 여러 개의 폼 패턴을 왁스 게이트와 러너로 조립하여 클러스터를 형성할 수 있어 생산 효율성이 향상됩니다.
이 공정은 폼 패턴 클러스터를 세라믹 슬러리로 코팅하고 건조시키는 것으로 시작됩니다. 이 내화 코팅은 금속을 주입하는 동안 캐비티 모양을 유지하고 표면 마감을 개선하기 때문에 매우 중요합니다. 그런 다음 코팅된 클러스터를 플라스크에 조심스럽게 넣고 결합되지 않은 미세 입자의 실리카 모래로 둘러싸고 진동을 통해 압축하여 적절한 지지력과 투과성을 보장합니다.
주조하는 동안 용융 금속은 제어된 진공 조건에서 금형에 부어집니다. 금속이 폼 패턴에 닿으면 폼이 기화(또는 "손실")되어 금속이 캐비티를 정확하게 채울 수 있는 통로가 만들어집니다. 세라믹 코팅은 모래 침식을 방지하고 투과성 모래를 통해 기화된 폼이 쉽게 빠져나갈 수 있도록 합니다.
로스트 폼 캐스팅은 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다:
액체 다이 단조라고도 하는 직접 압출 주조는 주조와 단조의 측면을 결합한 고급 금속 성형 공정입니다. 이 기술은 용융 금속 또는 반고체 합금을 열린 금형 캐비티에 직접 주입하는 방식입니다. 금형이 채워지면 금형이 빠르게 닫히면서 공작물의 외부 윤곽을 형성하는 복잡한 흐름 패턴이 유도됩니다. 그 후 고압(일반적으로 50~200MPa)을 가하여 고형화된 외피에 소성 변형을 일으키고 동시에 액체 상태인 코어에 강한 정압을 가합니다. 이러한 압력 하에서의 2상 응고는 기존 주조 방식에 비해 기계적 특성이 개선된 미세한 미세 구조를 만들어냅니다.
이 공정의 변형인 간접 압출 주조는 밀폐된 금형 캐비티를 사용합니다. 이 방식에서는 용융 금속 또는 반고체 합금을 특수 설계된 펀치 또는 게이트 시스템을 통해 주입합니다. 밀폐된 캐비티를 통해 응고 공정과 압력 분포를 보다 정밀하게 제어할 수 있습니다. 직접 압출 주조와 마찬가지로 응고 과정에서 합금과 부품 형상에 따라 일반적으로 100~300MPa의 고압이 가해집니다. 이러한 압력 보조 응고는 다공성이 감소하고 치수 정확도가 개선된 균일한 미세 구조의 형성을 촉진합니다.
직접 및 간접 압출 주조 기술 모두 복잡한 고성능 부품을 제조할 때 여러 가지 이점을 제공합니다:
연속 주조는 용융 금속을 후속 가공을 위해 반제품 빌릿, 블룸 또는 슬래브로 응고시키는 고급 고효율 금속 성형 공정입니다. 이 방법에서는 한쪽 끝에서 수냉식 구리 주형(결정화기)에 액체 금속을 지속적으로 붓는 동시에 다른 쪽 끝에서 용융 금속의 유입 속도와 일치하는 속도로 응고된 제품을 빼냅니다.
이 공정은 용융 금속을 래들에서 저장소 및 유량 조절기 역할을 하는 턴디쉬에 붓는 것으로 시작됩니다. 턴디쉬에서 금속은 수냉식 구리 몰드로 흘러들어가 초기 응고가 이루어집니다. 부분적으로 응고된 스트랜드가 인출되면 일련의 물 분사 및 롤러 섹션을 통과하여 응고 과정을 완료하고 제품의 모양을 제어합니다.
이 방법은 기존 잉곳 주조에 비해 몇 가지 장점이 있습니다:
연속 주조는 철강 산업에서 널리 사용되며 알루미늄, 구리, 아연과 같은 비철금속 생산에 응용되고 있습니다. 최근 기술 발전에는 미세 구조 제어 개선을 위한 전자기 교반, 그물 모양에 가까운 주조를 위한 인라인 압연, 실시간 공정 최적화를 위한 고급 센서 및 AI 사용 등이 포함됩니다.
냉간 압출이라고도 하는 냉간 인발은 금속 가공물의 앞쪽 끝에 인장력을 가하여 초기 빌릿보다 단면적이 작은 다이를 통해 당겨내는 금속 성형 공정입니다. 이 작업은 일반적으로 실온 또는 재료의 재결정점보다 약간 높은 온도에서 수행되므로 "저온"이라는 용어가 사용됩니다.
이 과정에서 금속의 소성 변형이 유도되어 결과적으로
콜드 드로잉은 와이어, 바, 튜브, 형상 프로파일 등 다양한 제품을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 이 프로세스에는 몇 가지 장점이 있습니다:
그러나 이 공정은 소재의 연성과 한 번의 패스로 달성할 수 있는 축소량에 의해 제한됩니다. 상당한 축소를 위해서는 여러 단계의 드로잉이 필요할 수 있으며, 종종 중간 어닐링 처리를 통해 작업성을 복원합니다.
프레스라고도 하는 스탬핑은 평평한 판금, 스트립, 파이프 또는 프로파일을 제어된 변형 또는 분리를 통해 원하는 모양과 크기로 변형하는 다목적 금속 성형 공정입니다. 이 공정에서는 프레스 기계에 장착된 펀치와 다이를 비롯한 특수 도구를 조합하여 공작물에 정밀한 외부 힘을 가합니다.
스탬핑 프로세스는 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:
1. 소성 변형: 재료 분리 없이 금속의 형태를 변형하는 작업입니다. 기술에는 다음이 포함됩니다:
2. 분리: 여기에는 재료를 자르거나 깎는 작업이 포함됩니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다:
스탬핑의 효율성은 재료 특성, 도구 설계, 프레스 용량, 공정 매개변수 등의 요소를 신중하게 고려해야 합니다. 최신 스탬핑 작업은 종종 CAD(컴퓨터 지원 설계) 및 시뮬레이션 소프트웨어를 통합하여 공구 형상과 공정 파라미터를 최적화함으로써 높은 정밀도와 반복성을 보장합니다.
스탬핑은 금속 제작에 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다:
업계 트렌드가 진화함에 따라 스탬핑 기술은 고강도 소재, 서보 구동 프레스, 실시간 공정 모니터링 및 품질 관리를 위한 인다이 센싱의 개발로 계속 발전하고 있습니다.
금속 사출 성형(MIM)은 플라스틱 사출 성형의 다목적성과 금속의 우수한 기계적 특성을 결합한 고급 분말 야금 기술입니다. 그물망에 가까운 이 제조 공정은 플라스틱 사출 성형 산업에서 발전하여 복잡한 고정밀 금속 부품을 대량으로 생산할 수 있는 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.
MIM에서는 미세 금속 분말(일반적으로 20미크론 이하)을 열가소성 바인더와 혼합하여 공급 원료를 만듭니다. 그런 다음 이 공급 원료를 기존 플라스틱 사출 성형과 유사하게 고압으로 금형 캐비티에 주입합니다. 그러나 플라스틱과 달리 MIM은 단조 금속에 필적하는 기계적 특성을 가진 부품을 생산합니다.
이 프로세스에는 네 가지 주요 단계가 포함됩니다:
최근 MIM 기술의 발전은 공급 원료의 고체 입자 함량을 극대화하는 데 초점을 맞추었으며, 일부 배합은 부피 기준으로 최대 65%에 달합니다. 이러한 높은 금속 로딩과 정밀한 바인더 제거 및 제어된 소결이 결합되어 이론상 밀도인 97%를 초과하는 최종 부품이 만들어지며, 다공성을 최소화하고 기계적 특성을 향상시킵니다.
MIM은 공차가 엄격한 작고 복잡한 부품(일반적으로 0.1~100g)을 생산하는 데 탁월하므로 자동차, 항공우주, 의료 기기 및 가전 제품과 같은 산업에 이상적입니다. 이 프로세스는 기존 제조 방식에 비해 다음과 같은 상당한 이점을 제공합니다:
기술이 계속 발전함에 따라 연구자들은 금속 사출 성형의 기능과 응용 분야를 더욱 확장하기 위해 새로운 합금 시스템, 개선된 바인더 배합, 향상된 소결 기술을 연구하고 있습니다.
선삭 가공은 선반을 사용하여 회전하는 공작물에서 재료를 제거하여 원통형 부품을 고정밀로 제작하는 기본적인 가공 공정입니다. 이 다용도 방법은 단순한 샤프트부터 복잡한 윤곽 표면까지 다양한 부품을 제조하는 데 필수적입니다.
선삭 작업에서 공작물은 척에 고정되거나 센터 사이에 고정되어 고속으로 회전합니다. 일반적으로 단일 포인트 공구인 절삭 공구는 회전축을 따라 선형으로 움직이며 원하는 모양과 치수를 얻기 위해 재료를 제거합니다. 1차 절삭 동작은 공작물 회전에 의해 제공되며, 이송 동작은 공구의 선형 이동에 의해 전달됩니다.
선반은 다목적성과 효율성으로 인해 많은 기계 공장의 초석입니다. 선반은 다음과 같은 다양한 회전 부품을 생산하는 데 탁월합니다:
최신 CNC(컴퓨터 수치 제어) 선반은 선삭 작업의 기능을 크게 확장하여 복잡한 형상, 엄격한 공차 및 높은 반복성을 가능하게 합니다. 이러한 기계는 단일 설정에서 다음과 같은 여러 작업을 수행할 수 있습니다:
선삭 작업에 사용되는 절삭 공구는 일반적으로 공작물 재질과 원하는 표면 마감에 따라 고속강(HSS), 카바이드 또는 세라믹과 같은 재질로 만들어집니다. 레이크 각도, 간격 각도, 노즈 반경을 포함한 공구 형상은 최적의 절삭 성능과 표면 품질을 달성하는 데 중요한 역할을 합니다.
터닝은 고정밀 회전 부품을 효율적으로 생산할 수 있다는 점에서 특히 유리합니다. 치수 정확도, 표면 조도 및 재료 제거율이 뛰어납니다. 하지만 특정 소재와 형상에 맞게 공정을 최적화하려면 절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이, 절삭유 적용 등의 요소를 고려하는 것이 중요합니다.
제조 기술이 발전함에 따라 터닝은 다축 터닝 센터, 라이브 툴링, 다른 가공 공정과의 통합과 같은 혁신으로 계속 발전하여 최신 생산 환경에서 기능과 효율성을 더욱 향상시키고 있습니다.
밀링은 로터리 커터를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하는 다목적 감산 제조 공정입니다. 이 공정은 일반적으로 고속 밀링 커터가 표면을 가로질러 이동하는 동안 공작물(블랭크)을 테이블에 고정하고 원하는 모양, 특징 및 표면 마감을 만들기 위해 재료를 정밀하게 제거하는 과정을 수반합니다.
전통적인 밀링 작업은 윤곽, 홈, 슬롯 및 평평한 표면을 만드는 데 탁월합니다. 이러한 작업은 면 밀링(넓은 평평한 표면용)과 주변 밀링(깊은 슬롯 생성 및 기어 톱니 절삭용)으로 분류할 수 있습니다.
컴퓨터 수치 제어(CNC) 밀링 머신은 밀링 공정에 혁명을 일으켜 복잡한 3차원 형상과 복잡한 피처를 고정밀로 제작할 수 있게 해줍니다. 이러한 기계는 프로그래밍된 지침을 해석하여 절삭 공구의 움직임, 속도 및 이송을 제어하므로 반복 가능하고 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
고급 밀링 및 보링 머시닝 센터는 일반적으로 3축에서 5축 구성에 이르는 다축 기능을 제공합니다. 이러한 정교한 시스템은 복잡한 형상을 가진 부품 생산에 탁월합니다:
CNC 밀링 머신을 선택할 때는 그 기능을 최대한 활용하기 위해 몇 가지 요소를 고려하는 것이 중요합니다:
평면 가공은 단일 포인트 절삭 공구를 사용하여 수평, 선형 왕복 운동을 통해 공작물에서 재료를 제거하는 정밀 가공 방법입니다. 이 공정은 주로 기계 베드, 가이드 웨이, 구조 부품과 같은 크고 단단한 부품의 평평한 표면, 홈 및 슬롯의 윤곽 가공에 사용됩니다. 대패 공구는 전진 절삭 스트로크로 고정된 공작물을 가로질러 이동한 다음 비절삭 복귀 스트로크로 이동하며, 패스 사이에 공작물은 공구 동작에 수직으로 점진적으로 이송됩니다.
최신 평면 가공기는 ISO 표준에 따라 IT9~IT7 범위의 치수 공차를 달성할 수 있으며, 표면 거칠기 값은 일반적으로 6.3~1.6μm Ra입니다. 달성 가능한 정밀도는 기계 강성, 공구 형상, 절삭 파라미터 및 공작물 재질과 같은 요인에 따라 달라집니다. 다목적 CNC 밀링 머신의 등장으로 오늘날의 제조 분야에서는 덜 일반적이지만, 평면 가공은 특히 크고 평평한 표면을 가공해야 하는 중공업과 같은 특정 응용 분야에서 여전히 가치가 있습니다.
플래닝의 주요 이점은 다음과 같습니다:
그러나 비절삭 복귀 스트로크로 인한 낮은 생산성, 복잡한 윤곽 가공의 어려움과 같은 한계로 인해 현대 제조 환경에서는 사용이 감소하고 있습니다. 이러한 제약에도 불구하고 플래닝은 고유한 기능이 유리한 특정 전문 응용 분야에서 틈새 역할을 계속하고 있습니다.
연삭은 연마 입자를 사용하여 공작물의 고품질 표면 마감과 엄격한 치수 공차를 달성하는 정밀 재료 제거 공정입니다. 이 다목적 가공 방법은 일반적으로 연삭 휠, 벨트 또는 디스크 형태의 결합 또는 코팅된 연마재를 사용하여 제어된 마모를 통해 과도한 재료를 제거합니다. 이 공정은 금속, 세라믹, 복합재 등 다양한 재료를 처리할 수 있다는 특징이 있어 다양한 제조 분야에서 없어서는 안 될 필수 요소입니다.
금속 가공에서 연삭은 다양한 용도로 사용됩니다:
연삭의 효율성은 휠 구성, 회전 속도, 이송 속도, 절삭유 적용 등 몇 가지 주요 파라미터에 따라 달라집니다. 고급 CNC 연삭기는 이러한 변수를 정밀하게 제어하여 복잡한 형상과 자동화된 생산 주기를 가능하게 합니다. 또한 입방정 질화 붕소(CBN) 및 다이아몬드 휠과 같은 초연마재의 최근 혁신은 특히 단단한 재료와 고정밀 응용 분야에서 연삭 성능을 크게 향상시켰습니다.
금속 분말로 채워진 탱크에서 컴퓨터로 제어되는 고출력 이산화탄소 레이저가 금속 표면을 선택적으로 스캔합니다. 레이저가 지나가는 곳의 금속 표면은 완전히 융합되고 주변 분말은 원래 상태로 유지됩니다. 이 과정은 불활성 가스로 채워진 캡슐 안에서 이루어집니다.
선택적 레이저 용융
미세 금속 분말로 채워진 정밀하게 제어된 빌드 챔버에서 정교한 컴퓨터 시스템에 의해 유도되는 고출력 파이버 레이저(일반적으로 Yb-파이버 또는 Nd:YAG)가 분말 베드 표면을 선택적으로 스캔합니다. 레이저의 강력한 에너지는 경로에 있는 금속 입자를 빠르게 녹이고 융합하여 3D 모델의 단면에 따라 견고한 층을 만듭니다. 주변 파우더는 영향을 받지 않고 다음 층을 지지하는 역할을 합니다. 이 레이어별 공정은 산화를 방지하고 최적의 재료 특성을 보장하기 위해 불활성 대기(보통 아르곤 또는 질소) 내에서 이루어집니다. 빌드 플랫폼은 일반적으로 20~100미크론씩 점진적으로 낮아져 새로운 파우더 층을 증착하고 빌드 프로세스를 계속할 수 있습니다. SLM은 내부 피처, 최적화된 토폴로지 및 기능적으로 등급이 매겨진 재료를 사용하여 복잡한 형상을 제작할 수 있어 항공우주, 의료 및 고성능 엔지니어링 애플리케이션의 설계 가능성을 혁신적으로 개선합니다.
레이저 금속 증착(LMD) 또는 지향성 에너지 증착(DED)으로 알려진 이 첨단 적층 제조 공정은 금속 분말을 공급 원료로 사용합니다. 기존의 스퀴즈 주조와 달리 LMD는 정교한 노즐 시스템을 사용하여 금속 분말을 정밀하게 분사하는 동시에 고출력 레이저 빔을 전달합니다. 레이저는 비행 중에 분말 입자를 녹여 기판 또는 이전에 증착된 층에 국부적인 용융 풀을 생성합니다. 동시에 용융 풀을 산화로부터 보호하기 위해 불활성 가스 쉴드(일반적으로 아르곤 또는 질소)가 제공되어 고품질 증착을 보장합니다.
LMD는 기존 제조 방식에 비해 몇 가지 장점이 있습니다:
LMD의 다용도성 덕분에 신속한 프로토타입 제작과 소량 생산부터 터빈 블레이드, 금형, 금형과 같은 고가 부품의 수리까지 다양한 분야에 이상적인 솔루션이 될 수 있습니다. 또한 기존 부품에 재료를 적층할 수 있어 적층 공정과 감산 공정을 결합하여 최적의 효율성과 설계의 자유를 제공하는 하이브리드 제조의 가능성을 열어줍니다.
롤 성형은 정밀하게 설계된 일련의 롤러 스테이션을 사용하여 평평한 스테인리스 강판 또는 코일을 복잡하고 균일한 단면 프로파일로 점진적으로 성형하는 매우 효율적인 연속 제조 공정입니다. 이 방법은 단면이 일정한 길고 직선적인 부품을 생산할 때 특히 유리합니다.
이 공정은 스테인리스 스틸 코일로 시작하여 일련의 회전하는 툴 롤을 통해 공급되며, 각 세트는 독립형 프레임의 자체 샤프트에 장착됩니다. 이러한 롤은 특정 순서로 전략적으로 배열되며, 각 후속 스테이션은 금속을 최종 형태에 가깝게 점차적으로 구부립니다. 필요한 스테이션의 수는 원하는 프로파일의 복잡성과 성형되는 스테인리스 스틸의 재료 특성에 따라 달라집니다.
기본 채널이나 각과 같은 단순한 형상의 경우 3~4개의 프레임으로 충분할 수 있습니다. 그러나 여러 굽힘, 좁은 반경 또는 특수한 특징이 있는 더 복잡한 프로파일의 경우 재료 무결성이나 표면 마감을 손상시키지 않고 원하는 형상을 얻기 위해 최대 36개 이상의 프레임이 필요할 수 있습니다. 점진적 성형 공정은 잔류 응력을 최소화하고 엄격한 공차를 유지하므로 롤 성형은 건설, 자동차, 항공우주 등 다양한 산업에서 고정밀 부품을 생산하는 데 이상적입니다.
다이 단조는 특수 장비를 사용하여 미리 성형된 금속 블랭크(빌릿)를 복잡한 그물 모양에 가까운 부품으로 성형하는 정밀 금속 성형 공정입니다. 이 공정에서는 일반적으로 고강도 공구강으로 제작된 금형 세트를 사용하여 고압 및 제어된 온도 조건에서 공작물에 특정 형상과 특징을 부여하도록 설계되었습니다.
이 공정을 통해 생산된 단조품은 뛰어난 치수 정확도, 최소한의 가공 공차, 복잡한 형상을 만들 수 있는 능력, 높은 생산 효율로 차별화됩니다. 열과 압력의 조합으로 금속 내부의 입자 흐름이 개선되어 강도, 인성, 피로 저항성과 같은 기계적 특성이 향상됩니다.
다이 단조의 주요 장점은 다음과 같습니다:
금형 단조는 많은 이점을 제공하지만, 특정 응용 분야에 대한 적합성을 평가할 때 초기 툴링 비용, 재료 선택, 설계 복잡성 등의 요소를 고려하는 것이 중요합니다.
이 기술은 판금 제조에 널리 사용되는 정밀 금속 성형 공정인 블랭킹의 범주에 속합니다.
프리폼 필름은 펀치 프레스의 수 다이에 조심스럽게 배치되며, 복합 다이를 사용하여 과도한 재료를 제거하는 동시에 제품의 복잡한 3D 모양을 보존합니다. 이 정교한 다이 설계는 한 번의 스트로크로 여러 절단 및 성형 작업을 통합하여 최적의 재료 활용도를 보장하고 엄격한 공차를 유지합니다. 이 공정은 후속 제조 단계에서 중요한 금형 캐비티와의 정밀한 맞춤을 보장합니다.
컴파운드 다이는 일반적으로 전략적으로 배치된 일련의 절삭날, 성형 펀치 및 압력 패드로 구성됩니다. 프레스가 순환하면서 신중하게 계획된 절삭 및 성형 순서를 실행하여 최소한의 2차 작업이 필요한 완성된 부품을 만들어냅니다. 이 접근 방식은 특히 대량 제조 시나리오에서 생산 효율성과 부품 일관성을 크게 향상시킵니다.
소재 경도, 두께, 성형성 등의 요소를 고려하여 공작물과 금형 부품 모두에 대한 소재를 선택하는 것이 중요합니다. 특수 코팅이 적용된 공구강과 같은 고급 금형 재료는 금형 수명을 연장하고 장시간 생산에도 절삭날의 날카로움을 유지하기 위해 종종 사용됩니다.
이 기술은 특수 커팅 다이를 활용한 정밀 블랭킹 공정을 말합니다.
박막 패널 또는 선형 재료가 베이스 플레이트에 정확하게 배치되고 커팅 다이가 기계의 템플릿 금형에 단단히 고정됩니다. 그런 다음 기계는 제어된 힘을 사용하여 블레이드를 구동하여 미리 정의된 경로를 따라 재료를 효과적으로 절단합니다.
기존 펀칭 다이 기술과의 주요 차별화 요소는 우수한 에지 품질입니다. 절단 모서리가 눈에 띄게 매끄러우며 버가 최소화되고 재료 변형이 줄어듭니다. 또한 이 공정을 통해 절단 압력을 미세하게 제어할 수 있어 압흔, 점수선, 부분 절단(키스 컷) 등 다양한 효과를 높은 정밀도로 구현할 수 있습니다.
금형 절단의 다양성은 복잡한 형상과 복잡한 패턴을 한 번의 작업으로 생산할 수 있는 능력으로 확장되어 생산 효율성을 크게 향상시킵니다. 이 기술은 특히 포장, 전자 및 자동차 산업에서 일반적으로 사용되는 필름, 호일 및 라미네이트와 같은 얇고 유연한 소재를 가공하는 데 적합합니다.
이 기술의 또 다른 중요한 장점은 비용 효율성에 있습니다. 사용되는 금형은 기존의 하드 툴링에 비해 생산 및 유지 관리 비용이 상대적으로 저렴합니다. 이러한 측면은 빠른 전환 시간과 결합되어 다양한 생산 요구 사항과 중소 규모의 배치 크기에 맞게 공정을 매우 유연하게 조정할 수 있습니다.
또한 금형 절단 공정은 절단 작업이 기계 내부에 완전히 밀폐되어 있어 작업자가 날카로운 모서리와 움직이는 부품에 노출되는 것을 줄여주므로 안전 기능이 강화되었습니다. 또한 공정의 정밀 제어와 반복성은 린 제조 원칙과 지속 가능성 목표에 부합하는 일관된 제품 품질과 재료 낭비 감소에 기여합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
KO 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU