판금 가공
판금 가공에 대한 모든 것
판금 가공 방법부터 특징까지 모두 확인해보세요
[Sheet metal] 가공의 종류
판금가공의 종류는 크게 3가지로 나뉘어집니다.
- 프레스
- 레이저
- 워터젯
다양한 판금 가공, 함께 알아봐요
< 판금가공류 >
(원글 출처 : 블로그 ' https://blog.capa.ai/ ' )
전단(shearing): 눌러서 '자르기'
(출처 : 유튜브 ' Honeybeekorea허니비코리아' )
어디를 남길 것인가 , 블랭킹 VS 펀칭
블랭킹&펀칭 ( 원본 출처 : slidesplayer.org)
블랭킹은 재료의 바깥 부분을 자르는 방식을, 펀칭은 구멍을 뚫는 방식을 말합니다. 어떤 부분을 잘라 내느냐에 따라 블랭킹과 펀칭은 서로 반대 개념이라 할 수 있습니다. 즉, 블랭킹은 만들고자 하는 재료형상의 외형을 잘라내고 남은 조각이 결과물이 되고, 펀칭은 구멍을 뚫어 일부 조각을 잘라내고 남은나머지 부분이 결과물이 됩니다
노칭(notching)
노칭 ( 원본 출처 : slidesplayer.org)
재료의 가장자리를 여러가지 모양으로 따내는 방식입니다 . 외곽의 일부를 떼어내 모양을 만든
다고 이해하면 쉽습니다
트리밍(trimming)
트리밍 (원본 출처 : slidesplayer.org)
부품의 정확한 모양을 얻기 위해 세심하게 다듬는 공정을 말합니다. 보통 1차적으로 가공된 제품의 불규칙한 윤곽선을 잘라내는 작업을 말합니다.
셰이빙(shaving)
셰이빙 ( 원본 출처 : slidesplayer.org)
이전 공정에서 절단된 제품의 면을 보다 평평하게 가공하기 위해 한 번 더 다듬질하거나 매끈하게 하는 방식을 말합니다.
시밍(seaming)
시밍 ( 원본 출처 : slidesplayer.org)
브로칭(broaching)
브로칭 작업 과정 (출처 : 유튜브 'mech explanations')
벤딩(bending): 눌러서 '구부리기'
브로칭 작업 과정 (출처 : 유튜브 'Nargesa')
비딩(beading)
(출처 : 유튜브 '미션테크')
판금에 일자 형태로 기다란 돌출부를 내는 가공 방식을 말합니다. 요철(凹凸)을 이루는 한쌍의 롤러 사이로 판금을 통과시키면 나머지 부분은 평평한 상태를 유지하면서 <위의 사진>처럼 일부분만 띠 형태로 볼록하게 가공이 됩니다.
컬링(curling)
(출처 : 유튜브 'House Copper & Cookware')
판재 또는 용기의 윗부분 원형단면에 테두리를 말아 넣는 방식을 말합니다. 즉, 컬링 속에 철사 등을 넣고 겉면을 말아올릴 때는 ‘와이어링’이라고도 합니다. 동그라미 원에서 끝 부분이 동그랗게 바깥 쪽으로 말려 있는 부분이 컬링 작업의 모습입니다.
압인(coining)
압인 (출처 : static.wixstatic.com)
강철판과 같은 재료를 밀폐된 금형 안으로 강하게 눌러 금형과 같은 모양으로 만드는 가공 방식입니다.
딥 드로잉(deep drawing)
압인 (출처 : 유튜브 'H&T Presspart')
엠보싱(embossing)
압인 (출처 : 유튜브 ' The Hot Rod Workshop')
스웨이징(swaging)
스웨이징 ( 원본 출처 : slidesplayer.org)
충격압출(impact extrusion)
충격압출 ( 원본 출처 : slidesplayer.org)
버니싱(burnishing)
버니싱 (출처 : 유튜브 'mech explanations')
가공된 제품의 조도(표면 거칠기)나 경도(단단한 정도)를 높이기 위해 다듬질을 하는 가공 방식입니다. 보통 가공을 위해 회전하는 볼이나 롤러를 사용합니다. 위의 사진처럼 파이프 모양의 재료 안에 내부 지름보다 직경이 약간 두꺼운 롤러가 통과하면 재료 안쪽이 다듬어지면서 조도와 경도를 높일 수 있습니다.
압축(squeezing)
압축 (출처 : 유튜브 ' L&c company ')
눌러서 ‘모양잡기’
증폭된
고출력 레어저로 가공하는,
<레이저 커팅>
고출력 레이저의 작동 원리 도식화 (출처 : reserchgate.net)
(원글 출처 : 블로그 ' https://blog.capa.ai/ ' )
레이저커팅에서 사용되는 레이저는 크게 세 가지로 분류합니다 이산화탄소 CO2) 레이저 네오 디뮴 ND) 레이저 네오디뮴 도핑 알루미늄 가넷 Nd:YAG 레이저입니다 먼저 이산화탄소 레이저는 레이저커팅에서 가장 일반적으로 사용되는 레이저로 에너지 사용 효 율이 가장 높습니다 판재를 자르고 구멍을 뚫거나 음각을 표현할 때 가장 효과적입니다 네오디 뮴 레이저 역시 에너지 사용 효율이 높은 편이지만 지속성이 떨어진다는 단점이 있습니다 네오 디뮴 도핑 알루미늄 가넷 레이저는 고출력 방식의 레이저로 두꺼운 재료를 자르는 데에 굉장히 유용하지만 그만큼 비용이 굉장히 높습니다
레이저커팅은 곡선이나 직각으로 재료를 절단할 때 유용합니다. 절단하는 모서리의 모양도 자유롭게 만들 수 있습니다. 밀링과 같은 CNC 가공방식은 모서리를 표현하는 데에 한계가 있는데 반해, 다양한 모서리 형태를 만드는 것이 가능하다는 점은 레이저커팅의 장점입니다. 또 어떠한 절삭 공구보다도 예리한 ‘빛’을 사용하기 때문에 정교하고 복잡한 제품을 만드는 데도 유리합니다. 아래 사진처럼 굉장히 복잡해보이는 정교한 제품들은 모두 레이저커팅으로 만든 제품입니다. 제품 제작이 신속하고 비용도 저렴한 편입니다. 레이저커팅은 빠른 속도로 제품을 제작할 수 있어 생산성이 높습니다. 레이저커팅으로 1만개 정도의 제품을 만드는 것은 그리 어려운 일이 아닙니다. 레이저커팅 제조공정은 자동화되어 있고 공구를 교체할 일도 없습니다. 때문에 비용이 낮아집니다. 다른 판금 절단 방식에 비해 열 변형도 적어서 제품의 내구성도 강합니다. 하지만 이러한 레이저커팅에도 단점이 있습니다. 레이저 빛을 쏴서 재료를 절단하려면, 재료를 '통과'할 만큼 강력한 레이저를 쏘아야합니다. 재료가 두꺼워지면 레이저로 잘라내기가 어렵습니다. 잘라낼 수 있다 하더라도 레이저의 열로 인해 가공 부위에 변형이 일어날 수 있습니다. 어느 정도 두께 이상의 재료는 레이저커팅으로 가공하기에 적합하지 않다는 얘깁니다. 두꺼운 재료 가공에는레이저커팅보다는 다른 가공방식을 선택하는 것이 나을 수 있습니다.
앞서 말씀드린 대로 레이저커팅은 두꺼운 물체를 가공하는 데 적합하지 않습니다. 재료를 빠른 속도로 뚫고 나가지 못할 경우 레이저가 주변부를 변형시킬 수 있기 때문입니다. 이 때문에 레이저커팅은 주로 판재를 가공해서 만드는 제품에 주로 사용됩니다. 카파(CAPA)에서도 레이저커팅은 판금 가공의 세부 분야로 분류됩니다.
레이저커팅을 이용하는 제품으로는 일반적으로 금속을 가공해서 만드는 브라켓(bracket)이나 콘솔 케이스 등이 있습니다. 창호처럼 레이저커팅을 복잡한 문양을 만드는 데 사용하기도 합니다.
소방호스의
몇백 배 수압으로 절단하는
<워터젯 커팅>
테이퍼의 유형 (출처 : xometry)
물줄기 속도에 따른 테이퍼 각도 (출처 : www.thefabricator)
위의 자료를 보면 워터젯을 통해 재료가 잘려나간 측면부가 깔끔하게 잘리지 않고 휘어나간
물줄기 자국이 남아있음을 볼 수 있습니다 . 테이퍼 현상으로 인해 이처럼 절단면에 영향을 줄
수 있는 것입니다
(원글 출처 : 블로그 ' https://blog.capa.ai/ ' )
워터젯은 기본적으로 두껍고 , 단단하지만 힘을 가하는 방식에 따라 부서지기 쉽고 , 열에 민감한 물질을 절단하는 데 적합합니다 비금속 물질부터 아주 단단한 금속 물질까지 다양하게 가공할 수 있습니다 종이 기저귀 고무 , 플라스틱 , 판지 , 유리섬유 부직포부터 비스테인레스강 , 알루미늄 , 구리 , 아세탈 , 티타늄 , 황동 , 니켈 합금 , 화강암 , 유리 타일 , 혼합물 및 세라믹 등이 모두 워터젯으로 가공이 가능합니다 . 비드 블라스팅 샌딩 ), 아노다이징 , 도금 , 분체도장 파우더 코딩 ), 액체도장 등 사용하려는 목적에 따라 다양한 후처리도 가능합니다
워터젯은 부드러운 재료부터 단단한 재료까지 거의 모든 재료를 잘라낼 수 있습니다 . 재료의 강 도에 따라 보통 순물 워터젯과 연마재 워터젯 방식을 선택적으로 사용합니다 먼저 순물 워터젯은 말 그대로 순수하게 물만 사용하는 방식입니다 . 플라스틱 , 폼 , 종이 , 단열제 , 시멘트보드 , 카펫 등 부드러운 소재를 절단하는데 유용합니다 연마재 워터젯은 순수한 물에 연마재를 혼합해 분사하는 방식입니다 . 물에 연마재를 섞으면 절 단력이 높아져 고무 , 나무 , 금속 등의 상대적으로 단단한 재료를 절단하는데 적합합니다
판재
가공시 전단 剪斷 작업은 크게 펀칭과 블랭킹으로 나뉘게 됩니다. 그램과 같이 펀칭은
전체 판재 중 절단된 조각을 제외한 나머지가 결과물이며 , 블랭킹은 절단된 조각이 결과물이 됩
니다
워터젯은
보통 재료를 블랭킹 방식으로 가공할 때 많이 사용되는 공법입니다 . 절단시 모서리의
모양을 곡선 이거나 각진 직각 등 다양하게 표현할 수 있습니다 . 이러한 특성 때문에 판재를 조립
해 완성물이 형성되는 작업에 많이 쓰이는 편입니다 . 콘솔을 덮는 케이스나 창호 , 제작 후 절곡이
나 용접 과정을 거치는 브라켓 등이 워터젯 가공을 적용하는 대표적인 사례들입니다
판재 널빤지로 된 재료 를 절단하는 방법으로는 워터젯 이외에도 레이저커팅 , 플라즈마 커팅 등 이 사용됩니다 . 다양한 절단 방식 가운데 어떤 경우에 워터젯을 선택하는 것이 적합할까요 워터젯 방식의 가장 큰 장점은 가공 시 가공물의 온도를 높이지 않는다는 점 입니다 . CNC 절삭 가공의 경우 절삭 공구나 가공물이 회전하면서 열을 발생하게 됩니다 . 특히 절삭 공구와 가공물 이 닿는 부분에는 고열이 발생하기 때문에 계속해서 물을 분사해 가면서 과열을 방지해야 합니 다 . 이때 발생하는 열이나 열을 식히기 위해 분사되는 물로 인해 가공물이 변형될 수 있습니다 . 이에 비해 워터젯은 상대적으로 열 발생 없이도 재료를 가공할 수 있습니다 . 플라즈마 커팅이나 레이저 커팅과 비교할 때 열로 인한 제품의 변형이 훨씬 적습니다
워터젯은 CNC 머시닝과 마찬가지로 G 코드 드릴 기계 등의 동작을 명령하는 데에 사용되는 컴 퓨터 프로그래밍 언어 를 사용해 제어합니다 . 컴퓨터에 입력된 수치에 따라 물줄기가 분사되는 노즐이 정확한 위치로 움직입니다 이 때문에 미세하고 복잡한 형상을 가공하는 데에 효과적이고 , 정확도와 정밀도 모두 뛰어납니 다 . 제품 가공 전 세팅에 드는 시간도 짧습니다 . 또한 가공물의 표면이 깨끗하게 절단되기 때문에 샌딩과 같은 후가공 프로세스도 줄어듭니다
워터젯 가공시 사용되는 물은 재활용이 가능합니다 . 레이저 커팅과 플라즈마 커팅과 비교할 때 제조 후 발생하는 부산물도 적습니다 . 폐기물이 적어 친환경적이라 할 수 있습니다 . 다양한 가공 물 재료를 선택할 수 있다는 점 또한 워터젯의 장점입니다 . 워터젯은 기능성이 요구되는 시제품 이나 최종 제품까지 생산이 가능합니다 워터젯은 거의 모든 재료를 절단할 수는 있지만 다른 절단 방식에 비해 상대적으로 시간이 오래 걸린다는 단점이 있습니다 . 또 재료의 두께가 두꺼울수록 정확도가 떨어진다는 문제도 있습니다 두꺼운 재료를 가공할 경우 워터젯이 처음 맞닿는 재료 표면과 아래쪽 노즐에서 멀리 떨어진 부 분 에 가해지는 힘이 달라지게 됩니다 . 즉 , 재료가 두꺼울수록 노즐에서 분사되는 물의 힘이 달라 지기 때문에 재료가 일직선이 아닌 사선으로 잘리는 현상이 생길 수 있습니다 일반적으로 8 cm 이하 두께의 재료를 절단할 때 워터젯은 좋은 결과물을 도출합니다
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판금 가공이란?
판금 가공은 판재로 이루어진 금속 재료를 구 부리거나 절단하여 형태를 만드는 금속 가공 기법으로서 , 강이나 함석 , 양철 , 구리 , 황동 , 알 루미늄 등의 재료를 경제적이고 신속하게 조 형할 수 있습니다 . 따라서 판금가공은 대량생 산에 최적화된 금속 가공 공정이라고 할 수 있습니다
프레스 가공
(Press)
레이저 커팅
(Laser Cutting)
워터젯 커팅
(Waterjet Cutting)