시편 절단 이론, 깨끗한 절단면을 위해

 절단은 상당히 다양한 목적에 의해서 행해지는 기초 기술 중의 하나이다. 철판에서 부터 알루미늄 환봉, 때로는 세라믹이나 유리같은 특수한 소재에 이르기 까지 굉장히 광범위하게 사용 될 수 있다.

 

2019/07/04 - [여러가지 잡학] - (업무지식) 각종 절단 가공방식에 대해(레이저, 워터젯, 밴드쏘, 샤링 등)

(업무지식) 각종 절단 가공방식에 대해(레이저, 워터젯, 밴드쏘, 샤링 등)

 

 오늘은 시편절단과 같이 모재에 손산을 최소화하면서 고품질의 절단면을 얻을 수 있는 방법에 대해 연구 수집해 보고자 한다.  업무를 하다보면 때때로 공인성적서를 받아야 한다던지, 재료의 물성을 테스트 해보기 위해서 등의 이유로 시험편을 채취하여야 할 경우가 있다. 이때 시험 목적에 따라 적절하고 간편한 방법을 사용하여 시험편을 만들어야 한다.

 

 철판의 경우 산소절단이나, 그라인더를 이용해 절단하는 방식을 가장 많이 사용한다. 이러한 방식은 제품에 열을 많이 전달하기 때문에 조직관찰등의 이유로 절단을 하는 경우에는 바람직하지 않다.

 

 다음으로, 와이어 선재의 경우 헷다(HEADER)와 같은 방법으로 소재를 뜯어 절단하는 방식이 있다. 이와 같은 방식은 재품에 열을 거의 전달하지 않기 때문에 손상에 대해서는 장점이 있으나 절단면이 고르지 못하다는 단점이 있다.

 

 많은 경우, 톱질과 같은 방식으로 절단하는 방법을 채택한다. 비교적 고른 절단면과 열화손상을 방지 할 수 있기 때문이다. 밴드쏘 방식이 이에 해당된다. 톱질을 할 때 절삭유나 냉각수를 사용하므로 상당히 바람직하다고 할 수 있다. 다만, 매우 강도가 높은 재료의 경우 이방법으로 절단이 불가능 할 수 있다.

 

 그리고 오늘 알아볼 방식으로 Abrasive Cutting 이 있다. 이는 연마재로 만들어진 컷팅 휠을 이용하여 고속회전으로 재료를 절단하는 방법이다. 써큘러 절단이 이에 해당된다. 원형 톱날과 같은 컷팅 휠을 사용하여 밴드쏘와 마찬가지로 절삭유로 냉각을 하며 절단하는 방법이다. 절단면이 밴드쏘 방식에 비해 좋고, 직각도를 유지할 수 있어 정밀한 절단에 유용하다.

 

  휠의 종류는 매우 다양하게 있지만, 고품질의 절단면을 얻기 위한 이론기술로, 다이아몬드 휠과 어브레시브 휠에 대해 알아본다.

 

1. 다이아몬드 휠(Diamond Wheel)

  : 다이아몬드, 또는 CBN을 원형휠에 레진, 본드와 같은 물질로 붙여 강도를 높인 것으로 가격은 비싼 편이나 오랜기간 사용이 가능하고 절단면의 품질이 우수한 장점이 있다. 고농도의 다이아몬드 휠은 무른재료에 적합하고, 저농도의 다이아몬드 휠은 단단한 재료에 적합하다. 다이아몬드 휠의 선택 조건은 아래의 표를 참조한다.

 

2. 어브레시브 휠(Abrasive Wheel)

 : 소모성 휠로써 사용하면 연마재가 소모되어 없어지는 방식으로 상대적으로 가격이 저렴하다. 단단한 재료에도 뛰어난 절삭성을 보여준다.

 

 

3. 고품질의 절단면을 얻기위한 변수

①회전속도(Speed), ②하중(Load), ③다이아몬드농도(Diamond Concentration), ④절단용액Cutting Fluid

 

<변수 설명>

①회전속도(Speed) : 50~5000 rpm
②하중(Load) : 10~1000 gf (Ceramic 등 단단한 재질에는 고속, 고하중이 필요하며 연한 재질에는 저속, 저하중 필요)
③다이아몬드농도(Diamond Concentration (Low and High)) : 접촉하중에 직접 영향을 미치며 Ceramic 등 단단한 재료는 Low를 사용하여 하중을 증가시키고 금속 등 무른 재질에는 High Concentration을 사용하여 저하중을 사용
④절단용액(Cutting Fluid) : Oil base는 금속의 절단에 사용하며 Blade에 Metal이 묻지 않게 하여 수명을 연장시킨다. Water base는 주로 Ceramic 등 porous한 재료의 커팅에 유효하다.