[첨단 헬로티] 1. 서론 스피노달 분해형으로 대표되는 동합금계 금형은 광학계 수지(예를 들면 COP : 시클로올레핀폴리머 등)와의 이형성이 우수하고, 높은 열전도성을 가지고 있기 때문에 플라스틱 제품의 사출성형이나 프레스 성형용 금형의 급속 가열, 냉각에 의한 성형 사이클의 단축을 기대할 수 있다. 그러나 동합금계 금형은 경도가 낮고, 유리섬유를 포함하는 수지에 대해 마모되기 쉽고 수명이 짧다. 또한 금형의 보수에서도 경도 부족은 과제이다. 그렇기 때문에 표면에는 코팅 등의 피복 처리가 이용되는데, 피막의 박리가 수명을 결정짓게 되는 단점이 있다. 피복 처리 이외의 방법으로는 질화 처리나 이온 주입을 들 수 있다. 질화 처리에서는 스피노달 분해형 동합금 중에 단단한 질화물을 형성하는 원소가 없어 효과를 볼 수 없었다. 이에 이온 주입을 동합금계 기본재에 적응, 금형의 장수명화를 위한 표면처리의 검토를 했다. 2. 실험 방법 그림 1에 나타낸 장치에서 Cu-Ni-Sn계의 스피노달 분해형 동합금의 시험편(300HV)에 탄소 이온 주입을 실시했다. 이 기본재는 50℃ 이상의 처리 온도로 조직이 연화될 가능성이 있기 때문에 이온 주입 시에는 기본재 온도가 50℃
[첨단 헬로티] 1. 서론 수지 필름 및 시트의 제작에는 T 다이라고 불리는 슬릿 모양의 토출구가 있는 꼭지쇠가 이용되고, 용융 수지가 압출된다. 특히 광학 용도로 이용되는 수지 필름 및 시트는 표면 형상이 광학특성을 좌우하기 때문에 평활한 것이 바람직하다. 즉, T 다이의 립 부분 및 내벽면에서 용융 수지와의 이형성이 우수하고, 매끄럽게 토출되는 것이 요구되고 있다. 더구나 T 다이의 작업성 및 메인티넌스성을 고려하면, 경도가 높은 것도 요구되고 있다. 이들 요구를 만족시키기 위해 기존 T 다이에 대해서는 경질 크롬도금이나 탄화텅스텐 코트 등의 표면처리가 실시되어 왔는데, 우리들은 플라즈마 질화 처리에 의해 T 다이의 고경도화 및 이형성 향상을 실현했으므로 이것에 대해서 보고한다. 2. 실험 목적 플라즈마 질화 처리는 질소가스를 플라즈마화해, 피처리물에 바이어스 전압을 인가함으로써 피처리물 표면에 CrxN 등의 질소계 금속간화합물을 형성하는 질화법이다. 가스 질화 등 다른 질화법에 비해 저온 처리가 가능하기 때문에 치수 변화가 적고, 또한 질소가스만을 사용하기 때문에 환경부하가 적다. 이 연구에서는 플라즈마 질화 처리를 함으로써 용융 수지와의 이형성이 우수
[첨단 헬로티] 1. 서론 팁 버니싱 가공(이하 버니시 가공)은 금속 표면 상에 경질 공구를 접동시킴으로써 표면 상의 작은 요철을 소성변형에 의해 평활화하는 가공 기술이다. 이 가공법은 평활화와 함께 대상면 표층 재료의 소성변형에 의한 가공 경화, 압축 잔류응력의 발현에 유래하는 내마모성, 피로강도의 향상을 함께 기대할 수 있는 특징을 가지고 있다. 버니시 가공에는 일반적으로 다이아몬드 공구가 이용되는데, 다이아몬드 공구는 취성으로 취급이 어렵고 공구 코스트의 부담도 크다. 한편, 경질 박막의 재질 개발 및 그 증착 기술의 향상에 의해 절삭공구나 금형에는 질화물 등의 박막을 기본재에 피복한 코티드 공구가 산업계에 널리 보급되고 있다. 피복하는 박막을 변경함으로써 쉽게 공구 성능을 제어하는 것이 가능하다. 더구나 공구가 마모해도 탈막과 재코팅에 의한 재이용도 가능하다. 이번 연구에서는 둥근머리 형상을 가지고 있는 초경공구에 경질 박막을 피복한 코티드 초경공구를 이용한 버니시 가공을 실시, 다듬질면의 평활성과 개질층에 대해 검토했으므로 보고한다. 2. 실험 방법 이 연구에서는 힘 제어가 가능한 하이브리드 타입 패럴렐 메커니즘을 가공기로서 이용했다. 이미 이 가공
[첨단 헬로티] 1. 서론 최근 프레스 성형품의 고정도화·복잡형상화가 진전되고 있으며, 금형가공에 대한 요구도 보다 높아지고 있다. 특히 수작업으로 이루어지는 연마 다듬질의 단축을 위해 고면품위 가공에 대한 요구가 높아지고 있다. 고면품위 가공을 실현하기 위해서는 기계뿐만 아니라, 제어, 가공 환경, 가공 프로그램 등의 요소 모두가 중요해진다. 동사에서는 기계뿐만 아니라, 모터나 검출기, 제어장치, 소프트웨어 등을 자사에서 제조하는 등 여러 가지 분야의 기술을 개발, 고정도·고면품위 가공에 대응해 왔다. 가공 프로그램에 기인하는 면품위 저하에 대해서는 1997년부터 가공 프로그램의 형상 보정 기능과 형상 적응 제어 기능을 제공, 고면품위 가공을 실현하고 있다. 여기에서는 고면품위화 요구에 대응하기 위해 새롭게 개발한 가공 프로그램 보정 기능을 포함하는 ‘Hyper-Surface’에 대해서 소개한다. 2. 면품위를 저하시키는 절삭흔적 면품위는 치수 정도와 달리, 외관의 관능검사로 평가되는 경우가 많다. 각 사에 따라 평가 항목이 다르며, 동사에서는 인접하는 패스의 커터 마크 폭의 비율(눈폭률)로 평가하는 경우가 많
[첨단 헬로티] 1. 서론 동사는 주로 카 에어컨 및 라디에이터 관련 플라스틱 부품을 성형하는 메이커이다. 성형에 더해 금형도 자체 제작하고 있으며, 성형 공장과 직결된 금형 기술의 축적에 의해 품질·코스트·생산성을 고려한 ‘제품 지향의 금형 제조’를 추진하고 있다. 2005년에 ㈜덴소의 그룹 회사가 되어 현재에 이르고 있다. 동사에서는 약 20년 전에 하이엔드의 3차원 솔리드 CAD 시스템을 도입, 금형 설계에 사용해 왔는데, 도중에 일본산 미드레인지 CAD 시스템으로 교체했다. 이 때 금형 설계 전용 기능을 CAD 벤더와 공동 개발, 스트레스 없는 설계 업무를 실현했다. 거기에는 작업적인 작업을 단축, 본래 설계자가 해야 할 ‘생각하는 작업’에 초점을 둔다고 하는 목적이 있었다. 이들 사례는 2008년에 금형기술자회의에서 발표해 금형기술협회 ‘장려상’을 받았다. CAD를 이용한 설계 업무의 효율 향상을 고려할 때, 주의해야 할 것이 있다. 앞에서 말한 대응 중에서 ‘본래 설계자가 해야 할 생각하는 작업’의 라인을 어디에 두어야 할지 하는 것에 많
[첨단 헬로티] 1. 서론 CO2 배출 규제의 엄격화, 안전·쾌적 장비의 중량 증가 등의 영향에 의해 자동차용 구조부재는 멀티 머티리얼화를 향한다고 볼 수 있다. 그러나 소재 특성·가공성·환경 성능·제조 코스트 등 여러 가지 관점에서 2030년까지는 경량화의 주역은 고장력강(하이텐)이라고 생각되고 있으며, 재료면·성형 기술은 나날이 진전하고 있다. 재료면에서 보는 하이텐의 진화는 뚜렷하며, 980MPa 이상의 초하이텐 사용이 프레임계의 보강 부위, 구조 부위, 충격 흡수 부위 각각에서 진전해 앞으로도 더욱 고장력화가 예상된다. 한편 성형 기술의 면에서 보면, 피가공재를 가열해서 프레스 성형과 동시에 금형으로 냉각함으로써 담금질 강화된 제품을 얻는 핫 스탬핑 채용이 일본 국내에서도 시작되고 있다. 단, 핫 스탬핑은 그 제조법으로 인한 성형 사이클의 저하가 장해가 되고 있는 것 같다. 냉간 프레스에서는 고장력화가 진전함에 따라 금형 성형면압이 증가, 마모나 스커핑으로 양산이 어려워지는 케이스가 증가하고 있다. 그렇기 때문에 금형 수명 개선을 위해 TRD(Thermo Reactive Deposition
[첨단 헬로티] 1. 서론 초경합금은 고정도와 내마모성을 요구받는 절삭공구나 금형 등의 분야에서 사용되고 있다. 그러나 초경합금을 이용한 툴에서 외적 요소의 영향에 의해 불량으로 이어져 버린 케이스가 종종 보고되고 있다. 여기에는 복잡한 형상가공을 실시할 때의 전기가공, 표면특성(내마모성이나 슬라이딩성, 내산화성) 향상을 도모한 표면처리, 보관 환경이나 취급이 크게 영향을 미치고 있는 경우도 적지 않다. 이 글에서는 초경합금의 소재특성(특징)을 다루는 동시에, 소재에 영향을 미치는 외적 요소와 실례를 소개한다. 2. 초경합금의 소재특성 초경합금은 분말야금법이라고 불리는 금속분말을 가공해 재료나 제품을 만드는 금속가공법으로 만들어진다. 금속(주기율표 Ⅳa, Ⅴa, Ⅵa족) 9종류의 탄화물을 코발트, 니켈 등의 철계 금속으로 소결한 복잡 재료로 구성되며, 일반적으로는 가장 기계적 특성이 우수한 WC-Co계 합금을 초경합금이라고 부르는 경우가 많다. WC(탄화텅스텐)이 경질상, Co(코발트)가 소결상을 담당, 조성비율이나 WC 입자지름에 따라 경도·인성 등의 특성이 변동한다(그림 1). ▲ 그림 1. 초경합금의 내부 조직 (SEM) 초경합금의 소재특성
[첨단 헬로티] 절삭 가공을 하면 여러 트러블이 발생한다. 여유면(플랭크) 마모, 경사(크레이터) 마모, 선단 마모, 치핑, 결손, 박리, 균열 등이 주로 일어나는 트러블이다. 이 트러블에 따라 나름의 해결책이 제시되기는 하지만 어떤 피삭재를 가공하는가에 따라 달라지기 때문에 참조 정도만 해두는 것이 적당하다. 결국 실제 가공할 때 발생한 트러블에 따라 어떤 해결책을 마련했는지가 가장 근본적인 해결책이다. 이번 호에는 다양한 피삭재 가공에 따른 트러블 대책을 살펴본다. 이 대책은 실제 가공을 통해 얻어졌다. 내열강 절삭에 딱맞는 K20 재종 항공 부품 등에 사용되는 내열강은 절삭 가공을 하기 어려운 재료 중의 하나다. 가공 중에는 절삭열에 의해 피삭재 표면에 경화층이 생긴다. 또 다른 재료에서는 별로 볼 수 없는 배분력의 증가, 칩에 의한 절삭날의 손상 등이 발생한다. 이는 공구 재종 자체의 특성이 문제되는 가공이라 할 수 있다. 그래서 이 종류의 재료를 가공할 때는 강인한 칩에 대응할 수 있는 강한 절삭날, 원활한 칩 처리, 즉 질기면서 단단한 절삭날로 컬(curl) 모양의 처리하기 쉬운 칩이 나올 수 있는 공구 형상을 선택해야 한다. 가공 중의 발열을 최
1. 서론 세혈 방전가공기는 자동차산업, 의료기기, 전기·전자산업 등의 부품가공에서 드릴로는 가공이 어려운 좁고 깊은 구멍을 고속가공할 수 있다. 또한 절삭이 어려운 난삭재에서도 고품위의 구멍을 가공할 수 있다. 최근 와이어 방전가공용 기초구멍에 대해서도 고속·고정도·고품위의 구멍가공이 요구되고 있다. 기존 동사의 세혈 방전가공기로서는 가공액이 오일 타입과 수용성 타입의 2종류가 있었다. 그러나 수용성의 경우에는 가공면의 전식 및 가공액의 메인티넌스 과제가 있으며, 이들을 해결하기 위해 순수 사양의 개발을 추진해 왔다. 여기에서는 새롭게 개발한 순수 사양 세혈 방전가공기 ‘K3HS’의 특징과 가공 사례를 소개한다. 2. 세혈 방전가공의 최신 기술 (1) 순수 사양 K3HS의 특징 그림 1에 동사가 개발한 순수 사양 K3HS의 외관을 나타냈다. 주된 사양을 표에 나타냈다. ▲ 그림 1. ‘K3HS’의 외관 ▲ 표.‘K3HS’의 주된 사양 가공액에는 순수를 사용하고, 이온 교환수지에 의한 가공액의 비저항 관리를 하고 있다. 기존 수용성 가공액에서는 농도 관리의
[첨단 헬로티] 1. 서론 동사는 창업 이래 금형·기계 부품 등의 장수명화를 목적으로 예방보전용 표면개질장치(코팅장치) 및 보수용 패딩장치의 개발·제조·판매를 취급해 왔다. 지금까지 금형·기계 부품 등의 패딩·용접 보수는 아르곤(TIG) 용접 등의 용접 방법이 일반적이었다. 그러나 용접에서는 금형 용착 금속은 수축해 인장의 응력이 발생, 금형은 변형, 때로는 크랙이 발생한다. 동시에 용착 금속 소재를 용융하게 되어 금속의 체적은 팽창, 또한 용접 후에 금형은 냉각해 금속이 수축하기 때문에 용융 금속이 중심부로 끌려, 패딩부 주위와 금속 소재의 경계부가 치수적으로 마이너스(2번 싱크)하게 된다. 이에 열입력이 낮은 패딩 보수법이 요구된다. 동사는 방전가공의 원리를 응용한 독자의 특허 제품인 방전 피복·패딩장치 ‘데포 시리즈’를 개발, 금형·기계 부품 등에 열에 의한 불량(변형, 크랙, 2번 싱크 등)을 주지 않고 패딩 보수하는 기술을 확립했다. 또한 최근 레이저 패딩·용접장치도 자체 개발, 금형의 가공 기술 발전, 단납기화가 한층 더 진전하
1. 서론 오일 사양의 방전가공액 정화 시스템 ‘슈퍼클리너 SPC/O-10’(그림 1)을 설치한 경우의 효과를 가공기의 종류에 따라 각각 실례를 기초로 해설한다. ▲ 그림 1. 슈퍼클리너 SPC/O-10 2. 오일 사양 방전가공의 종류 ① 형조 방전 (오일 사양) ② 와이어 방전 (오일 사양) ③ 세혈 방전 (오일 사양) 이상 3종류의 방전가공기에서 슈퍼클리너 효과는 개별적으로 다르며, 모든 가공에서 효과가 나오는 것은 아니다. 그러므로 각각의 효과에 대해서 개별적으로 설명한다. 3. 슬러지의 이온화 물 사양의 와이어 방전가공기에는 이온 교환수지가 설치되어 있는데, 오일 사양에는 설치되어 있지 않다. 이것은 슬러지가 이온화하지 않기 때문이다. 이것을 비교·설명하면 그림 2와 같이 된다. ▲ 그림 2. 슬러지의 이온화 메커니즘 그렇기 때문에 슈퍼클리너의 설치로부터 1주간 후 정도부터 충분한 효과가 나타난다. 이것은 가공액인 물과 오일에서의 슈퍼클리너 설치 후의 큰 차이이다(그림 3). ▲ 그림 3. 가공유 중의 슬러지 4. 세혈 방전의 경우 전극소모량과 코스트를 대폭으로 저감할 수 있다.
1. 서론 최근 방전가공의 용도는 절삭가공 후의 각내기나 리브 형상 등 금형의 대소에 관계없이 작은 전극을 사용하는 가공이 대부분을 점하고 있다. 이들 가공에서 리드타임 단축을 위해 가공 시간 단축과 전극 소모 저감이 세계적으로 많이 요구되고 있다. 여기에서는 그 요구에 대응하기 위해 개발한 새로운 가공 전원의 특징을 가공 사례와 함께 소개한다. 2. Sinker H.E.A.T. H.E.A.T.란 High Energy Applied Technology의 약자로, 15년 정도 전에 와이어 방전가공기의 가공 속도를 향상시키는 기술로서 개발된 것이다. 이번에 개발한 Sinker H.E.A.T.는 형조 방전가공기의 이상 방전을 미연에 방지하고, 효율적으로 방전 펄스를 발생시킴으로써 가공 속도와 전극 소모를 향상시키는 기술이다. Sinker H.E.A.T.를 실현하기 위한 주된 요소 기술을 아래에 나타냈다. (1) 에너지절감 전원 ES200A 파워 반도체 SiC를 이용함으로써 기존과 동일한 소요 전력으로 표준 전원 사양을 평균 전류 30A에서 80A로 변경했다. 또한 방전 제어의 디지털화에 의해 가공안정성 향상을 실현했다. (2) 방전 검출 기술의 개발 쇼트나 이상
[첨단 헬로티] 머신 비전 시스템은 강한 빛의 매우 짧은 섬광을 이용해 다양한 종류의 데이터 프로세싱 애플리케이션에 사용되는 고속 이미지를 생성한다. 예를 들어 빠르게 움직이는 컨베이어 벨트가 신속한 레이블 및 결함 검사를 위해 머신 비전 시스템을 통과한다. 주로 IR, 레이저 LED 플래시가 근접과 모션 감지 머신 비전에 사용된다. 보안 시스템은 고속의 검출이 어려운 LED 플래시를 쏘아 보내 모션을 감지하고 보안 영상을 캡처하고 저장한다. 이러한 모든 시스템에서 한 가지 과제는 매우 높은 전류와 극히 짧은 시간(마이크로초)의 LED 카메라 플래시 파형을 생성하고, 이를 긴 시간 간격(100ms~1s 이상 등)으로 확산할 수 있어야 한다는 것이다. 긴 시간 간격으로 분리되는 짧은 구형파 LED 플래시 파형을 생성하는 일은 간단하지 않다. LED(또는 LED 스트링) 구동 전류가 1A 이상으로 상승하고 LED 온 타임(On-time)이 마이크로초로 감소함에 따라 어려움은 증가한다. 고속 PWM 기능을 갖는 많은 LED 드라이버는 적절한 고속 이미지 프로세싱에 필요한 구형파 파형을 왜곡시키지 않으면서 긴 오프 타임(Off-time)과 짧은 시간의 높은 전류를
[첨단 헬로티] 산업용 사물인터넷(Industrial IoT, IIoT)은 새로운 스마트 산업 시대에 대한 지원을 약속한다. 개방성, 상호운용성, 손쉬운 확장성, 그리고 빅 데이터라는 개념을 바탕으로 구축된 IIoT는 기업이 다양한 제조와 업무 프로세스 전반에 걸쳐 운영을 크게 향상시킬 수 있게 도와준다. IIoT 기술은 기계 간 통신, 원격 접속, 집약적 데이터 수집의 이점에 주목하고, 이를 통계적 공정 제어와 제조 관리 및 지속적인 향상의 추진에 적용하는 영역을 다룬다. 실제로 현대의 산업계 전반에 걸친 데이터 흐름은 이미 성숙한 계층 구조로 조직화돼 있다. 감시 제어, 데이터 수집(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA) 계층과 하위 계층에서, 산업용 이더넷 프로토콜은 공정 자동화와 관련한 특정 요구를 만족하도록 발전했다. 한 가지 특정한 요구사항은 보통 실시간으로 1초 미만의 지연만 허용되는 결정론적 제어를 지원하는 것이다. 또한 산업용 이더넷 프로토콜은 오늘날의 산업계에서 증가하는 데이터 요구를 충족하기 위해 채택돼 왔다. 이들 프로토콜은 기업들이 더 우수한 품질과 경제적인 비용으로 고객 요구를 보다 빨
[첨단 헬로티] 전기 냉장고 ☆ 냉장고 뒤에는 열교환기가 붙어 있다. 열이 잘 배출되도록 뒤쪽 벽에서 10cm 이상, 상부·측벽 면에서 30cm 떨어뜨려 설치하자. ☆ 냉장고 안에 식품을 너무 많이 채우면 냉기의 순환이 잘 되지 않아 냉장고 내의 온도가 일정치 않게 되며, 소비 전력도 증가하고, 냉각 효율이 떨어진다. ☆ 냉장고 문은 가급적 자주 여닫지 않는다. 열었을 경우에도 가능하면 빨리 닫는다. 실온이 30℃ 이상일 때 10초 동안 문을 열어두면 냉장고 내의 온도는 5~6℃ 상승한다. 전기 청소기 ☆ 필터 손질을 부지런히 하고, 집진 주머니에 먼지가 가득 쌓이지 않도록 한다. ☆ 부속 브러시는 장소에 맞게 사용하자. 부적당한 브러시는 전력과 시간 낭비이다. ☆ 작은 방이나 계단 청소에는 가볍고 소비 전력이 적은 휴대형, 업라이트형 등을 사용하면 편리하다. 전기 다리미 ☆ 손수건 등 낮은 온도의 다리미질은 남은 열을 활용하자. ☆ 다리미는 자동 온도 조절기가 부착외어야 과열 방지뿐만 아니라 전기를 유효하게 사용할 수 있다. 전기 세탁기 ☆ 얼룩의 종류와 옷감 종류에 따라 세탁 방법을 달리 한다. 지나친 세탁, 헹굼은 사절. ☆ 세탁 시간은 1