장호엽님의 글
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이번에 올려 주신 laser assisted machining에 관한 정보로 많은
도움을 받았습니다.
최근에 세라믹같은 고경도의 소재에는 레이저를 이용하나,
Inconel 718과 같은 소재를 세라믹 가공때와 같이 1000도씨 이상으로
가열할 필요가 없기때문에 레이저 보다 약간 에너지 집중도가 낮은
플라즈마를 이용하는 걸로 알고있습니다.
정보가 있으시면 좀 올려 주십시요..
부탁드립니다.

----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

PAM(Plasma Assisted Machining)은 영국의 PERA(Production Engineering Research Association)에서 개발한 방법입니다.

플라즈마제트를 고온가공에 이용하는 것은 상대적으로 고전적인 방법으로서 현재 흔히 사용하고 있지는 않습니다.

가공에 사용하는 플라즈마는 흔히 텅스텐 전극과 동제 노즐사이에서 아크방전을 통해 가스를 전리시켜 발생시킵니다.

특히 플라즈마의 집중을 좋게하기 위해 열핀치효과를 이용하는데, 방전전류를 아크중심에 집중시켜 고온, 고압의 집중된 플라즈마를 얻는 방법입니다.

플라즈마의 집중은 이런 열핀치효과에 의해 얻어집니다.

PAM은 이런 플라즈마 제트를 발생시키는 플라즈마총(gun)을 범용선반에 셋업하여 바이트와 함께 고온절삭에 응용하는 것입니다.

질문하신 플라즈마 제트와 바이트를 이용하여 인코넬을 절삭하는 방법이 사용될 수는 있습니다. 하지만, 플라즈마 제트만으로도 고 니켈 내열합금재료의 절삭이 가능하므로 플라즈마와 바이트를 조합하는 경우는 그리 흔하지 않다고 볼 수 있습니다.

왜냐하면 LAM의 레이저 처럼 국부가열에 의한 연화현상을 이용한다기 보다 플라즈마 제트가 일종의 "황삭"을 하고 바이트가 고온연화된 합금에 "정삭"을 하는 방법으로 사용되기 때문입니다.

그러나 플라즈마 제트는 고온절삭의 관점에서 보면 온도레벨이 매우 높아서 다른 가열법(고주파가열이나 복사가열 등)보다 가열효과는 크지만, 표면가열에만 집중되므로 내부전도에 효과적이지 못하여 중절삭에는 효과적이지 못합니다.

이런 점이 황삭을 한다는 개념과는 반대이므로 인코넬재료에 플라즈마를 이용하는 방법은 "플라즈마제트만에 의한 절삭"외에는 흔하지 않습니다.

또한 바이트를 병행한 다듬질 가공에 사용 재료는 주로 직경이 작고 열용량이 작은 고경도 난삭재의 경절삭에 한정됩니다.

반면, 기어나 나사 가공에 사용되는 interrupted cutting에는 효과적입니다.

참고로 플라즈마에 의해 가열되는 국부적인 부분의 온도는 15,000까지 올라가며, 주로 표면만 국부적으로 가열되므로 쉽게 식어 정삭가공후 20도에서 200도 정도까지 온도 떨어지게되어 핸들링이 용이합니다.

PAM은 단순히 리서치적인 내용이 많으므로, 실제 현장적용은 흔하지 않습니다.

혹시 PAM을 현장에서 효과적으로 사용하고 계신분은 보충답변해주시면 감사하겠습니다.

감사합니다.