표면 마감 마스터하기: 표면 거칠기와 그 영향에 대한 가이드

신제품 출시를 계획 중이거나, 제조 및 조립하고 싶은 다양한 부품 설계가 있으신가요?

부품의 표면 거칠기는 제품의 내구성과 성능에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 거친 표면은 일반적으로 마찰 수준이 높아 매끄러운 표면보다 마모되기 쉽습니다.

하지만 때로는 거친 표면이 바람직하기도 합니다. 특정 응용 분야에서는 코팅과 도장을 위한 접착력을 높이는 수준의 거칠기가 필요합니다. 또한 제조 공정마다 다른 유형의 표면 마감을 생성합니다.

부품에 이상적인 표면 마감과 제조 방식을 결정하려면 제조 분야의 표면 거칠기 차트를 먼저 이해해야 합니다. 여기서는 표면 마감과 거칠기에 대해 알아야 할 모든 것과 측정 방법에 대해 설명합니다.

표면 마감이란?

표면 마감을 더 잘 이해하기 위해 그림 1과 같은 일반적인 가공 부품의 간단한 예를 들어보겠습니다. 표면 마감은 표면(또는 부품)의 전반적인 질감을 설명하며, 다음 세 가지로 특징지어집니다:

1. 레이(결 방향)
2. 웨이비니스(파상도)
3. 표면 거칠기

그림 1: 표면 마감을 보여주는 가공 부품

 

레이(결 방향)는 표면의 주요 패턴과 그 패턴의 방향을 말합니다. 예를 들어 레이 패턴은 수직, 수평, 원형, 수직 교차, 크로스해치 등일 수 있으며, 이는 부품을 만드는 데 사용된 제조 방식에 따라 달라집니다.

그림 2: 다양한 레이 패턴 유형

 

표면 거칠기는 부품 표면의 전체 간격 불규칙성을 측정합니다. 엔지니어와 기계공이 표면 마감을 논할 때 의미하는 것이 바로 이것입니다. 표면 거칠기 수치가 낮을수록 표면의 불규칙성이 적습니다.

웨이비니스(파상도)는 표면이 명목상 형상에서 더 넓게 간격을 두고 벗어난 편차를 측정합니다. 표면 거칠기보다 더 긴 간격으로 주기적으로 나타나는 고르지 않은 표면을 설명합니다. 보통 가공 결함(채터, 처짐)이나 가열·냉각 작업으로 인한 뒤틀림이 원인입니다.

표면 거칠기는 어떻게 측정하나요?

그림 3은 표면 불규칙성이 있는 일반적인 가공 부품의 단면을 나타냅니다. 이 부품의 표면 거칠기를 측정하려면 부품 길이를 따라 거칠기 봉우리의 높이를 측정해야 합니다. 표면 거칠기 측정용 품질 관리 장치가 여러 가지 있지만, 최고 수준의 공작소에서는 일반적으로 표면 거칠기 측정기(표면 조도계)를 사용합니다.

그림 3: 표면 불규칙성이 있는 부품의 단면

 

표면 거칠기 측정기는 스타일러스(또는 고해상도 프로브)를 갖추고 있어, 레이 패턴에 수직인 방향으로 일정한 속도로 대상 표면을 가로지르며 이동합니다. 특수 전기 시스템을 통해 전기 신호를 획득(증폭)해 더 확대된 수직 배율을 생성합니다. 국가 표준 선택에 따라 이 측정기는 다음 세 가지 지표 중 하나로 표면 거칠기를 평가합니다:

1. 산술 평균 거칠도 Ra
2. 평균 최대 높이 Rz
3. RMS 거칠도

그림 4: 표면 거칠기 측정기

그림 5: 스타일러스와 공작물의 확대 뷰를 보여주는 표면 거칠기 측정기

 

산술 평균 거칠도(Ra)는 중심선 평균이라고도 하며, 표면을 가로질러 측정된 모든 표면 높이의 산술 평균입니다. 가장 일반적으로 사용되는 표면 거칠도 지표입니다. 하지만 서로 다른 표면 거칠도 프로파일이 같은 Ra를 가질 수 있고 성능이 다를 수 있음을 명심하세요. 따라서 이러한 차이를 구별하기 위해 더 많은 표면 거칠도 매개변수를 결정해야 할 수도 있습니다.

평균 최대 높이(Rz)(평균 거칠도 Rz)는 5개 샘플링 길이 내 가장 큰 '피크-밸리' 차이 5개의 평균을 계산해 표면 거칠도를 평가합니다. 유럽과 아시아에서 더 일반적으로 사용되는 지표입니다.

RMS 거칠도는 표면의 모든 피크와 밸리의 제곱평균제곱근을 측정합니다. RMS 거칠도 지표는 Rz 거칠도보다 더 많은 포인트를 사용하므로 Rz보다 더 정확합니다. Ra를 계산하고 싶지 않을 때 좋은 대안이 됩니다.

표면 마감 차트: 표면 거칠도 지표 변환

표 1은 Ra, Rz, RMS 거칠도 지표의 표면 거칠도 변환 차트를 보여줍니다.

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이제 표면 마감과 표면 거칠도 차트가 무엇인지 이해하셨으니, 표면 마감 작업에는 원하는 부품을 제작하기 위한 최고의 기술과 전문가가 필요하다는 데 동의하실 겁니다.

Gensun Precision Machining은 거의 20년 동안 아시아 전역에 최고 수준의 가공 서비스를 제공해 왔습니다. 전문 엔지니어와 기계공뿐만 아니라, 가공 부품이 고객의 표면 거칠도 요구사항을 충족하는지 확인하는 전담 품질 관리 전문가 팀도 보유하고 있습니다.

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