금속 가공 공정, 기술, 주요 이점 완벽 설명

우리가 매일 사용하는 도구, 기계, 구조물 뒤에 있는 가장 중요한 공정 중 하나는 금속 가공입니다. 가전제품과 차량부터 교량과 산업 장비까지 금속 가공은 원시 금속을 유용하고 신뢰할 수 있는 제품으로 만드는 데 도움을 줍니다.

금속 가공자는 장인이라 불리며 이 공정을 장인 정신이라 합니다. 금속 가공은 일반적으로 성형, 절단, 접합의 세 가지 범주로 나뉩니다. 각 범주에는 다양한 공정이 포함됩니다.

모든 작업은 원하는 완제품에 따라 마킹 아웃과 측정이 선행되어야 합니다. 마킹 아웃은 설계나 패턴을 공작물로 전사하는 과정으로 금속 가공 기술의 첫 단계입니다.

현대 금속 가공 공정은 다양하고 전문화되어 있지만 다양한 영역으로 분류할 수 있으며 이 글에서 다룰 것입니다. 기계 공장에서는 여러 공작 기계가 정밀하게 공작물을 가공할 수 있습니다.

이제 금속 가공이 무엇인지, 그 공정, 장단점, 금속 가공자가 누구인지 설명하겠습니다!

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금속 가공은 개별 부품, 조립품, 대규모 구조물을 개발하기 위해 금속을 다루는 공정입니다. 이 공정은 대형 선박과 교량부터 정밀 엔진 부품, 건물, 볼트와 너트까지 매우 광범위합니다.

금속 가공은 유용한 부품을 형성하기 위해 금속을 성형하고 재성형하는 기술입니다. 현대 금속 가공은 다양하고 전문화되어 있지만 성형, 절단, 접합 공정이라는 세 가지 넓은 영역으로 분류됩니다.

요즘 금속 가공 작업장은 다양한 특수 또는 범용 공작 기계를 갖춘 기계 공장으로 불리며 고정밀 제품을 생산할 수 있습니다. 기존 금속 가공 방법은 컴퓨터화된 자동 공정으로 고도로 발전해 높은 정밀도로 빠르게 작업할 수 있습니다.

자세한 내용은 '최고의 드릴 프레스' 상세 가이드를 참조하세요.

금속 가공자는 누구인가?

금속 가공자는 금속 제품을 성형하고 조립하는 데 사용되는 장비를 설정하고 작동하는 전문가들입니다. 다양한 영역이 있으므로 차량 차체용 금속 부품 굽히기, 볼트와 너트 추가로 조립, 용접 등이 될 수 있습니다.

반면 기계 조작자는 다양한 작업 부품을 만들고 이들이 명시된 도면 사양을 충족하도록 책임집니다. 다음은 금속 가공 분야별 금속 가공자 유형을 나타냅니다:

• 기계공(Machinist)
• 툴 앤 다이 메이커(Tool and die makers)
• 절단공(Cutters)
• 용접공(Welders)

자세한 내용은 '캡스턴 및 터렛 선반' 상세 가이드를 참조하세요.

금속 가공 공정에는 무엇이 있나?

금속 가공 공정에는 주조 공정, 성형 공정, 판금 성형 공정, 절단 공정, 접합 공정, 열처리 등이 포함됩니다.

금속 가공 주조 공정을 간단히 논의해 보겠습니다.

주조 공정

주조는 용융 금속을 금형 공동에 붓고 냉각 및 응고시켜 복잡한 형상을 포함한 모든 모양의 금속 부품을 생산하는 공정입니다.

기계적 힘 없이 이루어지며 생산할 부품에 따라 다양한 형태로 수행할 수 있습니다. 주조 형태에는:

• 정밀 주조(로스트 왁스 주조)
• 원심 주조
• 다이 캐스팅
• 사형 주조
• 스핀 주조
• 쉘 주조

성형 공정

성형 공정은 기계적 힘 시스템이나 벌크 금속 성형을 위한 열을 사용해 재료를 제거하지 않고 금속이나 공작물을 변형시켜 수정하는 공정입니다.

벌크 성형 공정:

벌크 금속 성형에서 공작물은 일반적으로 소성이 될 때까지 가열됩니다. 소성 변형은 공작물을 열이나 압력에 노출시켜 기계적 힘에 더 유리하게 만드는 것입니다.

이 공정은 역사적으로 주조와 함께 대장장이들이 수행했지만 공정 발전으로 산업화되었습니다. 벌크 성형 공정에는:

• 콜드 사이징
• 단조
• 분말 야금
• 압연
• 압출
• 마찰 드릴링
• 버니싱
• 인발

판금 성형 공정

이러한 유형의 성형 공정은 기계적 힘의 적용으로 실온에서 수행할 수 있습니다. 하지만 최근 발전에는 작업 수행 시 금형이나 부품을 가열하는 것이 포함됩니다.

자동화 금속 가공 기술 발전 후 다이 스탬핑에 엄청난 진전이 있었습니다. 이 방법은 펀칭, 굽힘, 코이닝 및 아래 나열된 여러 방법을 포함해 더 적은 비용과 스크랩으로 금속을 수정할 수 있습니다.

• DE 캠버링
• 굽힘
• 딥 드로잉(DD)
• 하이드로포밍(HF)
• 플로우 포밍
• 코이닝
• 핫 메탈 가스 포밍
• 스피닝, 전단 성형, 또는 성형
• 핫 프레스 경화
• 고무 패드 성형
• 레이징
• 롤 포밍
• 롤 벤딩
• 레푸세 및 체이싱
• 전단
• 스탬핑
• 초소성 성형(SPF)
• 휠링

절단 공정:

금속 가공에서 절단은 과잉 재료를 제거해 금속을 지정된 형상으로 가져오는 다양한 유형이 있습니다. 작업은 다양한 종류의 공구로 수행해 사양을 충족하는 마감 표면 부품을 남길 수 있습니다.

절단 금속에서 제거된 폐기물은 칩, 스와프, 과잉 재료라고 합니다.

금속 가공의 절단 공정은 두 가지 주요 범주로 나뉩니다:

• 칩 생성 공정을 머시닝(Machining)이라고 합니다. 그리고
• 버닝(Burning)은 케르프를 산화시켜 금속 조각을 분리하는 공정 세트입니다.

금속 절단을 위한 다양한 기술에는

• 머신 기술: 터닝, 드릴링, 밀링, 톱질, 연삭
• 수동 기술: 톱, 끌, 전단, 니퍼; 금속 가공 외 분야에서도 사용
• 용접/버닝 기술: 레이저, 산소-연료 버닝, 플라즈마. 다른 기술도 있을 수 있지만 이들이 일반적입니다.

접합 공정

이것은 부품을 조립하거나 두 개 이상의 금속 부품을 결합하는 공정입니다. 결합할 재료 유형에 따라 다양한 형태로 달성할 수 있습니다.

금속 가공의 접합 공정 유형은 다음과 같습니다:

용접:

용접은 금속이나 열가소성 플라스틱을 융합시켜 결합하는 제조 공정입니다. 공작물을 녹여 용융 풀을 만들고 이것이 식어 강한 접합이 되게 합니다. 경우에 따라 충전 재료가 접합부에 추가되고 열과 함께 압력이 사용되기도 합니다.

용접에 다양한 에너지원이 사용됩니다:

• 전기 아크
• 가스 화염
• 레이저
• 전자 빔
• 초음파, 그리고
• 마찰

브레이징:

브레이징은 두 개 이상의 밀착된 경로 조립으로 형성된 모세관에 충전 금속을 녹여 넣는 또 다른 접합 공정입니다. 충전 금속은 공작물과 야금학적으로 반응해 모세관에서 응고돼 강한 접합을 만듭니다.

이 공정에서는 공작물이 녹지 않으며 450도 섭씨 이상의 온도에서 이루어진다는 점을 제외하면 납땜과 매우 유사합니다. 브레이징은 용접보다 열 응력이 적고, 합금 원소가 편석과 침전되지 않아 접합부가 용접부보다 더 연성이 있습니다.

납땜:

이 공정은 450도 섭씨 이하 온도에서 발생합니다. 충전제가 더 낮은 온도에서 녹아 모세관으로 들어가 접합을 형성하므로 브레이징과 유사합니다.

낮은 온도와 다른 합금 충전제 사용으로 충전제와 공작물 간 야금학적 반응이 최소화돼 접합부가 약해집니다.

리벳팅:

리벳팅은 제조 기술의 접합 공정입니다. 두 개의 머리가 있고 나사가 없는 핀으로 금속 조각을 고정합니다. 결합할 두 금속 조각에 구멍을 뚫거나 펀칭해야 합니다.

정렬된 부품의 구멍으로 리벳이 통과하며 리벳 건으로 작업을 수행하며, 일부는 해머와 성형 다이(냉간 가공 또는 열간 가공)를 활용합니다.

열처리 공정

이 공정은 주요 금속 가공 공정이 아니며 금속 가공 공정 전후에 수행되는 경우가 많습니다.

열처리 공정은 원하는 냉각 공정으로 가열해 금속의 특성을 변경하기 위해 수행됩니다. 금속은 강도, 경도, 인성, 연성, 내식성 등의 특성을 변경하기 위해 열처리됩니다. 열처리 공정에는

• 어닐링
• 석출
• 퀜칭
• 템퍼링

자세한 내용은 '지그와 고정구' 상세 가이드를 참조하세요.

금속 가공의 장점

금속 가공의 이점:

• 제조 제품이 10년 이상 지속
• 장기 및 대량 생산 라인에서 비용 효율성 높음
• 높은 내열성
• 금속 가공 범위 광범위
• 재료가 강함
• 인간은 금속 가공 없이는 살 수 없음
• 금속 가공은 장식품 생산
• 금속 가공은 산업임

자세한 내용은 '브로칭' 상세 가이드를 참조하세요.

금속 가공의 단점

금속 가공의 한계:

• 모든 분야에서 숙련된 사람 필요
• 프로젝트에 보통 시간이 걸림
• 초기 비용 비쌈
• 작업장에서 심각한 주의 필요
• 사용 전 다양한 기계에 대해 알아야 함

자세한 내용은 '연성' 상세 가이드를 참조하세요.

결론

금속 가공은 원자재를 강하고 유용하고 신뢰할 수 있는 제품으로 변화시켜 우리 주변 세계를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다.

그 공정, 장단점, 금속 가공자가 누구인지 이해함으로써 건설, 자동차, 제조, 공학 같은 산업 전반에서의 쓰임새를 강조할 수 있습니다. 효율성 개선, 제품 품질 향상, 혁신 지원을 통해 금속 가공은 기술 성장과 일상적 필요를 지속적으로 뒷받침하며 현재 산업의 필수적인 부분이 되었습니다.

자세한 내용은 '펀치 종류' 상세 가이드를 참조하세요.

자주 묻는 질문

금속의 10가지 중요성은?

• 화학 반응에서의 촉매 작용.
• 에너지 및 연료 전지 기술.
• 광학 및 포토닉스.
• 의료 및 제약 응용.
• 환경 응용 및 배출 제어.

금속 20가지 예시는?

알루미늄, 구리, 납, 니켈, 주석, 티타늄, 아연과 황동, 청동 같은 구리 합금이 포함됩니다. 기타 희귀 또는 귀금속 비철 금속으로는 금, 은, 백금, 코발트, 수은, 텅스텐, 리튬, 지르코늄이 있습니다.

50번 금속은?

주석(Tin)

주석은 화학 원소로 기호 Sn(라틴어 stannum에서 유래)과 원자 번호 50을 가집니다. 회백색 금속으로 작은 힘으로 자를 수 있을 만큼 부드럽고 주석 막대는 적은 힘으로 손으로 구부릴 수 있습니다.

29번 금속 이름은?

구리(Copper)

구리는 기호 Cu와 원자 번호 29를 가진 화학 원소입니다. 전이 금속으로 분류되며 25°C(실온)에서 고체입니다.

모든 금속의 왕은?

금은 금속의 왕으로 알려져 있습니다.