설계관련

[스크랩] 제품설계 총론 요약2

orzzi 2017. 5. 19. 09:37

제 2 편 Press 제품의 설계

제 1 장 Press 가공과 제품 설계

1-1 Press 가공의 종류

프레스 가공의 종류는 대단히 많고 또 그 가공방법의 내용과 병행하면 복잡하지만 가공 또는 성형방법이 유사한 것을 그룹별로 정리하면 전단타발가공, 굽힙성형가공, 드로잉(drawing)가공, 압축가공 등의 4개로 분류할 수 있다.


group

가공명칭

설명

그림

 

blanking

press 작업에서 다이구멍속으로 떨어지는 쪽이 제품으로 되고, 외부에 남아 있는 부분은 스크랩이 되는 가공을 말한다.

 

cutting

재료의 일부를 절단, 분리하는가공으로 완성된 제품은 shearing의 경우와 같다

dinking

고무, 가죽, 금속, 박판, 등의 blanking 또는 piercing 가공 할 때 쓰이며 펀치의 절삭날은 20 이하의 예각으로 하며 다이는 목재, 화이버 등의 평평한 판을 사용한다.

 

half blanking

타발가공의 일종으로, 재료의 타발을 도중에서 정지하면, 펀치하면의 재료는 펀치가 먹어들어간 양만큼 밀려난다. 이와 같이 절반쯤 타발하는 것을 반타발이라 한다.

 

notching

재료 또는 부품의 가장자리를 여러모양으로 따내는 가공을 말한다.

perforating

동일치수의 구멍을 미리 정해져 있는 배열에 따라 순차적으로 다수의 구멍뚫기를 하는 가공을 말한다.

piercing

재료에  형을 사용하여 구멍을 뚫는 작업으로 타발된 쪽이 스크랩이 되는 것으로 blanking과는 반대이다.

 

shaving

press 가공에 의한 제품의 절단면은 절단면, 파단면 등으로 이루어졌으며약간의 경사를 갖고 있다. 제품의 용도에 따라 이 점이 곤란할 때 경사면을 깍아서 양호한 절단면을 얻는 가공을 말한다.

shearing

각종 전단기를 사용하여 재료를 직선 또는 곡선에 맞춰 전단하는 가공

 

slit

forming

재료의 일부에 slit를 내거나 slit를 냄과 동시에 성형하는가공을 말한다.

 

slitting

둥근 칼날을 회전하여 장척의 판재를 일정한 쪽으로 잘라내는 가공

trimming

드로인된 용기의 나머지 살을 잘라내기 위한 가공을 말한다.

 

beading

판이나 용기의 일부에 장식 또는 보강의 목적으로 좁은폭의 비드를 만드는 가공을 말한다.

bending

굽히기 작업의 총칭으로 V, U, channel, hemming, curling, seaming 등도이에 속한다.

 

bulging

원통의 용기나 관제의 일부를 넓혀서 직경을 크게 하기 위한 가공을 말한다.

burring

평판에 구멍을 뚫고 그 구멍보다 큰 직경을 가진 펀치를 밀어넣어서 구멍에 플랜지를 만드는 가공

curling

판 또는 원통용기에 가장자리에 원형단면의 테두리를 만드는 가공

embossing

금속판의 두께를 변화하지 않고, 여러 가지 형태의 비교적 얇은 엠보를 만드는 가공

flanging

그릇 따위의 단부에 형을 사용하여 플랜지를 만드는 가공

flattening

재료의 표면을 평평하게 고르는 작업을 말한다.

forming

drawing, bending, flanging 등의 가공을 모두 포함하나 협의의 forming은 판 두께의 변화없이 용기를 만드는 가공

 

hemming

전가공에서 굽힙가공 뒤 제품의 가장자리를 약간 젖혀서 눌러 접어두는 가공

necking

통 또는 원통용기의 단부 부근의 직경을 감소시키는 가공

restriking

전공정에서 만들어진 제품의 형상이나 치수를 정확하게 하기 위해 변형된 부분을 교정하는 마무리 가공

 

seaming

다중 굽힘에 의해 2장의 판을 굽혀 겹쳐서 눌러 접합하는 가공

 

 

coining

재료를 필폐된 형속에서 강하게 눌러 형과 같은 엠보를 재료의 표면에 만드는 가공

 

cold

extrusion

다이속에 금속재료를 넣고 펀치로 재료를 눌러 붙이면 다이의 구멍(전방압출), 펀치와 다이의 틈새(후방압출),펀치와 다이의 틈새 및 다이 구멍(복합압출)으로 재료가 이동하여 형상을 만드는 가공

 

heading

막대모양의 재료의 일부를 상하로 압축하여 볼트, 리베트 등과 같은 부품의 두부를 만드는 일종으로 upsetting 가공을 말한다.

 

impact

extrusion

치약 튜브와 같은 얇은 벽의 깊은 용기를 만들 때 적용되는 일종의 후방 압출가공을 말한다.

 

swaging

재료를 상하방향으로 압축하여 직경이나 두께를 감소시켜 길이나 폭을 넓히는 가공

upsetting

재료를 상하방향으로 압축시켜 높이를 줄이고 단면을 넓히는 가공

드로잉

가공

그룹

drawing

평판에서 형을 사용하여 용기를 만드는 가공

 

redrawing

용기의 직경을 감소시키면서 깊이를 증가시키는 가공

 

ironing

제품의 측벽 두께를 얇게 하면서 제품의 높이를 높게 하는 훑기 가공

 



1-2 일반 Press 제품의 설계

1-2-1 전단가공

예리한 날을 가진 펀치와 다이의 전단력으로 재료를 절단 분리시키는 방법.

(1) 펀치와 다이의 틈새

틈새가 적은 경우, 처짐(roll-over)은 적어지나 2차 파단면이 나타나며, 큰 타발력이 필요하고 기계와 금형에 무리가 가게 된다.

과도한 틈새일 경우는 처짐, 파단면이 커지며 burr도 많이 발생한다.

(2) 전단의 가공한계

1) Piercing을 할 수 있는 최소치수

원형 piercing을  할 수 있는 최소 구멍지름은 연질재료는 판두께 정도, 경강이나 스테인레스강 등과 같은 경질재료는 판두께의 1.3~2배 정도이다.

2) Blanking 가공한계

판두께(t) mm

최소간격 mm

2.3 이하

2.3 이상

4.6

2 t

판두께(t) mm

최소간격 mm

1.55이하

1.55이상

3.1

2 t

원형 구멍전단의 pitch의 한계                             각형구멍전단의 pitch의 한계


1-2-2 굽힘(Bending) 가공

(1) Bending 제품의 설계

1) 재료의 방향성 

일반적으로 판 재료에는 압연방향(rolling direction)이 있으며, 따라서 벤딩제품은 되도록이면 압연직각 방향으로 bending하는 것이 모서리부분의 균열을 방지할 수 있게 된다. bending방향이 2방향 이상일 경우는 압연방향이 가능한 45 가 되도록 한다.

2) 형상에서의 주의

① 제품형상의 붕괴

정확한 bending과 가공의 용이성을 위해 bending되는 주변부위를 relief notch를 주는 것이 좋다.

relif notch의 폭 b는 1.5mm 이상 2t 이하로 한다.

② hole이 있는 판의 bending

보조구멍을 뚫는다.   p273 그림참조

③ bending 가능한 플랜지의 최소 높이

bending 가능한 flange의 최소높이는 내측 R의 중심에서 2t까지 가능하고, 내측 R=0의 경우는 1.3t까지 가능하다.

3) 최소 Bending 반경

R (내측)에 영향을 주는 인자

① 판 두께(t) : R 은 보통 판이 두꺼우면 크게 되나 R /t 의 비로 계산하면 t에 무관하다.

② 판 폭(b)  : R /t는 폭이 넓으면 크게 되는 경향이 있으나, b가 약 8t 이상으로 되면 R /t의 값은                 거의 일정하다.

③ 재료와 압연방향  :  R 가 재질에 따라 다름은 당연하며, 압연방향에 있어서는 일반적으로도 재료                         압연방향으로 연신율이 크기 때문에 압연직각방향의 최소허용 bending 반경은                         압연 평행방향보다 작게 할 수 있다.

(2) Spring Back

spring back을 적게 하려면 bendin면에 인장 변형을 주는 방법, 즉 bending 부분만을 특히 강하게 압축하여 늘림을 주는 방법이 있다.

(3) 전개길이의 계산방법

제품을 소정의 치수로 bending하기 위해서는 재료의 전개길이를 미리 결정해야 한다.

계산 방법으론 다음 2가지가 있다.

1) 중립면 기준법

* p277 참조

2) 바깥치수 계산법

* p277~278 참조

1-2-3 Drawing 가공

blank 직경 D와 펀치의 직경 d와의 비를 drawing비라 하고, 그 역수를 drawing률이라 한다.

-flange 없는 원통 용기의 경우 blank 직경 D는


       ( 내부에 R이 있을 때,   )


여기서 drawing비 Z와 drawing률 m은,


  ,  

-flange가 있는 원통용기의 경위 blank 직경 D는,


       이다.

drawing비 또는 drawing률은 drawing 가공의 난이를 가리키며, drawing률이 크면 가공이 쉽고, 한계치보다 작으면 밑 부분 부근이 파단 되어 drawing을 할 수 없게 된다.

1-2-4 Press 제품의 강성과 보강

(1) 판두께 및 길이 관련 휨강도 관계

① 동일형상에서 판두께를 2배로 할 경우 휨강도는 8배가 된다.

② 동일형상에서 길이를 2배로 하면 강도는 1/8이 된다.

(2) 외력의 방향과 강도

* p280 그림 1.16 참조

(3) 판두께를 높이지 않고 강도를 높이는 방법

① 판의 외곽을             ,                의 형상으로 bending 한다.


② 판의 중앙부를                ,               의 형상을 바닥에 spot 용접.

③ 판의 중심부를                         형상으로 bending 한다.

④ 관의 둘레를                      와 같이 180 bending 한다

⑤ 보강 rib, bead를 추가하여 보강한다.

1-3 허용공차

press 제품의 허용공차 규격으로는 주로 KSB0236과 DIN7168(독일규격)을 사용하고 있으며, 기능상 특별한 정밀도가 요구되지 않는 치수에 대하여 일일이 기입하지 않고 일괄해서 지시할 경우에 적용된다.

1-3-1 KSB 0236 (치수의 보통 허용공차 통칙)

* p281 표1.11 참조.


제 2 장 Press 금형과 기계

2-1 Press 금형 (Die)

2-1-1 금형의 종류

(1) 단일공정형

1) 전단형 (타발형)

전단형은 전단방식에 따라 blanking, piercing, cutting, parting, trimming, die로 나누어진다.

스트리퍼에 의해 펀치가 안내되는 형식으로 띠모양의 재료를 손으로 소재안내를 따라 이송하고, 제품을 차례차례 blanking하는 것이다.

2) Bending 형

① V-bending die

   a. 표준형식의 V-bending die

② U-bending die

③ curling die

   drawing 가공 또는 인발가공에 의하지 않고 판을 ring, pipe 등의 형상으로 만드는 금형.

④ cam식 bending die

   제품의 형상에 따라 금형의 상하운동만으로는 불충분할 때 금형의 일부를 cam기구로서 좌우 또는 경사방향으로 움직이도록 하여 여러 가지 bending 가공을 할 수 있는 die.













3) 성형형 (Forming Die)

① Flange 성형형

 flange 가공은 판, 관, 구멍의 테두리에 flange를 만드는 작업으로 수축 flange 변형과 확장 flange 변형의 2종류가 있다.

② Curling die

판의 끝면을 둥글게 bending 하는 작업으로 잘라진 면을 없앰으로써 안전, 보장, 장식을 목적으로 한다.

예를 들면 경첩의 회전부를 들 수 있다.

③ Bulging die

원통용기의 입구는 그대로 두고 중앙부부분을 볼록하게 만드는 가공법 가공후 제품을 쉽게 뺄 수 있도록 다이를 분할식으로 한다.

④ Beading die

판 또는 각종 press 제품의 보강 또는 외관을 좋게 하기 위해 실시하고 있다.

4) Drawing die

① Blank holder가 없는 drawing die

② Blank holder가 있는 drawing die

③ Spring pad가 있는 drawing die 

   flange가 없는 작은 drawing 제품에 사용되는 die. 스프링에 의해 제품이 자동으로 빠져 생산성이      높다.

④ 역 drawing die

미리 성형된 원통형 제품의 밑 부분을 밖에서 punch로서 오목하게 성형시키는 방법.

(2) 복합형 (Compound Die)

① 복합 bending die

복합 bending die는 bending과 blanking 혹은 bending과 drawing가공 등으로 복합공정이 필요한 하나의 제품에 하나의 금형으로 제작토록 한 것을 말한다.

② 복합 drawing die

재료의 blanking과 drawing 가공을 동시에 가공하는 복합형과 drawing과 trimming가공을 동시에 가공하는 복합형.

(3) 순차이송형 (Progressive Die)

여러 공정를 필요로 하는 제품의 가공에서 1대의 press기계와 하나의 금형을 사용하여 필요공정을 금형 내부에 일정의 pitch로 배열하고 재료를 그 pitch만큼 움직이도록 하여 연속적인 공정을 거쳐 제품을 완료토록 한 die이다. 특징은,

① press 기계는 특수한 것이 아니고 범용기계에 feeding 장치를 붙여 사용할 수 있다.

② 고속생산 가능

③ blanking, bending, drawing 가공 등이 하나의 금형에서 가능하다.

④ 무인 운전이 가능하다.

⑤ 고도의 금형가공기술을 필요로 하고, 금형이 고가로 되며, 다량생산일 때 적합하다.

2-1-2 금형의 재료

금형재료의 만족 조건은,

① 경도가 크고 고온에서도 그 경도를 유지할 것.  

② 내마모성이 클 것. 

③ 내충격성, 인성이 클 것. 

④ 열처리가 쉽고, 열처리 후 변형이 적을 것. 

⑤ 가공이 용이하고 가격이 쌀 것. 

⑥ 구입이 용이할 것.

(1) 탄소공구강

탄소공구강은 공구강의 기본적인 강이며, 기계가공성도 좋고 공구강 중에서는 가장 가격이 싸므로 탄소량의 변화에 따라서 여러 가지 용도에 이용되지만, 담금질 변형 등이 크고 내마모성이 낮은 결점이 있어서 비교적 소량 생산의 punch나 die의 공구재료로써 적당하다.

일반적으로 KSD3751(탄소공구강 강재)의 STC3~STC5가 금형용으로 많이 쓰인다.


(2) 합금공구강

KSD3753(합금공구강 강재)의 특수공구강(STS)과 다이스강(STD) 2종류가 있으며, 금형용 punch나 die에는 절삭용과 냉간 금형용이 일반적으로 많이 사용되고 있다. 특히, 후자의 STD1, STD2, STD11 등 12% 크롬계 냉간 공구강은 내마모성이 우수하며, 담금질성이 좋고 열처리 변형이 적으므로 대표적인 금형용 공구강이다. 그러나 가공성이 약간 떨어지고 절삭이나 연삭가공에 난점이 있다.

(3) 고속도강

텅스텐계와 몰리브덴계의 2종류가 있으며 경도가 크고 내마모성이 우수하기 때문에 절삭용공구강으로서 많이 쓰인다. 흔히 하이스라고도 부른다. 금형용강으로는 KSD3522(고속도 공구강 강제)의 몰리브덴계 SKH9가 특히 인성이 크고 작은 지름의 piercing용 punch 및 대량생산용의 고급금형 punch나 die에 많이 사용되고 있으나 담금질 온도가 높고 또한 고도의 담금질 기술이 요구되기 때문에 사용범위가 한정되는 결점이 있다.

그 밖에 punch holder나 die holder에는 KSD4301(회주철품)의 GC20이 사용되고, punch plate, stripper 등에서 KSD3752(기계구조용 탄소강 강재)의 SM20C가 많이 사용된다.

제 3 장 Press 제품과 다른 부품과의 결합

3-1 Screw 고정법과 간이고정법

3-1-1 Bolt와 Nut에 의한 결합

이 방식은 bolt측 nut측 어느 한 쪽에서 조일 때 반대측은 회전방지가 필요하게 되어 작업이 2방향으로 되므로 불편하고 제한된 공간에서는 사용이 어렵다. 그러나 양부품에 구멍만 뚫으면 간단히 결합할 수 있으므로 일반적으로 많이 사용된다. 대량생산에서는 작업성 때문에 그다지 채용되지 않는다.



3-1-2 Press 제품에 나사고정법

(1) Burring후 나사가공

판두께가 얇아서 판두께 내에서 성형되는 나사산이 부족할 경우(3산 이하) burring을 성형시킨 후 나사가공을 하는 것이다.

(2) Clip Nut

U자형 박판의 spring성 재질로 제조되어 그 탄성력을 이용하여 제품에 끼워 넣는 방식으로 매우 간단히 one touch 작업으로 고정이 가능하다. 단가는 다른 방식에 비해 다소 고가.

quick-opening fastener의 목적으로 널리 사용

(3) Tapping Screw

박판(1t 이하)에 경하중의 부품 조립시 또는 다시 분해할 필요가 적을 경우 끝이 날카로운 tapping screw(KSB 1024의 1종 또는 4종 )를 사용하여 결합시키는 방법.

(4) Clinch Nut

press 제품에 구멍을 뚫고 clinch nut의 pilot collar부를 삽입시켜 caulking하여 고정하는 방식이다.

(5) Welding Nut

십여 년 전에는 T-nut라 부르는 T자형 nut를 press품에 spot용접하였으나, 그 후 생산성 좋은 projection nut로 바뀌었다고 한다. 충분한 체결강도가 필요한 경우에 사용하는 예가 많다.

(6) 용접 stud

용접 stud는 arc welding의 일종으로 stud를 press품(모재)에 용접 gun을 사용하여 arc 열과 압력으로 용착시키는 것이다.

-용도,

① stud welding된 모재 이면에는 어떠한 구멍, caulking면 등이 생기지 않으므로 외관이                  중요시 되면서 내부에 부품들을 결합해야 할 경우.

② steel 구조물에 나무 등의 연질의 부품을 결합해야 할 경우.

③ 자동차 내장, 선박의장, 주방기기, panel 고정 등에 사용된다.

3-1-3 간이 고정법

press 제품과 다른 부품과의 serew를 사용하지 않는 간이결합법으로 C형, E형 멈춤림, snap pin 등도 포함되나 이것들은 규격화되어 있다. 본 항에서는 박판을 press에 의해 가공하여 그 재질의 spring 성질을 이용해 간단히 착탈할 수 있는 구조의 clip류에 대해 설명한다.

본품에 사용되는 재료는 주로 0.5~0.8% 정도의 탄소강이 많고, 성형후 열처리에 의해 HRC 45-50으로 하고 있다.

(1) 화살형상 spring clip (Dart-type Clips)

화살과 같은 형상의 다리를 가지고 그것에 의해 press품에 결합하고 다리는 지지물에 따라 형상이 달라진다.  냉장고, PCB 고정, 명판 등에 사용된다.

(2) Molding Fastener

press품에 plastic mold품을 결합하기 위한 것

(3) C형 clip (C-Shaped clips)

형상이 C자형으로, 일명 압축 ring clip이라고도 한다. knob에서 축과 물리는 부위에 끼워넣는 것이 많다.

(4) U형 clip (U-shaped clips)

비교적 널리 사용되는 클립.  2매의 판을 간단히 결합

(5) S형 clip (S-Shaped clips)

한쪽 방향으로 press품에 끼워 넣은 후 지지물을 끼워넣는 식으로 사용.

3-2 Caulking

3-2-1 Caulking의 종류와 특성

(1) Rivet Caulking

일반의 rivet에 의해  2부품의 결합법과 단차가 있는 pin을 기계가공하여 press품에 caulking 결합하는 방법이 있다.

* p313~317 그림 및 표 참조.

(2) emboss를 이용한 Caulking

별도의 pin을 사용하지 않고 press품 자체의 embossing을 성형시키고 caulking에 의해 다른 부품을 결합하는 방식.

* p317 그림3.27 참조.

(3) 장방형 돌출부를 이용한 Caulking

press품 결합에서 상자형을 만들 때 사용되는 caulking 방법이다.

3-2-2 회전식 Caulking 방법

(1) 원리

공구(punch)를 일정각도로 경사지게 하고 spin head를 중심으로 회전시켜 punch에 세차운동을 일으키게 하고 이것을 공기압 또는 유압으로 재료를 누르고 spin head의 회전과 함께 조금씩 소성가공을 하도록 하여 caulking 하는 방식이다.

* p318 참조.

3-2-3 열간 Caulking

부품의 일부로서 press품에 가공된 돌출부를 국부가열에 의해 연화시키고 작은 힘으로 압력을 가하는 것.


(1) 열간 caulking의 특징

① 부품의 형상이 단순해지고 설계의 자유도가 높다.

② 가공시 변형가공이 작으므로 박판의 제품에도 정밀도가 좋은 조립이 가능하다.

3-3 압입

압입방식의 결합은 roller shaft나 hinge pin 용도로 사용될 때, 보통 shaft(pin) 일부에 knurling을 형성시키고 끼워맞춤식으로 고정하는 방법.

3-4 용접(welding) 및 Brazing

3-4-1 Gas Welding

산소와 acetylene 또는 수소(화염온도가 낮으므로 Al, 마그네슘과 같은 저용융 모재의 용접시 사용)의 연소에 의한 화염의 열원으로 용접하는 것.

장점, 

① 가격이 싸다. 

② 가열온도 조절이 용이 

③ 용접과 절단가공이 가능하다. 

④ 용접비용이 다른 용접과 비교시 가장 저렴하다.

단점, 

① 화염의 온도가 arc에 비해 낮아 두꺼운 판은 용접이 곤란하다. 

② 화염의 온도가 낮아 열을 오래 주면 열영향 범위가 넓어져 모재가 변형될 수 있다. 

③ 용융깊이가 낮아 기계적 강도가 낮다.

④ 폭발의 위험이 있다.

3-4-2 Arc Welding

장점,

① 용접기의 가격이 매우 싸다. 

② 어떠한 판두께의 용접도 가능(박판 1t이하 제외) 

③ 용접강도 우수 

④ 이동이 편리하다. 

⑤ 어떠한 용접자세도 가능하다.

단점,

① 비교적 큰 전류 필요 

②박판(1mm이하)용접 곤란 

③Al, 동 등은 제약 따름

3-4-3 저항용접 (Resistance Welding)

(1) Spot Welding

2개 또는 2개 이상의 용접물을 전극 사이에 넣고 전류를 통하여 저항열로 용접하는 방식. 통전시간은 1/100초라하고 접합된 부위를 너겟(negget)하 칭한다.

(2) Projection Welding (돌기용접)

spot 용접과 유사하나 모재의 한쪽 또는 양쪽에 작은 돌기를 만들어 이 부분을 용해시켜 용접하는 법.

3-4-4 특수용접

(1) 불활성가스 아크 용접법 (Shielded Inert Gas Metal-Arc Welding)

   용접부를 공기와 차단한 상태에서 특수 touch에서 불활성 gas(inert gas)를  전극holder를 통하여      용접부에 공급하면서 용접하는 방법.

Al, Cu 및 구리합금, 스테인레스강 등의 용접에 많이 사용됨.

1) 불활성가스 텅스텐 아크 용접법 (Inert Gas Tungsten-Arc welding)

   TIG welding 이라고도 한다. 텅스텐봉을 전극으로 써서 가스용접과 비슷한 조작방법으로 용접봉을     아크로 용해하면서 용접한다. 전극인 텅스텐을 거의 소모하지 않아서 비소모식 불활성가스 아크용접     법이라고도 한다.

2) 불활성가스 금속 아크 용접법 (Inert Gas Metal-arc Welding)

   MIG welding 이라고도 한다. 용접봉인 전극 wire를 연속적으로 보내어 아크를 발생시키는 소모식      불활성가스 아크용접법이라고도 한다.

   보통 아크 용접에 비해 고가이나 용제를 사용할 필요가 없으므로 용접부의 부식 및 열집중에 의한      균열과 잔류응력이 적고, 기계적 성질이 변화하지 않는 장점이 있다.


(2) 잠호 용접 (Submerged-Arc Welding)

일종의 자동 아크 용접법으로서 용접이음의 표면에 입상의 용제를 공급관을 통하여 공급시키고, 그 속에 연속된 wire로 된 전기용접봉을 넣어 용접봉 끝과 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방법.

(3) Plasma Welding

고도의 전리된 gascp의 아크로서 이것을 이용한 용접으로 plasma jet용접과 plasma arc 용접이 있다.

3-4-5 Brazing

접합시킬 모재를 용융시키지 않고 두 모재의 경계면에 모재보다 융점이 낮고 융합하기 쉬운 땜납(filler metal)을 용융시켜 모재를 서로 접합하는 방법. 즉 모재의 결합되는 부위에 용융된 땜납을 모세관현상에 의해 침투시켜 접합시키는 것으로 현재에는 ceramic, 흑연 등의 비금속 접합에도 사용된다.

① 연납땜 (Soft soldering)

용융온도가 450℃ 이하의 납을 사용하는 납땜으로 주성분은 주석과 납이다.

② 경납땜 (Hard soldering, brazing)

용융온도가 450℃ 이상의 땜납제를 써서 납땜하는 것으로 땜납제에는 은납, 황동납, 알루미늄납, 인동납, 니켈납 등이 있다.


제 4 장 Press 가공용 재료


일반적으로 판금에 많이 사용되는 재료에는 주석도금강판, 아연도금강판, 구리판, 인청동판, 황동판, 양백판, 알루미늄판, 알루미늄합금판 등이 사용된다.

(1) 강판

1) 열간압연강판 및 강대(KSD3501)

일반구조용 강에 비해 연함. 가공 용이, 표면상태 중요시 안하는 판금부품에 사용.

2) 냉간압연강판 및 강대(KSD3512)

표면이 깨끗, 변형이 적으며 품질 균일, 연신율이 크므로 일반적으로 가장 많이 사용.

3) 아연도금 강판(KSD3506)

열간압연강판에 아연도금한 것, 보통 함석판이라 부름, 염분에 약하나 가격 저렴, 녹이 잘 슬지 않아 각종 기구 건축재료에 사용.

4) 주석도금강판(KSD3516)

보통 양철판이라고 함. 열간압연강판 또는 냉간압연강판에 주석을 도금한 것, 내식성 우수, 유독물질 없음, 표면이 깨끗, 여러 가지 용기, case, 공업용품에 사용

5) 스테인레스 강판(KSD3705, KSD3698)

변형시키는 데 큰 힘이 들기는 하나 성형성이 좋아서 각종 공업용품에 널리 사용

(2) 구리 및 구리합금판

1) 동판

    전연성, 가공성, 전기 및 열전도, 내식성 등 우수

    ① 타프피치 동판

    전도성, 전연성, drawing 가공성, 내식성, 내후성이 좋다.

    ② 인탈산 동판

    타프피치 동판에 비해 용접성이 좋다.


2) 황동판(KSD5201)

구리와 아연의 합금으로 기계적 성질, 내식성, 내가공성이 좋다. 7:3황동과 6:4황동이 대표적이다.

전자는 연하여 drawing 가공에 사용되고, 후자는 강하므로 절단가공에 사용된다.

3) 특수황동판(KSD5201)

황동에 다른 원소를 첨가하여 기계적 성질의 개량 또는 절삭성의 개량을 한 것.

첨가원소로는 주석, 규소, 알루미늄, 철, 망간, 니켈, 납 등이다.

① 연입황동판

황동판에 납을 0.4~3% 넣은 것이 많이 사용. 황동판보다 전연성은 떨어지나 절삭성 우수하고, blanking 가공에 적합하며 강도를 요하지 않는 시계, 계기이 gear, cam 등에 사용

② 네이벌황동판

황동(6:4) 1% 정도의 주석을 첨가한 것이 네이벌황동. 보통 황동에 비해 경도나 인장강도, 내식성 우수.

4) 인청동판(KSD5506, KSD5202)

구리와 주석의 청동에 소량의 인(P)를 첨가한 합금판. 동판, 황동판에 비해 인장강도가 크고 내식성, blanking 가공은 우수하나, 압연에 의한 가공경화나 방향성이 심하므로 bending, drawing시에 풀림처리함.

내식성, 내피로성 우수. 작은 gear, 판 spring, 전기부품 등에 사용

(3) 니켈-구리 합금판

1) 양백판(KSD5506)

황동에 니켈을 첨가한 것. 니켈양 많으면 은백색, 적으면 황색을 띈 회색. 광택이 곱고, 변색 되지 않으며 가공성이 풍부하여 양식기, 장식류, 건축물, 가구, 악기, 계측기, 의료기 등에 사용

2) Spring용 양백판(KSD5201)

광탱이 아름답고 전연성, 내피로성, 내식성 우수

저온 풀림처리한 것은 고성능 스프링재에 적합. 계전기용 접점 스프링, 전기기기용 스프링 등에 사용.

(4) 알루미늄 및 알루미늄 합금판

알루미늄 및 그 합금판을 일반적으로 분류하면 알루미늄판, 내식 알루미늄 합금판, 고력 알루미늄 합금판 및 고력 알루미늄 합금 접합판의 4종류로 분류

1) 알루미늄판(KSD6701)

비중은 철의 약 1/3. 열전도성 우수, 연성과 전성 풍부, 상온가공 용이, 내식성 우수

2) 내식 알루미늄 합금판

알루미늄에 내식성을 가급적 떨어트리지 않고 소량의 구리 등의 원소를 첨가하여 강도를 높인 것.

3) 고력 알루미늄판

알루미늄에 구리나 그 밖의 합금원소를 첨가한 것. 내식성은 떨어지나 담금질 한 것은 강도가 높다.

항공기 등의 경량의 큰 강도를 요하는 곳에 사용.

4) 고력 알루미늄 합금 접합판

고력 알루미늄 합금판의 내식성을 높이기 위하여 판표면에 내식성이 좋은 알루미늄이나 내식 알루미늄 합금을 붙인 것. 항공기용으로 많이 사용.


제 5 장 표면처리

5-1 도금

5-1-1 도금의 개요 및 목적

① 장식용으로 Au, Ag, Pt, 꼬 등의 귀금속에 Ni, Cr 등의 도금을 하여 외관을 미려하게 하는 것.

② 장식겸 방식용으로 철강, 아연합금상의 Ni, Ni-Cr 도금이 있다.

③ 단순한 방식용으로 철강 소지상 Zn, Cd, Sn, Pb 등이 있다.

④ 공업용으로서는 내마모용으로 경질크롬도금, 윤활용으로 Cr, In, Sn, 보수용으로 Cu, Fe, Cr, 철의      탄방지용으로 Cu, 내식용으로 Cr, 전주에 Cu, Fe, Ni 도금 등이 있다.

5-1-2 전기도금

전기분해에 의해 금속염 수용액에서 음극으로 한 제품의 표면에 금속피막을 석출시키는 도금방법.

밀착우수, 두께조절 용이, 외관 미려, 응용범위 많음.

(1) 전기도금의 종류 및 특징

1) 동도금

철이나 아연 diecast, Al 제품의 하지도금으로 널리 쓰임. 소지금속과 표면도금 금속과의 밀착성을 좋게 함.

2) Ni 도금

화학적으로 안정되고 내식성이 크기 때문에 철이나 아연 die cast 소지의 방식피막으로 쓰이며, 경도와 내마모성도 우수.

①무광택 Ni 도금  ②광택 Ni 도금  ③특수 Ni 도금  *strike Ni 도금:스테인레스 강에의 도금.


3) Cr 도금

외관 미려, 부식에 강함, 경도 우수, 마찰계수 작음, 내마모용 등의 공업적 분야의 도금으로서 용도 넓음

4) 아연도금

철강의 방식피복으로서 다른 금속도금에 비하여 우수,  아연 도금의 방식을 한층 향상시키기 위해서 크로메이트 처리를 행하게 되며, 이로써 아연도금 자체보다 10~20배의 방식력 가짐.

5) 금도금

주로 장식도금에 사용, 고온산화에 강함, 화학약품에 안전, 전기접촉저항 작으므로 최근에는 전자, 정밀기계 산업에서 요구되는 print 배선기판, relay, 단자반도체 등의 전도성, 방식성, 내마모성의 성질을 이용한 제품이 많이 요구.

6) 은도금

전도성 우수, 내식성 우수, 전자부품, 통신기부품 분야에서 급속하게 응용.

7) 주석 도금

내식성 우수, 융점이 231.9로 낮아 종래에 많이 사용하던 카드늄 납땜이 엄격한 공해규제로 인해 카드늄납땜 대체용으로 많이 사용.

(2) 도금공정 

1) 전처리 (Pretreatment)

도금전의 공정의 총칭

① 연마

표면 산화물 제거, chip의 제거, 기계적 방법, 전기화학적 방법, 화학적인 방법이 있다.

② 탈지

표면에 부착되어 있는 유지를 제거하여 금속피막이 소지면에 밀착시키기 위한 예비처리.

③ 산세 (Pickling)

표면에 생긴 산화막을 제거한다. 사용하는 산 및 산농도는 소재의 종류에 따라 달라짐.

④ 중화

앞의 모든 처리를 거쳐 깨끗하게 되어진 소지를 도금하려고 하는 도금 액성으로 해주기 위한 공정으로 소지와 피막 사이의 밀착성에 크게 관계한다.

2) 도금

전처리에 의해 깨끗해진 제품을 도금조에 넣어 도금. 도금후에 제품은 우선 찬물에 씻어 도금액의 대부분을 떨어뜨린다. 이 세정액은 회수되어 도금액의 공급에 쓰인다. 회수 세정은 대단히 중요하여 도금의 cost에도 상당한 영향을 미친다.

3) 후처리

도금의 종류, 목적에 따라 변색방지처리, 착색처리 등 여러 가지가 있다.

(3) 도금 품질

1) 도금에 영향을 미치는 전기분해현상

① Gas의 흡장

수소를 흡장하면 crack의 원인.

② Pin Hole의 생성

pin hole(pores)은 수소 gas가 음극면상에서 방출되지 않고 부착 잔류하든지 또는 소지상의 다른 물질에 의해 결정성장의 결함으로 일어나는 것으로, 극히 미세한 구멍이나 소지까지 통하는 것이 많다.

③ 균일전착성 (Throwing Power)

전기도금 피막의 각 부분을 균일한 두께로 석출하는 능력을 말하는 것.

균일전착성은 표면상의 전류밀도분포의 균일이 중요하거나 전극면의 기하학적인 조건에 의해 생기는 전류분포를 균일하게 하기 위해서는,

a.극간거리를 넓힌다.  b.전극단면의 각도를 크게 한다.  c.보조극을 사용한다.  d.음극을 움직이게 한다.  e.액을 교반한다.  등의 조건이 필요하다.

④ 부동태 (Passivity)

도금액 중에서 분해전압에 달하게 되면 양극에 산소가 발생하게 되므로 표면에 안정된 산화물층이 생기게 되어 불용성 양극으로 되기 쉽다. 이 불활성 상태를 부동태라 한다.  

2) 도금의 결함

① 도금 두께의 불균형

전기도금의 큰 결함 중 하나. 각 부위에 대한 전류분포가 일정치 않아 돌기부 또는 선단부에 집중하는 성질 때문. 특히 크롬도금은 이 경향이 크다. 또 도금작업시 양극과 음극과의 관계 위치에 의해서도 큰 차이가 있다.

② 전기적, 기계적 특성

도금피막의 전기적, 기계적 특성은 각각의 금속과 거의 같은 성질을 가지나 경도는 일반적으로 금속의 경도보다 높아진다. 합금도금의 경우는 각각의 단독도금에 비하여 경도가 증가함과 동시에 융점은 낮아진다.

③ 수소취성

전처리로서의 산세와 도금액중에서의 전해중에 발생하는 수소는 활성도 높은 발생기수소로 소재표면에서 내부에 흡착 침투하여 소재를 취약하게 한다. 이 현상을 수소취성이라 한다. 수소취성을 받기 쉬운 재질은 스프링강, 고탄소강이다. 도금액에서는 알카리욕이 산성욕보다 수소취성을 받기 쉽다.

④ 내부응력

응력에는 압축응력과 인장응력이 있고 도금종류, 도금액 조성, 첨가제의 종류 등에 따라서 응력이 생긴다. 일반적으로 얇은 도금은 그 문제가 적은 경우가 많으나 두꺼운 도금일수록 응력에 의한 변형 박리, 기타의 문제점이 있으므로 충분히 주의할 필요가 있다.

⑤ 도금의 납땜성

도금의 납땜성은 그 금속 자체와 거의 같으나 도금욕 조성 특히 첨가제의 유무 등에 의해 차이가 생긴다. 납땜, 동, 카드뮴, 석의 4종이 양호한 납땜성을 가진다. 도금 두께가 엷으면 고온 고습에 의해 쉽사리 저하함으로 주의를 요한다.

⑥ 산세에 의한 소모량

특히 주의해야 할 것은 부품 중에 부분적으로 전기용접 또는 가스용접을 한 것의 예이다. 이 경우, 산화막은 일반적으로 대단히 두꺼우므로 이것을 제거하기 까지 산처리를 행하면 다른 부분의 용해가 커져 산세과도가 될 위험이 있다.


3) 도금의 내식성

도금의 품질을 판정하는 데에는 여러 가지 요소가 있으나, 그 중에서도 내식성은 가장 중요한 요소이다.

시험방법에는 염수분무시험, 고온고습시험, 폭로시험, corrode kote시험 등이 있다.

*p355~357 시험결과표 참조.

(4) 전기도금의 특성 및 설계상의 유의점

도금의 품질은 소재에 의하여 죄우되는 경우가 많다.

* p358 표5.5(재질에 따른 도금의 난이) 참조

2) 형상 및 구조

복잡한 형상의 부품 각 부위에 일정한 도금두께로 도금하는 것은 선단효과에 의해 전류밀도의 불균일에 의해 거의 불가능하다.

5-1-3 양극 산화 피막

전기화학적으로 산 또는 알칼리액에서 알루미늄을 양극으로 하여 산화시키는 것을 양극산화라고 하고, 구미에서 개발한 황산법을 아노다이징(anodizing)이라고 한다.

-옥살산법--> 전해만으로도 황색(금색) 띔. 주방기구에 많이 사용.

-황산법-->  투명하며 백색. 건추자재의 표면에 널리 사용.

5-1-4 도금 품질 관리

규정된 시험방법에 맞추어 정확히 실시해 가능한한 주관성이 포함되지 않게 용도에 맞는 성능시험을 실시하는 것이 대단히 중요하다.

(2) 국내외 시험방법

1) 도금두께 측정방법

① 자기적 방법  ② 화학적 방법  ③ 전기적 방법  ④ 현미경 측정법

2) 내식성 시험

① 염수분무 시험(p361 표5.7 참조)   

② Corrode Kote Test  

③ 아황산 가스 시험  

④ 유공도 시험(Pin Hole Test)  

⑤ 내후성 시험

3) 외관검사

이는 중간검사, 출하검사, 수입검사시에 소비자가 선택하는 것. 이 검사는 검사원의 주관이 삽입되기 쉬운 결점이 있어 가능하면 한도견본품을 만들어, 당사자간에 합의가 꼭 필요하다.

4) 경도 시험 (Hardness Test)

5) 밀착성 시험

도금이 벗겨진다고 하는 것은 도금제품에서 치명적인 결함이며 최대의 불량이다. 그러나 정략적인 방법은 없고 정성적인 방법으로서 굴곡시험과 가열시험이 있다.

5-1-5 자료상에서의 도금 및 표면처리기호

press 제품에 도금 처리할 필요가 있을 때는 그 도면에 도금의 종류를 명기하여야 한다.

* p362 표5.9(도금표시용 기호표시 방법) 참조

5-2 도장

5-2-1 도장의 개요 및 목적

도장의 목적은 물체의 표면에 도료를 도포시켜 경화된 도막을 형성하고 물체(피도물)를 보호하며 미화시키는 데 있다. 또한 절연, 방화, 방균, 방음, 표식 등의 목적.

5-2-2 도장 전처리

(1) 전처리의 목적

① 소재면을 불활성화(안전화)하여 내식성을 향상시킨다.

② 소재면에 부착, 생성된 이물질을 완전히 제거함으로써 도료의 밀착성 향상.

③ 소재면과 도료의 친화력과 습윤성을 준다.

④ 소재면의 돌출부를 제거하여 소재면을 평탄하게 한다.

(2) 금속의 표면상태

① 1차 가공 표면  ② 2차 가공 표면

(3) 금속의 표면처리

1) 탈지

탈지란 금속 피도물의 표면에 녹을 방지하기 위하여 도포되는 방청유, 프레스나 기계로 가공하는 과정에서 묻는 주로 유성물질을 금속표면에서 제거하는 것.

2) 제청

① 녹이란

일반적으로 도장계에서는 금속표면에 생성된 산화물 및 수산화물을 녹이라 부르고, 금속체는 항상 다른 물질과 반응하여 처음의 안정된 상태로 되돌아 가려는 성질이 있기 때문에 그것이 녹이라고 하는 화합물을 생성하게 하는 요인이 된다.

② 녹의 상태

a. 적  색  :  황갈색 또는 다갈색 등. 수산화철로서 산화철의 표면에 물과 산소 때문에 발생.

b. 검정색  :  보통 철색이라고 하는 흑청색으로서 붉은 녹이 되기 이전의 상태에서는 층의 스케일과는                본질적으로 다르다.

c. 변  색  :  금속 본래의 광택을 상실한 상태

d. 흐  름  :  금속면이 흐릿한 상태. 변색이나 착색 되었다고는 볼 수 없는 상태.

3) 화성처리

① 철 소지상의 화성처리

금속표면에 산화막이나 무기염 피막(주로 수용액)을 화학적으로 만들어 금속의 도장하지로 사용하는 것을 화성처리. (금속표면에 화학적으로 산화피막을 입히는 처리),  크로메이트 처리법과 인산염 처리법이 있다.

여기서는 인산염 처리를 기술한다.

a. 도막의 부착을 증진시킨다.  

b. 부식을 방지한다.     

c. 전기의 부도체이므로, 녹을 번식시키는 양극와 음극의 영역이 없는 동종의 표면을 이루게 한다.

② 아연도 강판의 화성처리

③ 알루미늄의 화성처리

* p365 표5.10(아연도 강판용 화성처리 방법 및 특징) 참조.

4) 아연도 강판의 종류

① 용융 아연도 강판

깨끗이 처리한 강제를 용융아연중에 침적시켜 화학반응에 의한 피막을 형성시킴으로써 만드는 것.

② 전기 아연도 강판

아연염류의 욕을 이용하여 깨끗이 처리한 철재의 표면에 아연층을 전해석출시킨 것. 아연도 강판에 비해 야연측은 얇다.

③ 아연 용사 강판

plastic 가공한 표면에 특후한 용사기로 아연 와이어 또는 분말을 이용하여 반용융 상태의 아연말을 투사시켜 피막을 얻는 방법.

5) 아연도 강판 도장의 난이점

① 아연표면은 활성이 강하다.  

② 아연 2차 생성물은 수가용성이다. 

③ 아연백청은 도막을 박리시킨다.  

④ 아연은 금속석검을 형성한다.  

⑤ 아연면의 이종금속에 의한 도막의 박리현상이 나타난다.

⑥ 아연 2차 생성물은 알칼리성이다.  

⑦ 도금면의 공기내장에 의해 소부시 브리스터가 형성.

5-2-3 도장 방법

(1) Air Spray 도장

압축공기로 도료를 무산시켜 분출시키는 것.

(2) Airless Spray 도장

air spray는 건의 내부에서 압축공기를 이용하여 도료를 미립화하였으나 airless spray   도료에 직접 압력을 가해 아주 작은 노즐로 미립화하여 spray하는 방법

(3) Hot Spray 도장

일반 spray 도장은 도장하기 적당하게 도료에 용제를 가하여 점도를 낮추어서 도장을 하는 방법인데 비해 hot spray 도장은 용제 사용량을 줄이고 도료에 열을 가해 점도를 낮추어 spray하는 방법으로서 불휘발분(도막형성성분)이 많은 High Solid 상태의 도장을 함으로써 Spray 하는 방법.


(4) 정전도장

정전도장은 air spray, airless spray식으로 공기를 이용하여 도료를 무화하여 미립함과 동시에 earth를 시킨 피도물(+)과 spray head(-)간에 고전압으로 하전하여 전계를 발생시켜 미립화된 도료의 입자를 대전하여 전계의 작용으로 피도물에 부착하게 하는 도장방법.

장점으로는,

a. 도료의 손실이 거의 없다.(10%이하, 일반 스프레이는 30~70%)

b. 자동시스템으로 인한 품질안정, 작업능률 향상.

c. 표면과 이면을 동시에 도장가능.

단점으로는,

a. 전기불량도체에는 도장 불가능.

b. 오목부위는 전위가 낮아 도료부착이 좋지 않을 경우 있음.

c. 설비비가 많이 듬.

(5) 침지도장 (Dipping)

피도물의 도료탱크 속에 침지시켜 올려서 남은 도료를 떨구어 제거하여 그대로 건조시켜 도막을 얻는 방법.

(6) 전척도장 (Electro Phoiretic Deposition Coating)

전착도장을 주로 수용성 도료용액중에 피도물을 양극, 도료탱크를 음극으로 하여 직류전압을 통하면 도료가 전기적으로 도착되어 도막을 형성하는 방법. 자동차 차체의 프라이머용으로 이미 채택되어 자동화된 대량생산체제로 진행되고 있어 권장해줄 만한 도장방법이다.

-전착도장의 장단점-

① 장점

a. 전착효율 높음. 

b. 피도면에 유지가 다소 있어도 도막부착에 큰영향 없음. 

c. 도막두께 제어가능. 

d. 도막의 밀착성 우수 

e. 표면의 오목, 볼록 부위에도 균일한 도막 형성. 

f. 탱크상이나 상자형태도 도막가능. 

g. 균일물품으로 대량도장 가능.  

h. 흐름,mott, blister등의 도막결점 거의 없음.

i. setting 시간이 단축.  

j. 화제의 위험 없고 위생적.

② 단점

a. 전력사용량 높고, 설비비 높다.   b. 전하장치, 절연장치 등이 필요하며 콘베이어 행거등이 복잡.

c. 전착조내의 정비,도료관리시 전문가 필요.  d. 전착도료의 조성을 충분히 고려하여 사용해야 함.

(7) 분체도장 (Powder Coating)

합성수지를 분말형태로 하여 피도물에 coating하는 분말수지 도장방법. 실제 유기용제나 물을 도막물성에서 제거하고 수지만을 이용하는 방법.

① 장점

   a. 고성능의 도막을 얻을 수 있다.(내식성, 내충격성, 내마모성, 내약품성, 전기절연성)

   b. 한번 도장에 두꺼운 도막을 얻을 수 있다.

   c. 도료손실이 없다.

   d. 작업성 우수하다.

② 단점

   a. 미려한 도막 얻기 힘듬. 

   b. 가열온도가 높다. 

   c. 자유로이 조색 불가능.

   d. 가열이 불가능한 피도물에 적용 불가.

(8) Flow Coating

피도물에 도료를 흘러내려서 도장하는 방법. 스프레이 도장보다 도료 손실이 적고, 양산 작업을 할 수 있는 이점이 있다.

(9) T.F.S 도장

T.F.S(Trichlene Finishing System) 도장은 침적도장의 일종으로 주로 금속 제품에 적용되는데 탈지세척-화성처리-도장의 3공정이 모두 불연성 용제인 Trichlene(trichloroethylene)을 기재로한 처리액 또는 도료를 사용한 도장방법으로 1956년 Du Pont에서 개발하여 공업적으로 실용화 됨.

(10) 텀블링 도장 (Tumbling Coating)

피도물을 도료와 같이 회전용기 안에 넣고 회전시켜 도장하는 방법으로 침적도장을 개량한 것.

(11) 로울러 도장 (Roller Coating)

인쇄용 로울러와 같은 방식으로 로울러 사이를 피도물이 이동하여 도장이 되는 방법.

(12) Vapocure 도장

vapocure system이란 한마디로 2액형 polyurethane 도료를 상온에서 amine 분위기

5-2-4 금속도료 일반

금속제품에 사용되는 도료로서 소지에 직접 칠하는 물성 위주의 소지용 도료와 외계로부터의 보호와 가장 중심의 표면용 도료로 대별된다.

1) 프라이머 (Primer)

온도변화에 따른 팽창, 수축에 대한 순응성과 수분투과를 적게 하는 방식성에 중점을 둔다.

surface나 putty에 비해 수지함유량이 많으므로 자외선에 약하다.

2) 퍼티 (Putty)

부착성, 연마성이 양호하고 흡입저항성이 커야 하므로 안료농도를 높이게 되어 탄력부족이거나 균열, 박리가 생기기 쉽다.

3) 서어페이서 (Surfacer)

소지 올록,볼록 부분의 최종 조절, 표면용 도료의 용제 삼투저지, 도장계 내수성 향상, 시속 소지의 표면용 도료의 부착성 강화

4) Primer Surface

5) Sealer

도장마감 후 발견되는 작은 돌출 부위를 사전에 제거하기 위해 소지용 도료위에 도장하여 그 자체의 광택으로 흠을 발견을 쉽게 한다.

(2) 표면용 도료

finishing 또는 top coat라 불리는 부분으로 외계로부터의 보호나 미장이 주요 목적이다.

비반응형 도료와 반응형 도료로 나뉜다.

1) 유성도료

① 유성 Paint

내후성이 우수. 철골, 목재 구조물에 사용

② 유성 enamel

유성 varnish에 안료를 섞어 착생한 것. 건축물, 기계기구의 도장

2) 합성수지 조합 도료

장유성 건성유 변성 alkyd 수지와 내후성 안료로 만들어진 도료. 대형 기계류, 철골류, 외부 배전반

3) Amino Alkyd Paint

alkyd 수지와 amino 수지를 주성분으로 한 도료, 최근 가장 많이 사용되는 공업용 도료. 광택 우수, 단단하며 내수성 우수, 내alkali성, 내열성, 내후성 우수.

4) Epoxy Paint

epoxy기를 가진 수지를 vehicle로 하는 도료로서 urethane 도료와 함께 최고급 도막성능을 갖는다. 공업용으로 거의 모든 곳.

5) Vinyl 수지 도료

초산 vinyl, 염화 vinyl, 기타 vinyl 수지를 vehicle로 하는 도료. 건조시간, 내수성, 내alkali성 등 우수.

내열성, 불발성 약함. 붓도장 어려움.

6) Acryl 도료

acryl 수지 도료는 화학적으로 vinyl 계통이지만 성능이 판이하여 별도 구분한다. 공업용 고급도료. 경도 우수, 황변하지 않는다. 건조가 alkyd 보다 빠르다.

7) Polyester 수지 도료

2가 alcohol과 불포화 2산소와는 반응으로 만드는 수지, 도료의 100%가 도막이 됨. 경도, 내수성, 내약품성, 내후성, 내마모성, 전기절연성 우수.

8) Polyurethane 수지 도료

보통 2형 도료로서, polyester 수지를 주체로 한 도료와 isocyanate를 주체로 한 경화제로 되어 있다.

경도, 광택, 내화학성, 내마모성, 전기절연성, 내열성 우수, 가격높고, 내황변성이 나쁘며, 가사시간 제한.

9) 수성수지 가열건조형 도료

용제의 대부분이 물이기 때문에 취급이 용이하고 인화성, 폭발성이 없고 작업이나 위생에 안전.

5-2-5 도료 도막의 특성과 시험방법

(1) 도료의 특성

공통된 성질,

① 점도   ② 은폐력   ③ 유동성   ④ 저장 안정성

(2) 도막의 특성

공통된 성질,

① 광택   ② 색   ③ 마무리된 외관   ④ 부착성   ⑤ 건조성

(3) 중요 시험방법

1) 도막상태 (먼지, 분화구 현상등이 없을 것)

2) 색상 (기본색과 대차 없을 것)

3) 광택 (88이상)

4) 경도 (F이상)

   tombow #8900 연필을 사용 1kg의 하중으로 45 각으로 밀었을 때, 도막이 패임되지 않는 연필을     그 경도로 표시.

5) 도막두께 (30~40μ)

6) 획책 시험 (100/100)

   1mm 간격의 바둑칸 100개를 축침으로 긋고 tape를 붙인 후 순간적으로 떼어 도막의 박리 상태를      조사

7) 내충격성 (500g*30cm*1/2")

   du pont 충격시험기 사용

8) 신장시험 (5mm)

9) 내알카리성 (Blister나 현저한 변색이 없을 것)

10) 내산성 (Blister나 현저한 변색이 없을 것)

11) 내 오염성 (현저한 착색이 없을 것)

12) 내염수 분무시험 (박리폭 5mm 이내)

13) 내습성 (Blister, 박리, 백화, 연화가 없을 것)

14) 내후성 (Blister 변색이 없을 것)

5-2-6 도장 품질

(1) 도장시에 발생하는 결함

1) 붓자국

2) 오렌지 필 (Orange Peel)

   도막표면에 유자나 밀감 껍질처럼 곰보가 생기는 현상

3) 흐름 처짐 (Running)

도막표면의 일부분에 도료가 흘러있든가 늘어쳐진 현상

4) 은폐력 부족 (Lack of Hiding)

5) 주름 (Wrinkling)

6) 핀홀 (Pin Hole)

   도막을 바늘로 찌른 것처럼 적은 구멍들이 생긴 상태.

7) 거품

8) 백화 (Blushing)

   도면이 하얗게, 희미하게 하도의 색이 상도 도막 표면에 떠올라와 상도의 색이 변색함.

9) 번짐

10) 오목꼴 (cratering)

11) 얼루무늬

12) 가스 체킹 (Gas checking)

13) 메타리 얼룩

(2) 도장후 즉시 생기는 결함

1) 박리

도막 일부분 또는 전부가 적은 충격으로 또는 저절로 벗겨지는 현상.

2) 재점착

도장후에 경화되었던 도막이 시간이 경화함에 따라 다시 점착성을 갖는 현상.

3) 변색

퇴색, 황변, 변색

4) 광택 소실 (Dulling Loss of Gloss Mating)

(3) 도장후 장시간 경과후 발생되는 결함

1) 분필화 (Chalking)

2) 균열 (Cracking)

① 바탕까지 깊이 쪼개진 것(cracking)  

② 표면 도막만 쪼개진 것(checking) 

③ 표면 도막에서는 다각형의 엷은 금(crazing)

3) 부풀음 (Blistering)

4) 황변

5) 변색

5-2-7 도장부품 설계 유의사항

① 도장걸이의 반영은 되었는가 

② edge 및 전단 부분의 외부노출은 없는가 

③ 성형 R이 적어 도막의 crack이나 박리 현상이 발생되지 않는가 

④ 성형 R이 적어 소지의 노출이 발생될 부분은 없는가

⑤ 도막의 두께는 합리적인가 

⑥ 도착효율이 낮은 구조는 아닌가 

⑦ 도장성이 나쁜 재료를 사용하지 않았는가 

⑧ 도장후 도장면의 design 측면의 품질은 명확한가 

⑨ 조립시 타부품에 의해 도막의 손상이 발생하지 않는가 

⑩ 도장후 운송시 도막의 긁힘 등이 발생되지 않는 구조인가

⑪ 선단부의 도장맺힘이 조립에 문제 되지 않는가 

⑫ 도장걸이 위치가 작업시 생산성(도장품) 증가를 위한 위치이며 도장결함의 방지가 가능한 위치인가

5-2-8 도료 소요량 산출방식의 예     * p377~382 참조

출처 : Korea Engineering & Manufacturing Forum(켐프-구, 컴제포)
글쓴이 : 정은식 원글보기
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