박경의
2000-09-19 15:57:04
7
290
안녕하십니까
저희제품의 표면조도 문제로 인하여 다른 부품(플라스틱제질)과 형합시
마찰력 증가로 인하여 제품의 성능구현에 애를 먹고 있습니다.
알루미늄합금의 다이캐스팅후 Blasting처리로 인하여 표면조도가
Ra=4.7~6.0 um 정도이고 이를 Ra=1.5~2.5 um로 개선하고자 합니다.
제품의 정밀성으로 인하여 표면조도 향상을 바라는 부분은 국부적으로
1cm 정도이고, 위치 또한 좌우 1cm 폭에 깊이 1cm 인곳에 위치하고 있어 가공하기도 만만치 않을거라 생각합니다.
그래서 가공기를 사용하지 않고 국부적으로 표면조도를 향상시킬 수 있는 방법은 없는지 알고 싶습니다. 화학적인 방법이나 아니면 전혀 새로운 방법
이던지....
아니면 Blasting의 조건만으로도 해결할 수 있는지요.
Ball의 사이즈가 조도에 미치는 영향과 압력과 표면조도와의 관계는 어떻게 나타나는지도 궁금합니다.
아니면 Blasting이 아닌 다른 방법으로 다이캐스팅에 버나 칩을 제거하면서
조도를 향상 시킬수 있는 방법은 없을까요.
친절한 내용 감사합니다.
우선 전해연마는 가공비 증가로 제외시켜야 할 것 같습니다.
저희제품에 사용되는 Blasting 방법은 Shot blasting이고
Shot은 SUS 재질의 지름 0.15~0.25를 어 압력은 3kg.f/cm*2 에서 4분 정도 사용하고 있습니다.
우선 분사압력을 2kg.f/cm*2에서 조금의 조도의 향상은 있으나 버가 많이
남아 있어 Shot의 재질을 아연과 Steel로 바꾸어서 사용하여 Test에서는
이상이 없었는데 아마도 정밀측정을 해 봐야겠습니다.
분사거리와 ,shot의 크기 ,재질 분사 압력, 각도등에 대한 표면조도와 기꼐적 성질에 관련된 정보를 알고 싶습니다.
그럼 좋은 하루되십시요.
안녕하십니까?
일반적으로 shot은 grit(shot을 파쇄시킨 것)보다 큰 강구를 의미합니다. 흔히 혼용하여 사용하고 있으나 shot peening과의 혼동을 피하기 위해 grit blasting으로 부르고 있습니다(shot blasting이라고 써도 무방합니다. 단, 이경우 shot에 의한 cleaning에 중점을 둔 표현입니다).
질문하신 분사거리와 ,shot의 크기 ,재질, 분사 압력, 각도 등에 대한 표면조도와 기계적 성질에 관련된 정보는 운동에너지와 표면거칠기의 관계에서 유추하셔서 실험을 통해 얻는 것이 좋을 듯 싶습니다.
첨부한 표 21은 shot의 크기(x축)에 따른 단위하중(lb)에 포함된 shot의 수(y축)를 의미하며, 표22는 분사속도(x축)에따른 impact에너지(y축)를 shot의 크기에 따라 그린 것입니다.
표 21에서 shot의 크기가 커지면 운동에너지는 증가하고 단위무게에 포함된 shot의 수는 감소한다는 것을 알수 있습니다. 이경우 표 22에서 분사속도에 따라 에너지가 상대적으로 커지므로 표면은 거칠게되는 것을 알수 있습니다. 그러므로 사용하시는 shot의 크기를 줄여서 사용해보는 것도 좋을 듯 싶습니다.
분사압력은 shot의 운동에너지를 크게하며 분사각도는 shot의 가공면에 충돌할때 충격량의 크기를 결정합니다(제거가공은 운동량의 변화가 발생하면서 일어나므로 분사각도는 "제거의 효율"을 결정한다고 생각하시면 됩니다).
반면 분사거리는 가공면에 충돌하는 유효 shot의 수를 결정하게 됩니다. 분사거리를 증가시키면 큰면적에 해당하는 부분의 제거가공이 발생합니다. 반면 다듬질 제거율은 감소합니다.
그러므로 shot의 지름이 조금 작은 것을 사용하고, 분사압력을 줄여 되도록이면 45도에 가깝게 blasting을 해보시기 바랍니다( 단, 분사거리는 일단 현재의 작업조건을 적용해 보십시오).
이렇한 내용을 숙지하시고 몇가지에 대하여 실험을 통해 최적의 조건을 찾으시기 바랍니다.
감사합니다.
일반적으로 shot은 grit(shot을 파쇄시킨 것)보다 큰 강구를 의미합니다. 흔히 혼용하여 사용하고 있으나 shot peening과의 혼동을 피하기 위해 grit blasting으로 부르고 있습니다(shot blasting이라고 써도 무방합니다. 단, 이경우 shot에 의한 cleaning에 중점을 둔 표현입니다).
질문하신 분사거리와 ,shot의 크기 ,재질, 분사 압력, 각도 등에 대한 표면조도와 기계적 성질에 관련된 정보는 운동에너지와 표면거칠기의 관계에서 유추하셔서 실험을 통해 얻는 것이 좋을 듯 싶습니다.
첨부한 표 21은 shot의 크기(x축)에 따른 단위하중(lb)에 포함된 shot의 수(y축)를 의미하며, 표22는 분사속도(x축)에따른 impact에너지(y축)를 shot의 크기에 따라 그린 것입니다.
표 21에서 shot의 크기가 커지면 운동에너지는 증가하고 단위무게에 포함된 shot의 수는 감소한다는 것을 알수 있습니다. 이경우 표 22에서 분사속도에 따라 에너지가 상대적으로 커지므로 표면은 거칠게되는 것을 알수 있습니다. 그러므로 사용하시는 shot의 크기를 줄여서 사용해보는 것도 좋을 듯 싶습니다.
분사압력은 shot의 운동에너지를 크게하며 분사각도는 shot의 가공면에 충돌할때 충격량의 크기를 결정합니다(제거가공은 운동량의 변화가 발생하면서 일어나므로 분사각도는 "제거의 효율"을 결정한다고 생각하시면 됩니다).
반면 분사거리는 가공면에 충돌하는 유효 shot의 수를 결정하게 됩니다. 분사거리를 증가시키면 큰면적에 해당하는 부분의 제거가공이 발생합니다. 반면 다듬질 제거율은 감소합니다.
그러므로 shot의 지름이 조금 작은 것을 사용하고, 분사압력을 줄여 되도록이면 45도에 가깝게 blasting을 해보시기 바랍니다( 단, 분사거리는 일단 현재의 작업조건을 적용해 보십시오).
이렇한 내용을 숙지하시고 몇가지에 대하여 실험을 통해 최적의 조건을 찾으시기 바랍니다.
감사합니다.
상세한 내용 다시한번 감사드립니다.
몇가지 의문사항이 있어 다시 글을 올립니다.
운동에너지는 질량에 비례하고 속도의 제곱에 비례하므로 답변은 운동에너지가 적으면 표면조도가 좋아진다는 말씀인 것 같습니다.
과연 ball 사이즈가 커지면 표면조도가 나빠질까 의심입니다.
ball의 속도가 커지는 것은 같은 ball의 크기라면 더욱 깊게 페어서 조도가 나빠질거라고 생각합니다만. 제 생각엔 ball 사이즈를 좀 크게하고
분사압력은 버를 제가할 최소 압력으로 분사시간을 길게 하는 것이
다른 기계적성질은 제외한 표면조도문제에서는 더욱 좋아질꺼라고 생각합니다.
첨부파일은 ball size에 대하여 다소 과장되게 표면을 그려 보았습니다.
조언 부탁드립니다.
ball.pcx
안녕하십니까?
질문하신 요지는 크기가 다른 shot에 대하여 운동에너지가 같다면 어느것이 표면거칠기를 향상 시키는가를 묻는 것으로 생각됩니다(즉, 입자의 크기만의 효과를 보고자 하는 경우에 해당합니다).
상당히 대답하기 어려운 질문입니다.
운동에너지가 동일하다는 가정을 전제로 하는 경우 즉, shot의 크기가 크고 shot의 속도를 충분히 낮추는 경우와 shot의 크기는 작지만 속도가 큰경우의 비교를 하겠습니다.
제가 공학이야기에 적어논 에어백의 역학을 참고로 답변드리겠습니다.
이때 에어백은 가공하고자하는 제품으로 가정하여 용수철 상수는 표면의 탄성복원 상수로 생각하십시오. 이때 사람이 받는 감가속도는 에어백이 받는 가속도와 작용-반작용의 법칙에 의해서 같다고 생각할 수있습니다. 사람을 shot에 비유한다면 결론적으로 shot의 충돌시 가속도(a)는 충돌속도(v)에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례한다고 볼 수 있습니다.
큰 shot의 질량(M)을 작은 shot의 질량(m)의 4배라 가정하면 큰shot의 속도(V)는 운동에너지가(작은 shot의 운동에너지와) 같아야하므로 V=0.5v(여기서 v는 작은 shot의 속도)가되고 결과적으로 가속도는 작은강구의 가속도의 1/4이됩니다. 가속도의 크기가 작으므로 표면거칠기가 향상된다고 생각하실 수 있겠지만 이 가속도와 질량을 곱하여 얻게되는 평균힘의 크기는 서로 같게 됩니다. 즉 가공중 운동에너지가 같으면 같은 표면에는 같은 힘이 작용한다고 볼 수 있습니다.
반면 표면거칠기 및 표면의 기계적성질에 관련된 인자는 "충격량의 크기"이므로 이는 운동량의 변화량으로서 "평균힘×시간"이되고 shot이 가공물에 에너지를 전달하는 시간의 차이(체류시간의 차이)가 생기게됩니다.
즉, 큰 shot는 체류시간이 작은 shot의 체류시간에 비하여 2배로 길어지게됩니다. 체류시간이 길어지면 표면을 변형시키는 시간이 길어진다는 의미이기도 하며 표면의 indentation을 보다 확실하게 한다는 의미이기도 합니다.
올리신 그림에서 작은 shot와 큰 shot의 비교시 이런 체류시간을 고려하면 큰 강구의 경우가 더 표면거칠기를 악화시킬 수 있다는 것(동일힘으로 오래누르게 되므로)을 알수있습니다.
그러므로 큰shot를 사용하는 것이 오히려 표면거칠기를 향상시킨다는 생각은 작은 입자와 동일한 운동에너지를 지닌다는 관점에서 보면 옳지않다고 생각됩니다.
표면거칠기에 영향을 미치는 파라미터는 물론 운동 에너지입니다. 운동에너지를 작게하는 것은 표면에 가해지는 힘을 작게한다는 것이며 특히 shot의 크기를 작게하는 경우 체류시간의 짧아져 조금씩 제거가공이 일어나게 한다는 의미이기도 합니다. 또한 동일체적내에 포함된 shot의 수에 있어서 크기가 작은 경우 더 많게되므로 균일한 제거가공이 발생할 수 있습니다.
답변이 되었으면 합니다.
감사합니다.
질문하신 요지는 크기가 다른 shot에 대하여 운동에너지가 같다면 어느것이 표면거칠기를 향상 시키는가를 묻는 것으로 생각됩니다(즉, 입자의 크기만의 효과를 보고자 하는 경우에 해당합니다).
상당히 대답하기 어려운 질문입니다.
운동에너지가 동일하다는 가정을 전제로 하는 경우 즉, shot의 크기가 크고 shot의 속도를 충분히 낮추는 경우와 shot의 크기는 작지만 속도가 큰경우의 비교를 하겠습니다.
제가 공학이야기에 적어논 에어백의 역학을 참고로 답변드리겠습니다.
이때 에어백은 가공하고자하는 제품으로 가정하여 용수철 상수는 표면의 탄성복원 상수로 생각하십시오. 이때 사람이 받는 감가속도는 에어백이 받는 가속도와 작용-반작용의 법칙에 의해서 같다고 생각할 수있습니다. 사람을 shot에 비유한다면 결론적으로 shot의 충돌시 가속도(a)는 충돌속도(v)에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례한다고 볼 수 있습니다.
큰 shot의 질량(M)을 작은 shot의 질량(m)의 4배라 가정하면 큰shot의 속도(V)는 운동에너지가(작은 shot의 운동에너지와) 같아야하므로 V=0.5v(여기서 v는 작은 shot의 속도)가되고 결과적으로 가속도는 작은강구의 가속도의 1/4이됩니다. 가속도의 크기가 작으므로 표면거칠기가 향상된다고 생각하실 수 있겠지만 이 가속도와 질량을 곱하여 얻게되는 평균힘의 크기는 서로 같게 됩니다. 즉 가공중 운동에너지가 같으면 같은 표면에는 같은 힘이 작용한다고 볼 수 있습니다.
반면 표면거칠기 및 표면의 기계적성질에 관련된 인자는 "충격량의 크기"이므로 이는 운동량의 변화량으로서 "평균힘×시간"이되고 shot이 가공물에 에너지를 전달하는 시간의 차이(체류시간의 차이)가 생기게됩니다.
즉, 큰 shot는 체류시간이 작은 shot의 체류시간에 비하여 2배로 길어지게됩니다. 체류시간이 길어지면 표면을 변형시키는 시간이 길어진다는 의미이기도 하며 표면의 indentation을 보다 확실하게 한다는 의미이기도 합니다.
올리신 그림에서 작은 shot와 큰 shot의 비교시 이런 체류시간을 고려하면 큰 강구의 경우가 더 표면거칠기를 악화시킬 수 있다는 것(동일힘으로 오래누르게 되므로)을 알수있습니다.
그러므로 큰shot를 사용하는 것이 오히려 표면거칠기를 향상시킨다는 생각은 작은 입자와 동일한 운동에너지를 지닌다는 관점에서 보면 옳지않다고 생각됩니다.
표면거칠기에 영향을 미치는 파라미터는 물론 운동 에너지입니다. 운동에너지를 작게하는 것은 표면에 가해지는 힘을 작게한다는 것이며 특히 shot의 크기를 작게하는 경우 체류시간의 짧아져 조금씩 제거가공이 일어나게 한다는 의미이기도 합니다. 또한 동일체적내에 포함된 shot의 수에 있어서 크기가 작은 경우 더 많게되므로 균일한 제거가공이 발생할 수 있습니다.
답변이 되었으면 합니다.
감사합니다.
안녕하십니까?
체류시간은 일종의 표면에 미치는 운동량의 영향을 설명하기 위한 방법론입니다. 예를 들어 설명할 것이 마땅하지 않아 에어백의 설명을 들어 완전 비탄성 충돌로 설명한 것입니다. 에어백은 탄성변형에너지로 충격을 흡수 하지만 실제 제거가공의 경우는 이와 많이 다릅니다.
사실 입자 분사가공의 경우 완전 비탄성충돌을 한다고 볼 수도 없으며 실제로는 가공표면의 소성변형과 더불어 디버링(절삭)현상과 표면의 탄성복원도 발생합니다. 실제로 우리가 측정하는 표면은 제거가공후 탄성복원된 표면입니다.
초기 운동량 자체가 다른 두입자가 표면에 미치는 영향은 단순히 입자의 크기를 비교한 기하학적 방법으로는 설명이 안되는 점 이해하시기 바랍니다.
또한 사용하는 재료가 연성재료이냐 취성재료이냐에 따라서도 제거가공의 메카니즘은 달라집니다.
입자가공은 일반 선삭이나 밀링등의 공구로 강제 가공하는 것이 아니므로 공구의 형상이 그대로 전사되지 않습니다. 즉 공구의 크기로 표면거칠기를 설명하는 것은 다소 무리가 있습니다(물론 전혀 영항이 없는 것은 아닙니다). 통계적이고 에너지 전달의 관점에서 설명하는 것이 더 옳습니다.
초기 운동량 자체의 크기가 직경이 큰 입자의 경우 작은 입자와 비교해 2배( 4m×0.5v=2mv입니다)이기 때문에 표면거칠기에 미치는 영향이 상대적으로 커지는 점 양지하시기 바랍니다.
감사합니다.
체류시간은 일종의 표면에 미치는 운동량의 영향을 설명하기 위한 방법론입니다. 예를 들어 설명할 것이 마땅하지 않아 에어백의 설명을 들어 완전 비탄성 충돌로 설명한 것입니다. 에어백은 탄성변형에너지로 충격을 흡수 하지만 실제 제거가공의 경우는 이와 많이 다릅니다.
사실 입자 분사가공의 경우 완전 비탄성충돌을 한다고 볼 수도 없으며 실제로는 가공표면의 소성변형과 더불어 디버링(절삭)현상과 표면의 탄성복원도 발생합니다. 실제로 우리가 측정하는 표면은 제거가공후 탄성복원된 표면입니다.
초기 운동량 자체가 다른 두입자가 표면에 미치는 영향은 단순히 입자의 크기를 비교한 기하학적 방법으로는 설명이 안되는 점 이해하시기 바랍니다.
또한 사용하는 재료가 연성재료이냐 취성재료이냐에 따라서도 제거가공의 메카니즘은 달라집니다.
입자가공은 일반 선삭이나 밀링등의 공구로 강제 가공하는 것이 아니므로 공구의 형상이 그대로 전사되지 않습니다. 즉 공구의 크기로 표면거칠기를 설명하는 것은 다소 무리가 있습니다(물론 전혀 영항이 없는 것은 아닙니다). 통계적이고 에너지 전달의 관점에서 설명하는 것이 더 옳습니다.
초기 운동량 자체의 크기가 직경이 큰 입자의 경우 작은 입자와 비교해 2배( 4m×0.5v=2mv입니다)이기 때문에 표면거칠기에 미치는 영향이 상대적으로 커지는 점 양지하시기 바랍니다.
감사합니다.
공지사항
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안녕하십니까
저희제품의 표면조도 문제로 인하여 다른 부품(플라스틱제질)과 형합시
마찰력 증가로 인하여 제품의 성능구현에 애를 먹고 있습니다.
알루미늄합금의 다이캐스팅후 Blasting처리로 인하여 표면조도가
Ra=4.7~6.0 um 정도이고 이를 Ra=1.5~2.5 um로 개선하고자 합니다.
제품의 정밀성으로 인하여 표면조도 향상을 바라는 부분은 국부적으로
1cm 정도이고, 위치 또한 좌우 1cm 폭에 깊이 1cm 인곳에 위치하고 있어 가공하기도 만만치 않을거라 생각합니다.
그래서 가공기를 사용하지 않고 국부적으로 표면조도를 향상시킬 수 있는 방법은 없는지 알고 싶습니다. 화학적인 방법이나 아니면 전혀 새로운 방법
이던지....
아니면 Blasting의 조건만으로도 해결할 수 있는지요.
Ball의 사이즈가 조도에 미치는 영향과 압력과 표면조도와의 관계는 어떻게 나타나는지도 궁금합니다.
아니면 Blasting이 아닌 다른 방법으로 다이캐스팅에 버나 칩을 제거하면서
조도를 향상 시킬수 있는 방법은 없을까요.
----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?
크게 두가지에 중점을 두어 설명드리겠습니다.
우선 현재의 블라스팅의 경우 다음을 체크해보십시오.
1. 블라스팅조건으로 해결하는 방법
현재 표면처리방법으로 그리트브라스팅(grit blasting)을 사용하고 있는것으로 사료됩니다. 다이캐스팅한 제품이라면 grit의 size는 #40~#60정도가 적합하고 분사압(공기압)은 약 1.3~1.4kgf/cm^2정도를 사용합니다.
분사거리는 약 400mm정도(또는 이상)에서 작업하고 분사각도는 약 45도정도를 사용하시면 됩니다
▶ 분사각도를 45도정도 사용하는 이유는 다듬질양이 최적화 되기때문이며, 분사거리가 증대하게 되면 다듬질양이 줄고 다듬질되는 면적은 증가하므로 특정부위만을 다듬질하고자 하는 경우 이점에 유의하십시오. 즉, 제품에따라 최적거리가 존재하므로 우선 지금의 작업조건에 해당하는 분사거리를 사용해보시고 조금씩 증가시켜보십시오.
표면거칠기는 분사하는 grit이 가진 운동에너지에 비례합니다(비례한다는 것은 에너지가 클수록 표면거칠기가 커진다는 의미입니다). 즉 분사속도의 제곱에 비례합니다. 그러므로 위와 같은 조건으로 test한후 표면이 거친경우 분사압을 조금 낮추고 분사거리를 적절히 가감해보십시오.
다음으로는 표면처리법을 선택하는 방법입니다.
이경우 전해연마가 적합한것으로 사료됩니다.
2. 전해연마를 사용하는 경우
전해연마는 피가공물을 양극으로하고 양극표면의 전해 용출현상을 이용하여 표면을 다듬질하는 방법입니다. 알루미늄의 경우 큰 문제 없이 전해연마가 가능하며 가공조건은 위의 표와 같습니다.
가공조건(위의 표참조)
인산 : 비중 1.74 800cc
황산(유산으로 표기되어있습니다): 비중 1.8 200cc
크롬산 : 50g
전압 : 20~40V
전류밀도 : 10~200 A/dm^2
온도 : 40~50℃
입니다.
전해연마는 가공물표면의 돌기부분을 선택적으로 용해하므로 매끄러운 표면을 얻기에는 적합하나 치수및 형상정밀도의 향상은 거의 없으니 이점에 유의하십시오.
전체를 모두 전해연마하는 것이 좋겠으나 여의치 않은 경우 특정 부위만을 표면처리하기 위해서는 마스킹방법을 사용하여 표면처리하지 않을 부분은 마스킹하여 사용해야 합니다. 일반 PR(photoresist)를 사용하여 마스킹할 수도있고 실리콘 마스크를 사용할 수도 있습니다. 전문 전해연마 업체의 도움을 받으시기 바랍니다.
감사합니다.