사람들은 종종 미리 가공된 스테인리스강을 구입하는데, 이는 작업자가 고려해야 할 재료의 복잡성을 증가시킵니다.
대부분의 재료와 마찬가지로 스테인리스강은 많은 장점과 단점을 가지고 있습니다. 스테인리스강은 합금에 크롬이 10.5% 이상 함유되어 있으면 산성 및 부식에 대한 저항성을 갖는 산화막을 형성하는 강철입니다. 크롬 함량을 높이거나 다른 합금제를 첨가하면 내식성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
이 소재는 스테인리스강과 유사한 특성, 낮은 유지보수 비용, 내구성, 그리고 다양한 표면 마감 처리가 가능하여 건설, 가구, 식품 및 음료, 의료 등 강철의 강도와 내식성이 요구되는 다양한 산업 분야에 적합합니다.
스테인리스강은 다른 강철보다 가격이 비싼 경향이 있습니다. 하지만 강도 대비 무게 비율이 우수하여 기존 강철보다 얇은 두께로 제작할 수 있으므로 비용 절감 효과를 볼 수 있습니다. 따라서 스테인리스강의 높은 가격 때문에 매장에서는 재료 낭비와 재작업을 방지하기 위해 적절한 도구를 사용하는 것이 중요합니다.
스테인리스강은 열을 빠르게 발산하기 때문에 용접이 어렵다고 여겨지며, 최종 마감 및 연마 단계에서 상당한 주의가 필요합니다.
스테인리스강을 다루는 작업은 일반적으로 내구성이 더 뛰어난 탄소강을 다루는 작업보다 더 숙련된 용접공이나 작업자가 필요합니다. 특히 용접 과정에서 특정 변수를 적용하면 스테인리스강의 작업 범위가 제한될 수 있습니다. 스테인리스강은 가격이 비싸기 때문에 숙련된 작업자가 사용하는 것이 합리적입니다.
"사람들은 보통 스테인리스강을 표면 마감 때문에 구매합니다."라고 캐나다 퀘벡주 포인트클레어에 있는 월터 서페이스 테크놀로지스의 국제 연구 개발 담당 수석 제품 관리자인 조너선 두빌은 말합니다. "이러한 점은 운영자들이 고려해야 할 제약 조건에 추가됩니다."
4번 크기의 선형 질감 마감이든 8번 크기의 거울 마감이든, 작업자는 취급 및 가공 과정에서 재료를 보호하고 마감이 손상되지 않도록 해야 합니다. 이는 또한 양질의 부품 생산에 필수적인 준비 및 세척 옵션을 제한할 수 있습니다.
온타리오주 미시소거에 위치한 PFERD 온타리오의 캐나다 지사장인 릭 하텔트는 “이 소재를 다룰 때는 무엇보다 먼저 청결을 최우선으로 해야 합니다.”라고 말했습니다. “깨끗한(탄소가 없는) 환경에서 스테인리스강을 세척하여 나중에 산화(녹)를 유발할 수 있는 불순물을 제거하고, 보호막이 다시 형성되는 것을 막아 산화를 최소화하는 보호층을 만드는 것이 매우 중요합니다.”
스테인리스강을 사용할 때는 재료와 주변 환경을 깨끗하게 유지해야 합니다. 재료에서 기름이나 플라스틱 잔여물을 제거하는 것이 가장 먼저 해야 할 일입니다. 스테인리스강에 묻은 오염물질은 산화를 유발할 뿐만 아니라 용접 과정에서도 문제를 일으켜 결함을 발생시킬 수 있습니다. 따라서 납땜을 시작하기 전에 표면을 깨끗하게 청소하는 것이 중요합니다.
작업장 환경이 항상 청결한 것은 아니며, 스테인리스강과 탄소강을 다룰 때 교차 오염이 문제가 될 수 있습니다. 작업장에서는 종종 선풍기나 에어컨을 가동하여 작업자들을 시원하게 하는데, 이로 인해 오염 물질이 바닥으로 떨어지거나 원자재에 결로가 발생하거나 쌓일 수 있습니다. 특히 탄소강 입자가 스테인리스강에 날아드는 경우 이러한 문제는 더욱 심각해집니다. 따라서 이러한 재료들을 분리하고 청결한 환경을 유지하는 것은 효과적인 용접 작업에 매우 중요합니다.
시간이 지남에 따라 녹이 쌓여 전체 구조를 약화시키는 것을 방지하려면 변색된 부분을 제거하는 것이 중요합니다. 또한 표면 색상을 고르게 하기 위해 푸른색 얼룩을 제거하는 것도 좋습니다.
캐나다에서는 극심한 추위와 겨울 날씨 때문에 적절한 등급의 스테인리스강을 선택하는 것이 중요합니다. 두빌은 대부분의 매장이 처음에는 가격 때문에 304 스테인리스강을 선택한다고 설명했습니다. 하지만 매장에서 해당 자재를 실외에서 사용할 경우, 가격이 두 배나 비싸더라도 316 스테인리스강으로 바꾸는 것을 추천한다고 말했습니다. 304 스테인리스강은 실외에서 사용하거나 보관할 경우 부식되기 쉽습니다. 표면을 청소하고 부동태층이 형성되더라도 실외 환경의 영향을 받아 부동태층이 마모되고 결국 다시 녹이 슬게 됩니다.
"용접 전 준비는 여러 가지 근본적인 이유로 중요합니다."라고 3M 캐나다 연마 시스템 사업부의 애플리케이션 개발 전문가인 가비 미홀릭스는 말합니다. "녹, 페인트, 모서리 부분을 제거하는 것은 제대로 된 용접을 위해 필수적입니다. 용접면에는 접합력을 약화시킬 수 있는 오염 물질이 없어야 합니다."
하텔트는 용접 부위를 청소하는 것이 필수적이지만, 용접 전 준비 과정에는 적절한 용접 접착력과 강도를 확보하기 위해 재료의 모서리를 깎아내는 작업도 포함될 수 있다고 덧붙였습니다.
스테인리스강 용접 시에는 사용되는 스테인리스강 등급에 맞는 용접봉을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 스테인리스강은 특히 민감하여 용접 이음매는 동일한 종류의 재질로 제작되어야 합니다. 예를 들어, 316 스테인리스강 모재에는 316 스테인리스강 용접봉을 사용해야 합니다. 용접공은 아무 용접봉이나 사용할 수 없으며, 각 스테인리스강 등급마다 적절한 용접을 위해서는 특정 용접봉이 필요합니다.
"스테인리스강을 용접할 때는 용접공이 온도를 정말 주의 깊게 살펴야 합니다."라고 매사추세츠주 우스터에 있는 노턴 | 생고뱅 연마재의 제품 관리자인 마이클 라다엘리는 말했습니다. "용접 과정에서 용접 부위와 부품의 온도를 측정하는 데 사용할 수 있는 다양한 장치가 있습니다. 스테인리스강에 균열이 생기면 부품은 사실상 못 쓰게 되기 때문입니다."
라다엘리는 용접공이 한 곳에 너무 오래 머물지 않도록 주의해야 한다고 덧붙였습니다. 다층 용접은 기판의 과열을 방지하는 좋은 방법입니다. 스테인리스강을 장시간 용접하면 과열되어 균열이 발생할 수 있습니다.
"스테인리스강 용접은 시간이 더 오래 걸릴 수 있지만, 숙련된 손길이 필요한 예술이기도 합니다."라고 라다엘리는 말했다.
용접 후 준비 작업은 최종 제품과 용도에 따라 크게 달라집니다. 미홀릭스는 어떤 경우에는 용접 부위가 실제로 보이지 않기 때문에 용접 후 마무리 작업이 최소한으로 필요하고, 눈에 띄는 스패터는 빠르게 제거하면 된다고 설명했습니다. 또는 용접 부위를 평평하게 하거나 세척해야 하지만, 특별한 표면 처리가 필요하지 않은 경우도 있습니다. 미세하거나 거울처럼 매끄러운 마감이 필요한 경우에는 더욱 정교한 연마 작업이 필요할 수 있습니다. 결국 용도에 따라 달라지는 것입니다.
미홀릭스는 "색깔 자체가 문제는 아니다"라며, "표면의 변색은 금속의 성질이 변해 산화되거나 녹슬 수 있게 되었다는 것을 의미한다"고 말했다.
속도 조절이 가능한 마감 공구를 선택하면 시간과 비용을 절약할 수 있을 뿐 아니라 작업자가 마감 품질을 일정하게 유지할 수 있습니다.
시간이 지남에 따라 녹이 쌓여 전체 구조를 약화시키는 것을 방지하려면 변색된 부분을 제거하는 것이 중요합니다. 또한 표면 색상을 고르게 하기 위해 푸른색 얼룩을 제거하는 것도 좋습니다.
세척 과정은, 특히 독한 화학 약품을 사용할 경우 표면을 손상시킬 수 있습니다. 부적절한 세척은 부동태화층 형성을 방해할 수 있습니다. 이러한 이유로 많은 전문가들은 용접 부위를 수동으로 세척할 것을 권장합니다.
"수동 세척을 할 때, 산소가 표면과 반응할 시간을 24시간 또는 48시간 주지 않으면 보호막을 형성할 시간이 부족합니다."라고 두빌은 말했습니다. 그는 표면이 합금 속 크롬과 반응하여 보호막을 형성하려면 산소가 필요하다고 설명했습니다. 일부 매장에서는 부품을 세척하고 포장하여 즉시 배송하는 경향이 있는데, 이는 과정을 지연시키고 부식 위험을 증가시킵니다.
제조업체와 용접공이 여러 재료를 사용하는 것은 흔한 일입니다. 하지만 앞서 언급했듯이 스테인리스강을 사용하면 몇 가지 제약이 따릅니다. 부품을 깨끗하게 세척하는 것이 좋은 첫걸음이지만, 세척 후 환경이 좋아야만 효과를 볼 수 있습니다.
하텔트는 오염된 작업 현장을 계속해서 목격하고 있다고 말했습니다. 스테인리스강 작업 환경에서 탄소를 제거하는 것이 핵심입니다. 강철을 사용하는 작업장에서 스테인리스강으로 전환하면서 작업 환경을 제대로 준비하지 않는 경우가 흔합니다. 특히 두 재료를 분리할 수 없거나 전용 공구 세트를 구입할 수 없는 경우에는 더욱 큰 실수입니다.
"스테인리스강을 연마하거나 가공하는 데 사용하는 와이어 브러시를 탄소강에 사용하면 더 이상 스테인리스강에 사용할 수 없습니다."라고 라다엘리는 말했다. "브러시에 탄소가 묻어 녹이 슬게 됩니다. 일단 오염되면 세척할 수 없습니다."
하텔트는 매장에서 재료 준비에 별도의 도구를 사용해야 할 뿐만 아니라 불필요한 오염을 방지하기 위해 도구에 "스테인리스 스틸 전용"이라고 표시해야 한다고 말했다.
작업장에서는 스테인리스강 용접 준비 도구를 선택할 때 열 방출 방식, 광물 종류, 속도 및 입자 크기를 포함한 여러 요소를 고려해야 합니다.
미홀릭스는 "열 방출 코팅이 된 연마재를 선택하는 것이 좋은 출발점입니다."라고 말했습니다. "스테인리스강은 매우 단단해서 연삭 시 일반 강철보다 더 많은 열을 발생시킵니다. 열은 어딘가로 방출되어야 하므로, 열이 연삭 부위에만 머무르지 않고 디스크 가장자리로 흐르도록 하는 코팅이 필요합니다. 그 점에서 이상적인 결과를 얻을 수 있었습니다."
연마재 선택은 최종 마감이 어떤 모습이어야 하는지에 따라 달라진다고 그녀는 덧붙입니다. 결국 보는 사람의 관점에 달려 있는 것이죠. 연마재 중 가장 흔하게 사용되는 것은 알루미나 광물입니다. 스테인리스강 표면을 파랗게 보이게 하려면 탄화규소 광물을 사용해야 합니다. 탄화규소는 더 날카롭고 더 깊은 절삭면을 만들어 빛을 다르게 반사하여 푸른색을 냅니다. 작업자가 특정하거나 독특한 표면 마감을 원한다면 공급업체와 상담하는 것이 가장 좋습니다.
"RPM은 큰 문제입니다."라고 하텔트는 말했다. "각기 다른 공구는 다른 RPM을 필요로 하는데, 종종 너무 빠르게 회전합니다. 적절한 RPM을 사용하면 작업 속도와 품질 면에서 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 원하는 마감 상태와 측정 방법을 정확히 알아야 합니다."
두빌은 속도 조절이 가능한 마무리 공구에 투자하는 것이 속도 문제를 해결하는 한 가지 방법이라고 덧붙였습니다. 많은 작업자가 마무리 작업에 일반 그라인더를 사용하지만, 일반 그라인더는 절삭 시에만 고속으로 작동합니다. 마무리 작업을 위해서는 속도를 줄여야 합니다. 속도 조절이 가능한 마무리 공구를 선택하면 시간과 비용을 절약할 수 있을 뿐 아니라 작업자가 원하는 마감 품질을 맞출 수 있습니다.
또한 연마재를 선택할 때 입자 크기도 중요합니다. 작업자는 용도에 가장 적합한 입자 크기의 연마재부터 시작해야 합니다.
60 또는 80(중간) 그릿으로 시작하여 작업자는 거의 즉시 120(미세) 그릿으로, 그리고 220(매우 미세) 그릿으로 넘어가 스테인리스강에 4번 마감 처리를 할 수 있습니다.
"세 단계만큼 간단할 수도 있습니다."라고 라다엘리는 말했다. "하지만 작업자가 큰 용접 부위를 다룰 때는 60이나 80방 사포로 시작할 수 없고, 24방(매우 거친)이나 36방(거친) 사포를 사용할 수도 있습니다. 이렇게 되면 단계가 하나 더 추가되고, 재료에 깊은 흠집이 생기면 제거하기가 더 어려워집니다."
또한, 비산 방지 스프레이나 젤을 사용하는 것은 용접공에게 매우 유용하지만, 스테인리스강 용접 시에는 종종 간과된다고 두빌은 말합니다. 비산이 발생한 부품은 제거해야 하는데, 이 과정에서 표면이 긁히거나 추가적인 연마 작업이 필요하고 시간이 더 낭비될 수 있습니다. 하지만 비산 방지 시스템을 사용하면 이러한 번거로운 과정을 쉽게 없앨 수 있습니다.
린제이 루미노소는 부편집자로서 Metal Fabrication Canada와 Fabrication and Welding Canada에 기고하고 있습니다. 2014년부터 2016년까지 Metal Fabrication Canada에서 부편집자/웹 편집자로 근무했으며, 가장 최근에는 Design Engineering의 부편집자로 활동했습니다.
루미노소는 칼턴 대학교에서 문학 학사 학위, 오타와 대학교에서 교육학 학사 학위를 받았으며, 센테니얼 칼리지에서 도서, 잡지 및 디지털 출판 분야의 대학원 수료증을 취득했습니다.
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오버톤(Overtone)의 은퇴한 제품 관리자 랜디 맥도널드가 40년간의 경험에서 얻은 팁과 요령을 공유합니다. FEIN WPO 14-25E 가변 속도 폴리셔와 FEIN 캐나다의 다양한 폴리싱 액세서리 제품군을 사용하여 랜디는 단계별로 작업 과정을 설명합니다.