기구쟁이 초보를 위한 기구설계 꿀팁
7. 압출가공, 다이캐스팅, 사형주조
예..? 이런 형상을 절삭가공으로 만든다고요..? 그냥 압출을 합시다.복잡한 현상의 금속재질을 대량으로 찍어내듯이 만들고 싶다면 어떻게 해야 할까요? 절삭가공으로 해도 되긴 하지만.. 단가가 어마어마할 겁니다. 그럴 땐 플라스틱 사출보단 느리지만 절삭가공보다는 훨씬 빠른 압출 가공과 다이캐스팅 가공이 있습니다. '대량'이라는 조건을 만족한다면 압출과 다이캐스팅을 고려해 볼 만합니다. 이 두 가지에 대해 간단히 설명드리고자 합니다.
압출 가공(Extrusion)
만약 단면형상이 일정하고 길쭉하게 생긴 것을 만든다면 압출가공이 최적입니다. 주변에서 보이는 알루미늄 프로파일이나 히트싱크 등이 이런 식으로 만들어집니다. 아주 강한 힘으로 금속을 틀에 밀어 넣어 틀모양대로 뽑아내는 것이죠. 쉽게 설명하자면 마치 가래떡을 뽑는 것과 비슷합니다. 길게 뽑아낸 성형품을 필요한 길이로 자른 후 필요에 따라 후가공을 한 후에 사용하게 됩니다. 따라서 절삭가공보다는 매우 저렴하게 제작할 수 있습니다. 다만 사출성형보다 정밀도가 떨어지고 한번 생산할 때 뽑는 양이 많아야 하며 금형을 제작해야 하기 때문에 안타깝게도 소량생산에는 적합하지 않습니다.
재료
금속 : 알루미늄이 대부분(전체 재료의 약 80%)
플라스틱 : 폴리프로필렌을 주로 사용.
다이캐스팅 가공(Die casting)
금속버전의 플라스틱 사출이라고 생각하시면 쉽습니다. 녹인 금속을 철 재질의 형틀에 밀어 넣고 식혀서 성형하는 방법을 말합니다. 형틀이 금속이기 때문에 정밀한 결과물을 얻을 수 있어 복잡한 금속부품을 대량생산하기에 적합합니다. 반대로 금형비용이 보통 억대이기 때문에 소량생산에는 맞지 않습니다. 형틀은 주로 강철을 사용하기 때문에 재료는 상대적으로 용융점이 낮은 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같은 비철금속으로 제한됩니다. 보통은 다이캐스팅 후에 후가공을 하여 나사산이나 평면을 맞추는 작업을 합니다. 형틀은 형상과 재료에 따라 다르지만 약 5만 개 이상 찍어낼 수 있습니다.
사형 주조(Sand casting)
다이캐스팅보다 소량으로 만들어본다면 정밀도는 떨어지지만 상대적으로 저렴한 사형주조(Sand casting) 방법을 선택하는 방법도 있습니다. 형틀을 모래로 만드는 사형주조는 다이캐스팅 보다 형틀의 가격은 저렴하지만 표면이 거칠고 뽑을 때마다 새로 형틀을 만들어줘야 한다는 단점이 있습니다.
기본적으로 다이캐스팅이나 사형주조는 절삭가공과 비교하였을 때 같은 금속 재질이라도 강도가 약하다는 특징이 있습니다. 열처리가 완료된 절삭가공품용 원자재가 녹여서 만드는 재료보다는 강도가 좋습니다. 또한 다이캐스팅이나 사형주조는 가공과정에서 기포나 크랙이 발생할 수 있기 때문에 각종 방법으로 결과물의 완성도 검사가 필요할 수 있습니다. 예를 들어 X-ray나 초음파 등을 이용하여 검사할 수 있습니다.
재료
알루미늄
아연, 마그네슘 등
리드타임
금형을 만들어야 하기 때문에 금형 제작에 4~8주 정도 시간이 소요됩니다.
