소개
판금 제작은 간단한 장난감 제작부터 복잡한 항공기 부품 제작까지 다양한 제조 공정에 필수적입니다. 널리 사용되고 있지만, 이 공정의 작동 원리를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 이 글에서는 판금 제작에 사용되는 기술과 재료에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
1.0판금 제작이란 무엇인가?
판금 제작은 절단, 접기, 굽힘, 조립 등의 작업을 통해 평평한 금속판을 원하는 부품과 제품으로 만드는 과정입니다.
일반적으로 사용되는 재료로는 강철, 알루미늄, 스테인리스강, 황동, 구리, 아연 등이 있습니다. 판금 두께는 일반적으로 0.006인치에서 0.25인치입니다. 두꺼운 판재는 고강도 용도에 적합하며, 얇은 판재는 가단성이 필요한 용도에 더 적합합니다.
제작 과정은 사양을 정의하는 철저한 설계 단계로 시작되며, 이후 다양한 핵심 기술이 적용됩니다. 이러한 기술은 네 가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다.
- 절단
- 형성
- 합류
- 마무리 손질
2.0판금 절단 기술
절단 공정은 금속판을 여러 부분과 모양으로 분리하는 데 사용됩니다. 절단 기술은 크게 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
| 유형 | 행동 양식 |
| 비전단 절단 | 레이저 절단, 플라즈마 절단, 워터젯 절단 |
| 전단 기반 절단 | 전단, 블랭킹, 펀칭, 톱질 |
2.1레이저 커팅
레이저 절단은 집속된 레이저 빔을 사용하여 금속을 국부적으로 녹이는 열 공정입니다. 빔이 재료에 흡수되어 기화되고, 절단 노즐에서 가스(주로 질소 또는 산소)를 분사하여 용융된 재료를 제거하고 절단 헤드를 보호합니다.
레이저 절단은 스테인리스강, 연강 및 일부 비철 금속과 같은 소재에 적합합니다. 알루미늄과 같은 반사성 소재에는 파이버 레이저가 필요할 수 있습니다. 일반적인 두께는 20mm에서 40mm까지입니다.
장점:
- 높은 유연성과 정밀성
- 시간 효율적
- 다양한 소재에 적용 가능
단점:
- 높은 에너지 및 가스 소비
- 상당한 안전 조치와 초기 투자가 필요합니다.
2.2플라스마 절단
이 열 공정은 이온화된 가스(플라즈마)를 사용하여 금속을 녹이고 절단합니다. 이 방법은 전도성 소재에만 효과적이며, 표면 마감이 중요하지 않은 두꺼운 판재(최대 50mm)에 주로 사용됩니다.
적합한 재료: 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구리, 황동
장점:
- 고속 절단
- 자동화 기능
- 열 입력이 낮은 고강도 금속에 적합
단점:
- 높은 전력 소모
- 건식 절단 중 잠재적인 소음
2.3워터젯 절단
워터젯 절단은 약 60,000psi의 고압 물줄기를 사용하여 금속을 절단합니다. 순수 워터젯은 부드러운 소재에 사용되는 반면, 연마 워터젯은 탄소강이나 알루미늄과 같은 단단한 금속을 절단합니다.
장점:
- 열영향부 없음
- 버가 없는 뛰어난 표면 마감
- 다양한 소재를 절단할 수 있습니다
단점:
- 고압 시스템은 굽힘을 일으킬 수 있습니다.
- 왜곡을 방지하기 위해 지지 고정 장치가 필요합니다.
2.4블랭킹
블랭킹은 펀치와 다이를 사용하여 판금에서 원하는 부분을 잘라냅니다. 펀칭된 부분은 최종 부품이 되고, 남은 판금은 스크랩이 됩니다.
장점:
- 높은 치수 정확도
- 반복성이 좋은 맞춤형 부품 생산
단점:
- 펀칭보다 느리다
- 더 높은 툴링 비용
2.5전단
전단은 고압 블레이드를 사용하여 평평한 금속판을 직선으로 절단하는 데 사용됩니다. 깨끗한 마감이 필요하지 않은 연질 금속의 대량 절단에 적합합니다.
장점:
- 대량 배치에 빠르고 경제적
- 간단하고 직선 절단에 효과적입니다.
단점:
- 버와 변형을 생성합니다.
- 깨끗한 가장자리가 필요한 응용 분야에는 적합하지 않습니다.
2.6제재
톱질은 톱니 모양의 톱날을 사용하여 재료를 점진적으로 제거합니다. 수평 띠톱은 막대재의 크기를 조정하는 데 사용되고, 수직 띠톱은 복잡한 윤곽을 절단하는 데 사용됩니다.
장점:
- 높은 절단 정확도
- 작은 홈으로 인해 재료 낭비가 적습니다.
- 다양한 비철 소재 지원
단점:
- 평판 절단 시 접촉 안정성이 떨어짐
- 표면 마감의 불일치
2.7펀칭
펀칭은 전단력을 이용하여 판금에 구멍을 뚫는 방식입니다. 블랭킹과 달리, 제거된 부분은 스크랩이 되고 판재는 최종 부품으로 남습니다.
장점:
- 고속 홀 메이킹
- 깔끔하고 정확한 절단
- 열 변형 없음
단점:
설치에는 정밀한 도구 및 다이 정렬이 필요합니다.
3.0판금 성형 기술
성형은 금속이 고체 상태를 유지하는 동안 모양을 바꾸는 것을 말합니다. 이 섹션에서는 제작에 사용되는 주요 성형 공정을 간략하게 설명합니다.
3.1굽힘
굽힘은 힘을 가해 금속을 변형시킵니다. 프레스 브레이크 또는 롤링 머신굽힘 가공은 다음과 같은 연성이지만 취성이 없는 금속에 적합합니다.
- 연강
- 스프링강
- 알루미늄 5052
- 구리
구부리기 어려운 재료로는 알루미늄 6061, 황동, 청동, 티타늄 등이 있습니다.
일반적인 굽힘 기술:
| 방법 | 설명 |
| 롤 벤딩 | 롤러를 사용하여 곡선 시트를 튜브, 원뿔 및 중공 모양으로 만듭니다. |
| 회전 굽힘 | 90° 이상의 날카로운 모서리 또는 각도를 생성합니다. |
| 와이프 벤딩 | 내부 반경을 정의하기 위해 와이프 다이를 사용합니다. |
| V-벤딩 | 펀치를 사용하여 V자 모양의 다이 위에 금속을 구부립니다. |
| U-벤딩 | V-벤딩과 유사하지만 U자형 부품의 경우 U자형 다이를 사용합니다. |
장점:
- 최종 부품의 우수한 기계적 특성
- 저용량에서 중용량 생산에 비용 효율적
단점:
스프링백은 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.
3.2헤밍
헤밍은 일반적으로 두 단계로 판금을 자체 위로 접는 작업입니다.
- V-다이로 굽힘
- 밑단을 만들기 위해 다이에서 평평하게 펴기
장점:
- 모서리를 강화합니다
- 미적 감각을 향상시킵니다
- 고차원 제어
단점:
재료 변형 위험
3.3구르는
판금 압연은 회전 롤러를 사용하여 두께를 줄이는 작업입니다. 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
- 열간 압연: 재결정 온도 이상
- 냉간 압연: 실온 또는 실온 근처
일반적인 응용 프로그램: 파이프, 튜브, 스탬핑, 디스크, 휠
장점:
- 고속, 고효율
- 일정한 두께
- 엄격한 허용 오차 달성 가능
단점:
- 초기 투자 비용이 많이 필요합니다
- 대량 생산에 더 적합
플레이트 롤링 공정 설명: 3롤, 4롤 및 콘 성형 기술
3.4스탬핑
스탬핑은 다이와 프레스를 사용하여 판금을 냉간 성형하는 공정입니다. 이 공정에는 굽힘, 펀칭, 엠보싱, 플랜징 작업이 단일 작업으로 포함될 수 있습니다.
재료: 스테인리스 스틸, 알루미늄, 황동, 구리
장점:
- 낮은 노동비와 도구 비용
- 간편한 자동화
- 높은 반복성
단점:
- 생산이 시작되면 다이를 수정하는 데 비용이 많이 듭니다.
3.5컬링
컬링은 안전성과 날의 강도를 위해 둥글고 속이 빈 날을 만듭니다. 일반적으로 세 단계로 진행됩니다.
- 초기 곡선 형성
- 곡선을 굴리다
- 컬 클로저
장점:
- 날카로운 모서리를 제거합니다
- 구성 요소 모서리를 강화합니다
단점:
- 버 또는 변형이 발생할 수 있습니다.
3.6금속 스피닝
회전과 성형 롤러를 이용해 맨드럴 위에서 금속 디스크를 재형성하는 것은 회전을 이용한 방법입니다.
재료: 스테인리스 스틸, 알루미늄, 황동, 구리
장점:
- 중공, 대칭 모양에 적합
- 소규모 및 대규모 배치에 유연하게 대응 가능
단점:
- 동심원 디자인으로 제한됨
- 크기 및 모양 제약
금속 스피닝이란 무엇인가? 공정 유형, 기계 및 응용 분야
4.0판금 접합 기술
접합은 제작된 부품을 조립하는 데 매우 중요합니다. 주요 방법으로는 용접과 리벳팅이 있습니다.
4.1용접
용접은 열, 압력 또는 둘 다를 사용하여 두 금속판을 접합하는 작업입니다. 접합부를 강화하기 위해 필러를 첨가할 수도 있습니다.
일반적인 용접 기술:
| 방법 | 주요 특징 |
| 스틱 용접(SMAW) | 전극봉과 아크를 사용하며 두꺼운 금속에 적합합니다. |
| MIG 용접(GMAW) | 연속선 전극과 가스차폐를 사용하여 빠르고 깨끗합니다. |
| TIG 용접 | 텅스텐 전극과 차폐가스를 사용하며 비철금속에 가장 적합합니다. |
참고사항:
- 스틱 용접은 빠르지만 얇은 금속을 과열시킬 수 있습니다.
- MIG는 자동화에 이상적이지만 실외에는 적합하지 않습니다.
- TIG는 깨끗한 용접을 제공하지만 숙련된 인력이 필요합니다.
4.2리벳팅
리벳팅은 반영구적이며 열에 의한 변형이 없는 접합 방식입니다. 구멍을 뚫고 리벳 끝부분을 형성하여 시트를 고정하는 방식입니다.
유형:
| 유형 | 애플리케이션 |
| 핫 리베팅 | 직경 10mm 이상인 강철 리벳(1000~1100°C)의 경우 |
| 콜드 리베팅 | 알루미늄이나 구리와 같은 가벼운 금속이나 비철 금속의 경우 |
장점:
- 비용 효율적이고 검사하기 쉽습니다.
- 경량 금속에 적합
단점:
- 무게를 추가합니다
- 뚫린 구멍으로 인해 구조가 약화됨
- 기계 조립 시 소음 발생
5.0결론
판금 제작은 절단, 성형, 접합, 마무리 공정을 결합하여 광범위한 산업 및 상업용 부품을 생산합니다. 적합한 기술을 선택하는 것은 부품의 형상, 소재 종류, 비용 및 생산량에 따라 달라집니다. 기계 및 자동화 기술의 발전과 함께 판금 제작은 더욱 정밀하고 빠르며 유연성을 제공하며 끊임없이 발전하고 있습니다.
6.0판금 제작에 대한 자주 묻는 질문(FAQ)
Q1: 레이저 절단과 플라즈마 절단의 차이점은 무엇입니까?
A: 레이저 절단은 집중된 빛을 사용하여 재료를 기화시켜 높은 정밀도와 깨끗한 절단면을 제공하는 반면, 플라즈마 절단은 이온화된 가스를 사용하여 전도성 금속을 용융합니다. 레이저 절단은 얇고 복잡한 부품에 더 적합하며, 플라즈마는 두껍고 고강도 금속에 적합합니다.
Q2: 판금 제작에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 무엇입니까?
A: 가장 일반적인 소재로는 스테인리스강, 알루미늄, 연강, 구리, 황동 등이 있습니다. 강도, 내식성, 성형성, 그리고 용도에 따라 선택이 달라집니다.
Q3: 일반적인 판금의 두께 범위는 어떻게 됩니까?
A: 판금의 두께는 일반적으로 0.006인치(0.15mm)에서 0.25인치(6.35mm)입니다. 더 두꺼운 재료는 판재(plate)로, 더 얇은 판재는 포일(foil)로 불립니다.
Q4: 판금 성형 시 CNC 굽힘 가공의 정확도는 어느 정도입니까?
A: CNC 굽힘 가공은 높은 반복성과 엄격한 허용 오차를 제공하며, 재료와 장비에 따라 다르지만 대개 ±0.1mm 이내입니다.
Q5: 판금 조립에는 용접과 리벳팅 중 어느 것이 더 나은가요?
A: 용접은 구조적 무결성에 이상적인 더욱 견고하고 영구적인 접합부를 제공합니다. 리벳 접합은 가볍고 모듈식 설계 또는 열 변형을 방지해야 하는 경우에 더 적합합니다.
