표면 처리는 부품 표면의 기능성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 표면 처리는 고유한 메커니즘을 통해 작동하고, 고유한 기능을 제공하며, 각기 다른 특성을 가지기 때문에 적용 시기 또한 다릅니다. 따라서 적절한 표면 처리 유형을 올바르게 선택하고 처리 공정을 합리적으로 계획하는 것은 처리의 잠재력과 이점을 최대한 실현하는 데 매우 중요한 단계입니다.
표면 처리를 어떻게 선택하나요?
선택 표면 처리 부품의 경우, 특정 기능이나 성능을 달성하는 것이 핵심입니다. 최상의 결과를 보장하기 위해 엔지니어는 처리 유형을 선택할 때 이러한 핵심 원칙을 따라야 합니다.
적응성
첫 번째 단계는 선택한 표면 처리가 부품의 작동 조건 및 기능적 요구 사항에 가장 적합한지 확인하는 것입니다. 부품의 작업 환경을 철저히 검토하는 것이 매우 중요합니다.
부하 조건
하중의 크기는 손상 가능성에 영향을 미치며, 이에 따라 필요한 보강층의 두께가 결정됩니다.
심각한 표면 마모를 유발하는 고하중의 경우, 열용사와 같이 두껍고 강화된 층을 형성하는 방법을 선택해야 합니다. 충격, 마찰 등 하중의 종류에 따라 파괴 모드가 결정되며, 필요한 보강재 종류도 달라집니다.
피로 손상을 유발하는 하중이 반복적으로 교대로 작용하는 경우, 열용사와 같이 미세한 미세구조와 최소 인장 응력을 생성하는 보강 방법을 선택하십시오. 이러한 경우 경질 크롬 도금과 같은 두꺼운 도금 공정은 피하십시오.
상대 속도는 마모 유형에 영향을 미치는 경우가 많습니다. 손상이 단단한 입자로 인한 연삭 마모인 경우, 열용사나 경질 크롬 도금과 같은 방법을 고려하십시오. 손상이 순수한 마찰 마모인 경우, 아연 도금, 구리 도금 또는 니켈 도금 적절할 수 있습니다.
환경 조건
주변 환경은 재료의 분해에 영향을 미칩니다.
매체에 단단한 입자가 포함되어 있으면 심각한 연마 마모가 발생합니다. 경질 크롬 도금과 같이 두껍고 경도가 높은 층을 형성하는 처리 방법을 선택하십시오. 침식 부식이나 부식 피로로 이어질 수 있는 심각한 부식 환경에서는 내성이 강한 재료를 선택하십시오. 해수 또는 염화물 환경에서는 오스테나이트계 스테인리스강이나 듀플렉스 스테인리스강의 용사 또는 구리 도금을 사용하십시오. 산/알칼리 매체에서는 오스테나이트계 스테인리스강이나 니켈 합금을 사용하십시오. SO2의 경우2 미디어를 포함하는 것을 고려하세요 알루미늄 재료. 일반적인 부식 방지를 위해 아연 도금 또는 흑색 산화물 충분할 수도 있습니다.
온도 조건
극한 온도는 산화나 열 피로와 같은 파손 모드를 유발할 수 있으므로 무시할 수 없습니다. 표면 산화, 열 피로 또는 열 안정성 저하를 유발하는 조건에는 마르텐사이트계 스테인리스강이나 코발트계 합금과 같은 재료가 필요합니다. 재료의 연성과 인성을 저하시켜 취성을 유발하는 조건에는 오스테나이트계 합금이나 니켈계 합금과 같은 재료가 필요합니다.
실행할 수 있음
이 원리는 선택된 표면 처리가 특정 구성 요소에 효과적이고 실질적으로 구현될 수 있는지 평가합니다.
부품의 기본 소재와 이전 가공 이력이 선택한 처리 방식과 충돌해서는 안 됩니다. 예를 들어, 표면이 용융되는 열용사와 같은 고온 공정은 녹는점이 낮은 소재에 적합하지 않습니다.
고온 응력 제거가 필요한 처리이지만, 해당 온도가 모재의 템퍼링 온도에 근접하거나 초과하는 경우, 부품의 경도와 강도가 감소합니다. 이 경우, 잔류 응력이 거의 또는 전혀 발생하지 않고 고온 후처리가 필요하지 않은 처리를 선택하십시오.
수소 취성에 매우 취약한 재료(경도나 강도가 높은 재료)는 산세척이나 특정 도금 방법과 같이 수소 발생을 수반하는 공정을 거치면 균열이 발생할 수 있으므로 이를 거치면 안 됩니다.
깊은 홈, 슬롯, 구멍 또는 날카로운 모서리가 있는 복잡한 부품은 적합하지 않습니다. 전기 도금전기 도금은 이러한 부위에 두께 불균일과 버(burr)를 발생시켜 코팅이 벗겨질 수 있습니다. 얇거나 변형되기 쉬운 부품은 특정 처리 과정에서 발생하는 높은 잔류 응력과 열을 견딜 수 없습니다. 따라서 저온 저잔류 응력 처리가 필요합니다.
매칭
여기서 목표는 처리된 표면의 사용 수명을 전체 기계 또는 조립품의 예상 수명과 일치시키는 것입니다. 처리는 내구성이 있어야 하지만 "과도한 엔지니어링"은 피해야 합니다.
기계의 수명이 10년이라면, 표면 처리 수명도 이상적으로 10년이어야 하며, 최소한 그 기간 동안 부품 교체 횟수를 최소화해야 합니다. 10년 시스템에서 부품을 15년 동안 처리하는 것은 과도한 엔지니어링이며 자원 낭비로 간주됩니다.
이 개념은 치료의 효과를 정량화하는 데 도움이 됩니다.
ε = WH / 여T
WH 표면 처리가 되지 않은 부품의 마모입니다. WT 표면 처리로 인한 부품의 마모입니다. e 값이 높을수록 표면 처리 효과가 더 좋음을 나타냅니다.
ε 값이 높을수록 표면 처리 효과가 더 좋습니다. 예를 들어, 처리되지 않은 부품을 50년 동안 5회 교체해야 하는 경우, 이상적인 처리 목표는 ε 값이 5 이상이 되도록 하는 것입니다.
간결한
마지막으로 고려해야 할 사항은 필요한 기능을 가능한 가장 낮은 비용으로 달성하는 것입니다. 경제적 타당성을 평가하는 간단한 방법은 다음과 같습니다.
Cq ≤ Cw · （스q / Sw)
Cq 표면 처리된 구성 요소의 비용입니다. Cw 처리되지 않은 구성 요소의 비용입니다. Sq 처리된 부품의 수명입니다. Sw 처리되지 않은 구성 요소의 수명입니다.
표면 처리 구현
설계 엔지니어가 적절한 방법을 결정하면 제조 엔지니어는 기능을 극대화하기 위해 프로세스를 올바르게 구현해야 합니다.
표면 처리 작업은 전체 제조 단계에서 올바르게 계획되어야 합니다.
열분사와 같은 두꺼운 처리는 종종 심각한 변형을 유발하며, 후처리 응력 제거 및 상당한 가공이 필요합니다. 이러한 처리는 황삭 가공 후에 수행해야 합니다.
경질 등의 표면 연삭을 필요로 하는 처리 크롬 도금, 준완성 후 일정을 잡아야 합니다.
무전해 도금, 아연 도금, 고에너지 빔 처리와 같이 후속 기계 가공이 거의 필요하지 않거나 전혀 필요하지 않은 공정은 최종 마감 후에 일정을 정해야 합니다.
모든 표면 처리는 부품의 최종 벌크 열처리 후에 이루어져야 합니다. 이후 벌크 열처리를 수행하면 표면 처리의 기능이 손상될 수 있습니다.
처리층과 기판 사이의 강력한 접착력을 위해서는 표면의 적절한 전처리가 필수적입니다. 대부분의 처리는 매끄러운 표면 처리를 필요로 하지만, 열분사처럼 접착력 향상을 위해 표면 거칠기가 특별히 필요한 경우도 있습니다.
일부 소재나 처리에는 표면 처리 전에 응력 완화가 필요하지만, 다른 소재나 처리에는 응력 완화가 필요하지 않습니다.
특히 두껍거나 고정밀 가공의 경우 정확한 공차가 매우 중요합니다. 이 공차는 보강층의 필요한 두께와 그에 따른 가공/연삭을 고려해야 합니다. 너트나 볼트와 같은 부품의 경우, 나사산 부분의 공차가 정확하지 않으면 최종 제품이 치수 및 공차 요건을 충족하지 못할 수 있습니다.
응력 완화나 탈수소화와 같은 마무리 단계는 특정 공정 이후에 종종 필요하며, 제조팀에서 엄격하게 일정을 정하고 수행해야 합니다.
