CNC 가공에 사용할 수 있는 표면 마감은 무엇입니까? 후처리 및 표면 마감 처리를 통해 금속 부품의 표면 거칠기, 외관, 내마모성을 향상시킵니다. 이 가이드에서는 CNC 가공 금속 부품의 가장 일반적인 표면 마감과 엔지니어링 부품에 적합한 표면 마감을 선택하는 방법을 다룹니다.
CNC 가공은 다양한 금속 및 플라스틱을 사용하여 공차가 엄격하고 세부적인 부품을 생산합니다. 재료가 추가되는 것이 아니라 제거되기 때문에 가공된 부품에 눈에 띄는 공구 흔적이 나타나는 경우가 많습니다. 표면 마무리는 공구 자국을 줄이고 기능성을 향상시키며 외관을 향상시킵니다.
표면 마무리는 CNC 가공 금속 부품의 표면 거칠기, 외관 및 내마모성을 향상시키기 위해 후처리를 적용합니다. 마감이 적용 분야와 일치하면 기능과 미학이 모두 향상됩니다.
이 기사에서는 엔지니어가 아웃소싱 생산에 가장 적합한 옵션을 선택하는 데 도움이 되도록 금속 CNC 부품의 가장 일반적인 표면 마감에 대해 설명합니다.
다음은 금속 부품용 플랫폼에서 사용할 수 있는 가장 일반적인 표면 마감입니다.
가공된 상태 가공된 부품에는 약간의 눈에 보이는 공구 흔적이 있습니다. 표준 표면 거칠기(Ra)는 3.2μm이며, 1.6, 0.8, 0.4μm의 더 엄격한 옵션도 제공됩니다. 비드 블래스팅 비드 블라스트 처리된 부품은 미세한 질감을 지닌 무광택 마감 처리되어 있습니다. 이 마감은 주로 부품의 시각적 외관을 개선하는 데 사용됩니다. 양극산화 유형 II(투명 또는 컬러) 유형 II 양극 산화 처리는 부품 표면에 부식 방지 산화물 층을 생성합니다. 알루미늄과 티타늄에 사용 가능하며, 이 마감재는 다양한 색상으로 염색될 수 있습니다. 양극산화 유형 III(하드 코팅) Type III 아노다이징은 Type II보다 더 뛰어난 보호 기능을 제공하는 더 두껍고 내마모성 및 부식 방지 산화물 층을 생성합니다. 알루미늄과 티타늄에 사용 가능하며, 이 마감재는 다양한 색상으로 염색될 수도 있습니다. 분말 코팅 Type III 아노다이징은 Type II보다 더 뛰어난 보호 기능을 제공하는 더 두껍고 내마모성 및 부식 방지 산화물 층을 생성합니다. 알루미늄과 티타늄에 사용 가능하며, 이 마감재는 다양한 색상으로 염색될 수도 있습니다.기술 개요: Protolabs Network에서 사용 가능한 전체 마감재 목록을 살펴보세요. 금속 및 플라스틱 부품은 5일 만에 CNC 가공 및 마무리가 가능합니다.
모든 CNC 가공 부품에는 절삭 공구 경로를 따르는 표시가 표시됩니다. 표면 품질은 이상적인 표면에서 가공된 프로파일의 평균 편차를 측정하는 평균 표면 거칠기 Ra로 표현됩니다.
가공된 표준 Ra는 3.2μm(125μin)입니다. 마무리 절단 패스는 Ra를 1.6, 0.8 또는 0.4μm(63, 32 또는 16μin)로 줄일 수 있습니다. Ra 값이 엄격할수록 추가 가공 단계와 엄격한 품질 관리가 필요하므로 부품 비용이 증가합니다.
평활화 또는 연마는 Ra를 낮춰 외관을 개선할 수 있지만 이러한 공정은 재료를 제거하고 치수 공차에 영향을 미칠 수 있습니다.
장점
가장 엄격한 치수 공차
표준 마감에는 추가 비용이 없습니다
단점
보이는 도구 표시
마침 ★ ★ ☆ ☆ ☆ 공차 ★ ★ ★ ★ ★ 보호 ★ ☆ ☆ ☆ ☆ 비용 $ 적합 모든 재질의 알루미늄 가공 부품으로 윗면에 미세한 공구 자국이 보입니다.비드 블라스팅은 균일한 무광택 또는 새틴 마감을 생성하고 눈에 보이는 도구 자국을 줄입니다. 이 공정에서는 가압된 공기에 의해 추진되는 유리 구슬의 흐름을 사용하여 소량의 재료를 제거하고 부품 표면을 매끄럽게 만듭니다. 구멍과 같은 중요한 특징을 마스킹하여 치수 변화를 방지할 수 있습니다.
비드 블라스팅은 주로 미적 목적으로 사용됩니다. 수동 작업이므로 최종 외관은 부분적으로 작업자의 기술에 따라 달라집니다. 주요 공정 변수는 공기압과 비드 크기입니다. 유리구슬은 사포 등급과 유사하게 거친 것부터 매우 미세한 것까지 다양합니다. Protolabs Network는 일반적으로 비드 블래스팅에 #120 그릿을 사용합니다.
장점
균일한 무광택 또는 새틴 마감
저렴한 표면 마감
단점
중요한 치수 및 표면 거칠기에 영향을 미칠 수 있음
마침 ★ ★ ★ ☆ ☆ 공차 ★ ★ ★ ☆ ☆ 보호 ★ ☆ ☆ ☆ ☆ 비용 $$ 적합 대상 모든 재료의 비드 블라스팅 알루미늄 부품은 균일한 무광택 마감 처리를 제공합니다.아노다이징은 금속 부품에 얇은 세라믹 산화물 층을 형성하여 부식과 마모를 방지합니다. 양극 코팅은 비전도성이며 유형 III은 유형 II보다 더 두껍고 단단한 층을 생성합니다. 아노다이징은 알루미늄과 티타늄에만 호환됩니다. 코팅은 색상을 염색할 수 있습니다.
유형 II 및 유형 III 양극 산화 처리에서는 부품을 희석된 황산 용액에 담그고 부품과 음극 사이에 전압을 가합니다. 전기화학적 반응은 노출된 표면 물질을 단단한 알루미늄이나 티타늄 산화물로 변환합니다. 나사산 구멍과 같이 엄격한 치수나 전기 전도성이 필요한 영역은 양극 산화 처리를 방지하기 위해 마스킹할 수 있습니다. 색상을 추가하기 위해 밀봉하기 전에 염색이 이루어집니다.
제조업체는 전류, 양극 산화 처리 시간, 용액 농도 및 온도를 변경하여 코팅 두께와 밀도를 제어하여 엔지니어링 요구 사항을 충족합니다.
표준 또는 장식용 양극산화라고도 불리는 유형 II 양극산화는 색상에 따라 일반적으로 4~12μm 범위의 산화물 코팅을 생성합니다. 검은색으로 염색된 부품은 일반적으로 8~12μm 범위에 속하는 반면, 투명(염색되지 않은) 코팅은 일반적으로 4~8μm입니다.
Type II는 표면 평활도를 향상시키고 제한된 내마모성으로 우수한 내식성을 제공합니다.
하드코팅 아노다이징이라고도 불리는 유형 III 아노다이징은 훨씬 더 두꺼운 세라믹 산화물 층을 생성합니다. 다른 두께가 지정되지 않는 한 일반적인 하드코팅 두께는 약 50μm이며, 코팅은 최대 125μm까지 생산할 수 있습니다.
Type III은 기능성 응용 분야에 고밀도와 우수한 내식성 및 내마모성을 제공합니다. 더 높은 전류 밀도와 0°C에 가깝게 유지되는 용액 온도를 포함하여 Type II보다 더 엄격한 공정 제어가 필요하므로 공정 비용이 증가합니다.
양극 코팅은 원래 표면에서 바깥쪽과 안쪽으로 성장합니다. 예를 들어, 50μm 코팅은 원래 표면 위로 약 25μm 확장되고 그 아래에서 약 25μm 제거됩니다. 아노다이징 전 직경 1.00mm의 실린더는 50μm 코팅 후 약 1.05mm로 측정됩니다. 자세한 사양은 MIL-A-8625를 참조하세요.
장점
내구성이 뛰어난 미용 코팅
최고급 엔지니어링 분야를 위한 높은 내마모성 코팅(유형 III)
내부 공동 및 소형 부품에 적합
우수한 치수 제어
단점
알루미늄 및 티타늄 합금에만 호환 가능
분체 코팅에 비해 상대적으로 부서지기 쉽습니다
유형 III은 여기서 논의된 가장 비싼 마감재입니다.
마침 ★ ★ ★ ★ ★ 공차 ★ ★ ★ ★ ☆ 보호 ★ ★ ★ ☆ ☆ (유형 II); ★ ★ ★ ★ ☆ (유형 III) 비용 $$$(유형 II); $$$$(유형 III) 다음에 적합 알루미늄 및 티타늄 빨간색으로 염색된 양극 산화(유형 II) 알루미늄 부품, 양극 산화 처리 및 크롬 도금 중에 은색 영역이 가려짐 작은 알루미늄 부품(폭 약 10mm), 양극 산화 처리(유형 II) 및 검정색으로 염색분체 코팅은 부품 표면에 얇은 보호 폴리머 층을 추가합니다. 내구성이 뛰어나고 마모 및 부식에 강한 마감재로 모든 금속에 적용할 수 있으며 종종 비드 블라스팅과 결합하여 균일하고 매끄러운 외관을 만들어냅니다.
분체 도장 공정은 스프레이 도장과 유사하지만 액체 대신 건조 분말을 사용합니다. 부품에는 내식성을 향상시키기 위해 옵션으로 인산염 또는 크롬산염 프라이머가 도포될 수 있습니다. 건조 분말을 정전기 스프레이 건으로 도포하고 부품을 일반적으로 섭씨 200도 정도의 오븐에서 경화시킵니다.
코팅 두께를 늘리기 위해 여러 층을 적용할 수 있습니다. 일반적인 두께 범위는 약 18μm ~ 72μm입니다. 다양한 색상을 사용할 수 있습니다.
장점
기능성 응용 분야를 위한 강력하고 마모 및 부식 방지 마감 처리
아노다이징 처리보다 내충격성이 더 높습니다
모든 금속과 호환 가능
광범위한 색상 옵션
단점
내부 표면에 적용하기 어려움
아노다이징보다 치수 조절이 덜함
아노다이징보다 치수 조절이 덜함
마침 ★ ★ ★ ★ ★ 공차 ★ ★ ★ ☆ ☆ 보호 ★ ★ ★ ☆ ☆ 비용 $$$ 적합 대상 열 경화 과정을 견딜 수 있는 모든 재료 분말 코팅된 알루미늄 부품올바른 표면 마감을 선택하는 것은 마감 특성이 부품 요구 사항 및 용도와 얼마나 잘 일치하는지에 따라 달라집니다. 각각의 마감에는 장단점이 있으므로 결정은 선호도보다는 기능과 외관에 따라 이루어져야 합니다.
기능적 요구사항과 미적 요구사항은 별도로 정의되어야 합니다. 마모, 부식에 저항하거나 전류를 전달해야 하는 표면은 일반적으로 미용 얼굴과 다른 처리가 필요합니다. 완성된 부품이 인접한 구성요소와 어떻게 짝을 이루는지 그리고 밀봉, 전도성 또는 엄격한 공차가 필요한지 여부를 고려하십시오.
마찰과 마모가 핵심 요소입니다. 반복적인 접촉, 미끄러짐 또는 마모에 노출되는 부품에는 일반적으로 더 단단하고 두꺼운 코팅이 필요합니다. 비드 블라스팅과 같은 외관 마감 처리는 외관을 개선할 수 있지만 양극 산화 처리 또는 코팅과 결합되지 않는 한 보호 기능은 제한적입니다.
운영 환경은 마감 선택에 영향을 미칩니다. 실외 노출, 염수 분무, 고온 및 자외선에는 실내 사용보다 더 견고한 마감이 필요할 수 있습니다. 중요한 기능에 대한 코팅 및 마스킹 요구 사항으로 인한 치수 변경은 설계 중에 고려되어야 하며 도면에 지정되어야 합니다.
비드 블래스팅 : 치수 공차가 중요하지 않은 경우에 적합합니다. 균일한 매트 질감을 제공하여 외관을 개선합니다.
양극산화 처리(유형 II) : 내식성과 미려한 마감이 요구되는 알루미늄, 티타늄에 적합합니다. 투명 또는 염색 가능.
양극산화 처리(유형 III): 높은 내마모성과 표면 경도가 요구되는 기능성 부품에 적합합니다. 내구성이 우선시되는 곳에 사용됩니다.
분말 코팅 : 높은 내충격성과 넓은 색상 범위가 필요한 용도에 권장됩니다. 대부분의 금속에 적용 가능하며 아노다이징이 적합하지 않은 경우 대체 가능합니다.
표면 마무리는 부품 외관과 성능을 향상시키는 CNC 가공의 마지막 단계입니다. 마무리 작업은 공구 자국과 사소한 결함을 제거하고 부식 및 내마모성을 강화하며 전기 전도성이나 표면 질감을 조정할 수 있습니다. 마감재는 치수와 공차에 영향을 미칠 수 있으므로 부품 주문 시 중요한 표면과 마스킹 요구 사항을 지정하십시오.
표면 마감은 마모, 부식 및 화학적 공격으로부터 부품을 보호하는 동시에 외관을 개선합니다. 적절한 마감 처리는 내마모성 증가, 마찰 제어, 기공 밀봉 또는 전기적 특성 조정을 통해 기능성을 향상시킬 수도 있습니다. 중요한 표면과 공차를 지정하여 핏이나 기능을 저하시키지 않고 필요한 곳에 마감 처리를 적용해야 합니다.
Protolabs Network는 비드 블라스팅, 양극 산화 유형 II 및 유형 III, 분체 코팅, 브러싱 및 전해 연마, 브러싱을 포함하여 금속 부품에 대한 다양한 표면 마감 처리를 제공합니다. 재료와 용도에 따라 다른 마감재도 제공됩니다. 엔지니어링 부품에 올바른 마감이 적용되도록 주문 시 필요한 영역과 공차를 지정하십시오.
표면 마무리는 외관이나 성능을 변경하기 위해 가공 후 부품에 적용되는 후처리입니다. 표면 거칠기는 표면의 소규모 불규칙성을 정량화하는 방법입니다. Ra 매개변수는 주어진 표면적에 걸쳐 측정된 모든 표면 높이의 평균을 나타냅니다.
기계에서 부품을 제거하고 표면 마감을 적용하는 사이에는 종종 단계가 있습니다. 예를 들어, 일부 마감재는 재료 두께를 추가하기 때문에 특정 표면이나 구멍을 보호하기 위해 마스킹이 필요할 수 있습니다. 두께가 추가되면 나사산 구멍과 엄격한 공차가 방해될 수 있으므로 마무리하기 전에 중요한 영역을 식별하고 보호해야 합니다.
그렇습니다. 필요한 외관과 기능적 특성을 모두 달성하기 위해 여러 표면 마감재를 결합하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 아노다이징 전 비드 블라스팅은 균일한 무광택 외관을 생성한 다음 부식 및 내마모성을 추가합니다. 최종 부품이 공차 및 성능 요구 사항을 충족하도록 순서, 마스킹 및 치수 허용치를 고려해야 합니다.
그렇습니다. 스테인리스강과 공구강의 경우 일반적인 대안은 표면에 얇은 산화철 층을 적용하는 흑색 산화물입니다. 코팅은 빛 반사를 줄이고, 오일이나 왁스로 밀봉하면 내식성이 향상되고 마찰이 낮아집니다. 흑색 산화물은 아노다이징이 적합하지 않은 철 재료에 적합합니다.
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