금속 절단 품질에서 표면 마감 차트의 필수적 역할
금속 표면 마감 차트는 메탈 커팅에서 품질 보증 공정의 일부로 내부적으로 때때로 사용하는 참고 자료입니다. (웹사이트의 품질 약속 페이지에서 우리 품질 조치에 대해 더 읽어보실 수 있습니다.)
일반적으로 이러한 차트는 표준 표면 마감 측정에 대한 가이드라인을 제공합니다. 예를 들어:
- 사용되는 다양한 매개변수
- 다른 가공 방식에 따른 일반적인 조도
- 마이크로인치(µin)에서 미크론(또는 마이크로미터, µm)으로의 변환
표준 표면 마감이란 무엇인가?
표면 마감은 일반적으로 표면 텍스처의 척도로 설명됩니다. 표면 패턴의 레이(방향), 조도, 파도(waviness)가 특징입니다. 표준 표면 마감에는 다양한 생산 방식으로 달성되는 가공 마감과 관련하여 자주 참조되는 특성이 포함됩니다.
"표면 마감 차트"를 웹에서 검색하면 정확히 무엇을 찾을 수 있으며, 금속 부품의 표준 표면 마감과 어떻게 관련이 있을까요? 자세히 살펴보겠습니다.
Ra 및 기타 표면 마감 단위
금속 표면 마감 차트 한 유형은 표면 마감 매개변수 — 즉, 표면 마감을 설명하는 데 사용되는 다양한 측정 단위와 산술 계산을 설명할 수 있습니다. 이러한 표면 마감 차트에는 다음 매개변수가 포함될 수 있습니다:
- 가장 일반적으로 사용되는 매개변수는 산술 평균 조도(Ra)입니다. 이는 표면의 평균선으로부터 모든 봉우리와 골 사이의 평균 길이(또는 평균 높이)를 계산한 것입니다. 현저히 벗어난 점들을 중립화하기 때문에 Ra는 가끔 있는 스파이크와 긁힘에 민감하지 않습니다.
- 제곱평균제곱근 조도(RMS)는 Ra와 유사하지만 일반적으로 근사치로 간주되어 Ra보다 덜 정확합니다. RMS는 값의 제곱 평균의 제곱근을 찾는 알고리즘으로 계산됩니다. 기본적으로 RMS는 표면 프로파일을 사인파로 변환하고 곡선의 평균선으로부터의 평균 편차를 측정합니다.
- 최대 조도 깊이(Rmax)는 샘플링 길이 내에서 가장 높은 봉우리에서 가장 낮은 골까지의 수직 거리를 측정하고 측정된 값 중 가장 큰 것을 선택합니다. 표면 마감을 추정하는 고도로 민감한 방법으로서 Rmax는 더 높은 판독값을 초래하는 버나 긁힘에 취약하여 전체 표면에 대해 더 거친 표면을 나타냅니다.
- 평균 조도(Rz)는 가장 높은 5개 봉우리의 높이와 가장 낮은 5개 골의 깊이를 평균하여 계산됩니다. 극값만 보기 때문에 Rz는 평균 표면 마감을 정확하게 반영하지 않을 수 있는 높은 값을 생성하는 경향이 있습니다.
메탈 커팅에서는 일반적으로 Ra를 테스트하며, 이것이 우리 고객 대부분이 요청하는 것입니다. Ra와 RMS는 근사 변환 계수 RMS = Ra × 1.11 때문에 때때로 상호 교환적으로 사용되지만, 우리는 고객이 Ra를 사용하도록 권장합니다. 더 정확하다고 여겨지며 업계에서 널리 받아들여집니다.
표면 조도 차트
또 다른 유형의 금속 표면 마감 차트는 다양한 제조 공정을 사용하여 달성할 수 있는 표면 조도 값의 평균 범위를 보여줄 수 있습니다. 이는 가공 공정에 따라 표면 마감이 크게 달라질 수 있기 때문에 알면 유용합니다.
완성된 금속 부품에 특정 표면이 성공에 필수적인 경우 다른 절단 방식 간 결정은 중요한 단계입니다. 또한 특정 표면 마감을 달성하려면 하나 이상의 공정이 필요할 수 있습니다.
각 금속 절단 공정은 고유한 특성(기계공들이 '위트니스 마크'라고 부르는)을 가집니다. 이들은 공정에 따라 어느 정도까지 그리고 특정 제한 내에서 변형될 수 있습니다.
예를 들어 기계 가공 표면이 얼마나 매끄러울 수 있는지에 하한이 있다면, 폴리싱을 사용하여 매우 매끄러운 표면을 달성할 수 있습니다. 또는 연삭을 사용하여 날카로운 모서리나 광택 마감을 만들 수 있습니다.
연마 절단, EDM, 평면 연삭뿐만 아니라 밀링, 터닝, 랩핑, 폴리싱 등 다양한 금속 절단 방식의 표준 표면 마감을 비교하는 표면 조도 차트를 찾아볼 수 있습니다. 표면 마감 측정에서 숫자가 낮을수록 표면이 더 매끄럽거나(덜 거칠다)는 점에 유의하세요.
표면 조도 단위 변환
또 다른 유형의 금속 표면 마감 차트는 특정 표면 조도 등급에 대한 다른 단위 간의 변환을 보여줄 수 있습니다. 예를 들어 여기에 표시된 차트는 Ra와 RMS 간의 변환을 표준 및 미터법 측정 시스템(마이크로인치와 미크론/마이크로미터) 모두에서 제공합니다:
표면 조도 변환은 근사치라는 점에 유의하세요. Ra와 RMS는 다른 것을 측정하며 사인파 프로파일 — 또는 봉우리와 골이 표면 전체에서 완벽하게 동일한 경우 — 에서만 변환 가능합니다. 이는 실제 환경에서 드문 경우입니다.
웹에서 표준 표면 마감을 보여주는 차트를 검색하는 누군가는 실제로 특정 표면 — 예를 들어 조도 63µin Ra인 표면 — 이 어떻게 보여야 하는지 보여주는 그림을 찾고 있을 수 있습니다.
여기서 또 다른 편리한 참고 도구가 등장합니다: 표면 마감 비교기, 또한 표면 조도 비교기 플레이트라고도 합니다.
표면 마감 비교기는 기계적으로 각 부품을 테스트하여 실제 Ra 측정값을 얻는 대안이 되는 검사 도구입니다. 기계적 테스트는 일반적으로 두 가지 방법을 포함합니다:
- 접촉식 표면 조도 프로필로미터: 프로브를 부품 표면을 따라 이동시켜 읽음 — 부품 표면을 긁거나 변경할 수 있음
- 비접촉, 비파괴 도구: 간섭계나 기타 광학 3D 측량법을 사용하여 부품 표면에 접촉하지 않고 측정
그러나 이러한 기계적 도구 대신, 비교기 플레이트를 보고 Ra 63µin(또는 32µin, 16µin, 8µin 등)이 검사 중인 부품과 비교하여 어떻게 보이는지 볼 수 있습니다.
표면 마감 비교기를 사용하면 표면 프로파일을 물리적으로 측정하는 대신 눈으로 보고 부품이 사양 내에 있는지 빠르게 쉽게 판단할 수 있습니다.
비교기의 다양한 유형
다른 금속 절단 공정에 다른 평균 표면 마감 범위가 있는 것처럼, 다른 공정에 다른 비교기 플레이트도 있습니다.
예를 들어 EDM으로 절단된 부품은 단면 표면에 작은 '핏' 모양이 나타나는 반면, 연마 방식은 단면 표면에 매우 미세하고 약간 아치형인 선들이 나타납니다. 정확한 같은 Ra 값도 사용된 절단 공정에 따라 매우 다르게 보일 수 있습니다.
따라서 올바른 공정의 비교기 플레이트를 보고 있는지 확인하는 것이 중요합니다.
비교기의 한계
또한 훨씬 낮은(더 매끄러운) 표면 마감 요구사항으로 내려가면, 예를 들어 2µin 또는 1µin Ra, 비교기 플레이트는 도움이 되지 않습니다. 고배율 없이는 2µin과 1µin Ra(또는 그 이하)의 차이가 쉽게 드러나지 않기 때문입니다.
귀하의 특정 용도에 임계 범위가 있는 경우 — 예를 들어 각 부품이 10µin Ra와 25µin Ra 사이여야 하는 경우 — 비교기 플레이트도 최선의 선택이 아닐 수 있습니다. 이런 경우 부품 표면 마감이 지정된 범위 내에 있는지 보장하기 위해 기계적 테스트가 필요할 수 있습니다.
엄격한 표면 마감 표준
메탈 커팅에서 우리가 가장 자주 다루는 표면 마감은 소형 정밀 금속 부품의 엔드 컷과 튜브 및 로드 직경을 따른 바디 표면입니다.
부품 어딘가에 흠집, 찍힘, 긁힘이 있다 해도 부품의 전체 표면 마감 측정에 포함되지 않을 수 있음을 기억하는 것이 중요합니다. 그러나 우리는 이러한 유형의 표면 마감 결함을 최소화하기 위해 각별히 주의를 기울이며, 표면 마감이 제품에 필수적인 경우 필요에 따라 결함을 검사할 수 있습니다.
엔드 컷의 일반적인 결과
우리의 연마 절단 방식은 사용된 휠에 따라 보수적으로 32 또는 63µin Ra 이상의 엔드 컷을 생성합니다. (낮은 숫자가 더 매끄러운 표면임을 기억하세요 — 따라서 '이상'은 '또는 더 낮음'을 의미합니다.) 우리는 높은 Ra 값으로 시작하여 보수적으로 말하는데, 다른 금속 유형이 달성 가능한 것에 결정적인 역할을 하기 때문입니다.
랩핑된 부품의 경우 우리가 달성하는 단면 표면 마감은 일반적으로 16µin Ra 이상입니다. 그리고 기계적 폴리싱으로 부품을 1µin Ra 또는 그 이상 매끄러운 엔드 컷으로 마감할 때 최상의 결과를 얻습니다.
바디 표면의 일반적인 결과
고객의 요구사항이 원자재의 '인발 상태' 표면과 다를 경우, 메탈 커팅은 연삭하여 부품의 직경 표면(또는 바디)에 원하는 결과를 달성할 수 있습니다. 우리는 일반적으로 연삭으로 8~16µin Ra를 달성하지만, 특정 조건 하에서는 2~4µin Ra도 가능합니다.
디버링을 위해 텀블링할 때 추가 이점으로 연마 작용이 생겨 8µin Ra 이상의 더 매끄러운 표면을 생성할 수 있습니다. 거기서 기계적 폴리싱 기술을 사용하여 바디 표면 마감을 1µin Ra 미만으로 낮출 수 있습니다.
더 거친 표면이 필요한 경우 샌드블라스팅이나 연삭을 사용하여 의도적으로 매우 거친 표면을 개발할 수 있으며, 100µin Ra를 초과할 수도 있습니다.
(소형 금속 부품의 Ra 표면 마감 요구사항을 어떻게 충족하는지 더 읽어보세요.)
다양한 유형의 금속 표면 마감 차트에서 볼 수 있듯이 표면 마감 옵션과 표면 조도를 보는 다양한 방법이 있습니다.
다행히 금속 절단 공정 선택과 사용할 수 있는 다양한 마감 기술로 올바른 파트너는 귀하의 표면 마감 요구사항과 기타 중요한 치수 니즈를 모두 충족하는 금속 부품을 생산할 수 있습니다.
더 알아보려면 영상 마감 직전 표면 마감 문제 피하는 방법을 확인하세요.