1.0 개요
전해연마는 전해액에 전류를 흘려보내 가공물 표면에서 금속을 제거하는 공정입니다. 이 공정은 가공물 표면의 돌출된 부분이 다른 부분보다 더 많은 에너지를 끌어당긴다는 사실을 이용합니다. 따라서 이러한 돌출된 부분에서 더 많은 금속이 제거됩니다. 전해연마 후 가공물 표면은 매끄럽고 광택이 나므로 이 공정의 장점이 됩니다. 전해연마는 절연되거나 덮여 있지 않은 모든 노출된 표면에서 버(burr)와 가공물을 제거합니다.
기계적 연마와 달리 전해 연마는 특별한 도구가 필요하지 않습니다. 부품은 회로의 양극 쪽에 연결되고, 용액에 담긴 음극 막대가 회로를 완성합니다.
전기 연마와 달리 기계 연마는 부품 표면을 기계적으로 매끄럽고 광택 있게 만드는 공정입니다. 기계 연마는 연마 벨트와 휠을 사용하여 금속 표면에서 재료 층을 제거합니다. 사용되는 공정은 원재료의 상태와 원하는 마감 상태에 따라 달라집니다. 이 공정은 시간이 많이 소요되고 균일성이 떨어지며 작업자의 숙련된 조작이 필요합니다.
2.0 기계적 연마 공정
연마, 광택, 버핑은 기계적 연마 공정의 세 가지 주요 단계이며, 일반적으로 이 순서대로 진행됩니다. 연마는 일반적으로 광택보다 훨씬 강력한 마모를 유발합니다. 광택은 버핑과 마찬가지로 훨씬 더 강도 높은 마모 작업입니다.
2.1 그라인딩
연삭은 일반적으로 다른 공정을 통해 형상이 이미 형성된 물체의 마무리를 위해 사용됩니다. 연삭기는 평면, 외경 및 내경 원통, 나사산과 같은 윤곽 형상을 연삭하도록 제작됩니다. 윤곽 형상을 가공하기 위해 원하는 윤곽과 반대되는 형상을 가진 특수 연삭 휠이 일반적으로 사용됩니다. 공구 제작실에서는 절삭 공구의 형상을 가공하는 데에도 연삭이 사용됩니다. 연삭은 이러한 기존 공정 외에도 고속, 고제거율 공정을 포함하는 다양한 응용 분야로 점차 확대되고 있습니다.
연삭은 연삭 휠의 둘레 또는 면에서 이루어집니다. 모서리 연삭은 면 연삭에 비해 훨씬 덜 일반적입니다. 재료를 제거하기 위해 연마 입자가 있는 회전하는 연삭 휠이 사용됩니다. 연삭 휠은 연마 입자와 점착성 입자로 구성됩니다. 휠의 형태와 구조는 입자를 결합시키는 결합 물질에 의해 결정됩니다. 연삭 휠의 기본적인 특성은 이 두 부분과 그 형성 방식에 의해 결정됩니다.
2.2 연마
연마 입자가 고속으로 회전하는 연마 휠에 부착되어 있는 이 연마 공정은 흠집과 거스러미를 제거하고 울퉁불퉁한 표면을 매끄럽게 합니다. 휠은 캔버스, 가죽, 펠트, 심지어 종이 등 다양한 재질로 만들어져 활용도가 매우 높습니다. 연마 입자는 휠의 가장자리에 달라붙습니다.
연마재가 마모되어 소진되면 휠에 새로운 연마재를 교체합니다. 거친 연마는 20~80번 연마재를 사용하고, 마무리 연마는 90~120번 연마재를 사용하며, 미세 마무리는 120번 이상의 연마재를 사용합니다.
2.3 버핑
버핑은 광택 작업과 겉보기에는 비슷하지만 목적은 다릅니다. 버핑은 표면을 매끄럽고 윤기 있게 만드는 기술입니다. 버핑 휠은 가죽, 펠트, 면과 같은 폴리싱 휠과 유사한 재질로 만들어지지만 일반적으로 더 부드럽습니다. 연마재는 매우 미세하며, 회전하는 휠의 외부 표면에 도포되는 버핑 컴파운드에 담겨 있습니다. 반면 폴리싱은 연마 입자가 휠 표면에 부착된 상태여야 합니다. 연마 입자는 정기적으로 보충해야 합니다. 버핑은 과거에는 수작업으로 이루어졌지만, 최근에는 기계를 사용하여 자동화되었습니다. 버핑 휠의 회전 속도는 분당 2400~5200미터입니다.
2.4 기계적 연마 시 고려 사항
기계적 연마는 순도가 낮거나 높은 제품 모두에 탁월한 표면 특성을 제공합니다. 그러나 기계적 연마는 불순물을 제거하지 못할 뿐만 아니라, 오히려 불순물을 표면으로 더 밀어 넣고 연마 입자를 더 많이 끌어당겨 불순물을 악화시키는 경향이 있습니다. 또한, 기계적 마무리 공정은 부품에서 불순물을 제거하고 광택 있는 표면을 제공합니다. 반면 전해 연마는 완전히 매끄러운 표면을 만들어냅니다. 전해 연마는 기계적 마무리 방법에서 흔히 나타나는 냉간 가공으로 인한 변형 없이 금속의 본래 결정 구조를 드러냅니다.
3.0 전해연마 공정
전해연마 공정에는 다음과 같은 요소들이 관여합니다:
- 전해질 용액.
- 용액 온도.
- 주기 시간.
- 전기 접점
- 전류 밀도.
- 버 위치.
- 버 두께.
이 공정에서 한쪽 금속 부분은 양극 역할을 하고, 다른 쪽 금속 부분은 음극 역할을 합니다. 직류 전원 공급 장치가 음극과 양극을 연결합니다. 전류가 흐르면 금속 가공물 표면에 분극층이 형성됩니다. 금속 표면에는 금속 이온이 생성되며, 이 이온들은 분극층을 통해 확산되어 금속염을 형성합니다. 이 공정의 광택 및 평탄화 효과는 분극막의 강도와 점도에 영향을 받습니다.
돌출부는 전해 작용에 더 많이 노출되어 있으며, 코팅이 돌출부보다 얇고 금속 함몰부보다 두껍기 때문에 전기 저항이 더 낮습니다. 표면 물질은 도막이 얇은 돌출부에서는 도막이 두꺼운 함몰부보다 더 빨리 용해됩니다. 금속염은 중합된 양극판을 통해 전해액으로 흘러 들어가 용해되거나, 음극에 침전되거나, 슬러지 형태로 침전됩니다.
결과적으로 전해연마 용액은 완전 슬러지 형성, 부분 슬러지 형성 또는 비슬러지 형성으로 분류될 수 있습니다.
깊은 구멍에 있거나 가공물의 디자인에 가려진 버는 노출된 버만큼 전해액이나 전기 작용으로부터 "제거력"을 받지 못할 수 있으므로, 이러한 위치에 추가 에너지를 공급하기 위해 보조 음극을 사용하지 않으면 제거되지 않습니다. 잘못된 조건에서 사용하면 피팅이 발생할 수 있습니다.
3.1 전해연마 시 고려사항
- 공작물 표면 상태
전해연마 결과는 여러 가지 표면 문제로 인해 이상적이지 못할 수 있습니다. 금속 내 금속 성분 부족, 부적절한 어닐링, 큰 결정립 표면, 불충분한 냉간 압연 또는 과도한 냉간 가공 등이 이러한 문제점 중 일부입니다.
- 공정 제어
최적의 결과를 얻기 위해서는 전해연마 공정을 규제하고 표준화해야 합니다. 공정 제어가 부족하면 품질이 떨어지고 불안정한 제품이 생산됩니다. 산 농도, 금속 함량, 깨끗하고 리플이 없는 직류 전원 공급 등 다른 중요한 변수들도 공정 중에 지속적으로 점검해야 합니다.
3.2 전해연마의 이점
- 내식성이 향상되었습니다.
모든 종류의 부식은 표면 또는 표면 근처에서 시작됩니다. 표면 상태와 특성은 모든 제조 및 취급 과정에서 항상 저하됩니다. 그리스, 먼지, 철, 기타 금속 입자와 같은 표면 불순물은 기계 가공, 용접 및 제조 과정에서 흔히 발생합니다. 절단, 기계 가공, 취급 및 연마 과정에서 철과 연마 입자가 재료 표면에 박히게 됩니다. 표면 오염 물질은 스테인리스강의 자연적으로 형성되는 내식성 산화막의 생성을 방해하며, 부식의 주요 원인이 됩니다. 표면 물질과 불순물은 전해연마를 통해 제거됩니다. 전해연마는 재료 표면에서 유리 철, 개재물 및 박힌 입자를 제거하는 데 사용됩니다.
- 표면 마감 향상
전해연마는 공작물 표면에서 균일한 층을 제거하여 먼지와 기타 오염 물질이 없는 깨끗한 표면을 만듭니다. 기계 부품을 연마할 때 사람의 손을 사용하는 경우가 많은데, 그 결과 공작물에서 균일한 층을 제거하는 데 한계가 있었습니다.
- 제품 접착력이 감소합니다.
전해연마는 미세 표면 마감을 개선하여 제품 부착 및 오염 물질 축적을 최소화할 수 있습니다. 부착력 감소는 제품 축적을 줄이고 사용 수명을 상당히 연장하는 데 도움이 됩니다. 또한 필요한 경우 세척 시간을 단축하고 노력을 줄일 수 있습니다.
- 디버링
전해연마는 일반적으로 버 제거에 사용됩니다. 전해연마 공정 전반에 걸쳐 표면 프로파일 내부의 전류 밀도는 높은 지점에서는 높고 낮은 지점에서는 낮습니다. 전기화학 반응 속도는 전류 밀도에 정확히 비례합니다. 전류 밀도가 높은 높은 지점에서는 재료가 더 빨리 용해되어 표면이 평평해지는 경향이 있습니다. 전해연마는 버를 제거하는 동시에 표면을 연마합니다.
- 외관
전해연마의 가장 두드러진 장점은 광택이 나는 표면입니다. 전해연마 방식은 기계적인 방식이 아닙니다. 연마 도구가 표면에 직접 닿지 않으므로 연마선이 생기지 않습니다. 전기화학적 처리 후, 재료는 현미경으로 관찰할 수 있을 정도로 매끄럽고 매우 광택 있는 표면을 갖게 됩니다.
4.0 전해연마와 기계연마 중 선택
기계적 연마는 표면 거칠기를 제거하여 금속 표면 또는 금속 부품의 매끄러움을 향상시킵니다. 또한, 기계적 연마는 스테인리스강 합금, 알루미늄, 금속 표면 등 거의 모든 종류의 재료를 개선하고 거울과 같은 광택을 구현할 수 있습니다. 기계적 연마 공정은 용접된 금속 부품의 품질을 향상시키는 데에도 효과적입니다.
반면 전해연마는 버 제거, 흠집 제거 및 광택 작업에 탁월한 선택입니다. 또한, 대량의 금속 제품에 우수한 표면 품질이 요구되는 경우 전해연마를 통해 생산 공정을 개선할 수 있습니다.
또한, 시제품의 수가 적을 경우 전해연마 비용이 훨씬 높기 때문에 기계적 연마가 전해연마보다 선호됩니다.
4.1 결론
각 금속 유형은 전해연마와 기계적 연마 모두로부터 이점을 얻습니다.
두 방법 모두 흠집을 감추는 데 도움이 됩니다.
마지막으로, 기계적 연마는 유해한 화학 반응을 일으키지 않으며 금속과 고분자 모두에 적용할 수 있습니다.
전해 연마는 내식성을 향상시키는 동시에 많은 금속 부품을 더 쉽게 연마할 수 있도록 해줍니다.
전해연마와 기계연마의 차이점을 이해하면 필요와 예산에 따라 더 나은 선택을 하는 데 도움이 될 수 있습니다.
