적절한 수동화를 보장하기 위해 기술자는 스테인리스강 압연 단면의 세로 용접을 전기화학적으로 세척합니다. 이미지 제공: Walter Surface Technologies
제조업체가 핵심 스테인리스 강철 제작과 관련된 계약을 맺었다고 가정해 보겠습니다. 판금과 튜브 부분은 마무리 작업장에 도착하기 전에 절단, 굽힘 및 용접됩니다. 부품은 튜브에 수직으로 용접된 판으로 구성됩니다. 용접은 좋아 보이지만 고객이 원하는 완벽한 10센트 동전은 아닙니다. 결과적으로 연삭기는 평소보다 더 많은 용접 금속을 제거하는 데 시간을 소비합니다. 그런 다음 아쉽게도 표면에 뚜렷한 파란색이 나타났습니다. 이는 열이 너무 많이 입력되었다는 분명한 신호입니다. 이 경우 해당 부품이 고객 요구 사항을 충족하지 못한다는 것을 의미합니다.
종종 수동으로 수행되는 연삭 및 마무리 작업에는 손재주와 기술이 필요합니다. 작업물에 부여된 모든 가치를 고려할 때 마무리 작업의 오류는 매우 큰 비용이 들 수 있습니다. 스테인리스 스틸과 같은 값비싼 열에 민감한 재료를 추가하면 재작업 및 스크랩 설치 비용이 더 높아질 수 있습니다. 오염 및 수동화 실패와 같은 합병증과 결합하면 한때 수익성이 높았던 스테인리스 스틸 작업이 돈을 잃거나 심지어 평판을 손상시키는 사고로 바뀔 수 있습니다.
제조업체는 이 모든 것을 어떻게 방지할 수 있을까요? 먼저 연삭과 마무리에 대한 지식을 개발하고, 각각의 역할을 이해하고 스테인리스 스틸 작업물에 어떤 영향을 미치는지 파악하는 것부터 시작할 수 있습니다.
이들은 동의어가 아닙니다. 사실, 모든 사람의 목표는 근본적으로 다릅니다. 연삭은 버와 과도한 용접 금속과 같은 재료를 제거하는 반면, 마무리는 금속 표면에 마감을 제공합니다. 큰 연삭 휠로 연삭하는 사람들이 많은 금속을 매우 빠르게 제거하고 그렇게 하면 매우 깊은 흠집이 남을 수 있다는 점을 고려하면 혼란이 이해할 만합니다. 그러나 연삭에서 흠집은 단지 후속 효과일 뿐입니다. 목표는 특히 스테인리스 스틸과 같은 열에 민감한 금속을 작업할 때 재료를 빠르게 제거하는 것입니다.
마무리 작업은 단계적으로 이루어집니다. 작업자는 큰 입자로 시작하여 더 미세한 연삭 휠, 부직포 연마재, 그리고 거울처럼 매끄러운 마감을 얻기 위해 펠트 천과 광택 페이스트를 사용합니다. 목표는 특정한 최종 마감(스크래치 패턴)을 얻는 것입니다. 각 단계(더 미세한 입자)에서 이전 단계의 깊은 스크래치를 제거하고 더 작은 스크래치로 교체합니다.
연삭과 마무리는 목적이 다르기 때문에 종종 서로 보완적이지 않으며 잘못된 소모품 전략을 사용하면 실제로 서로 충돌할 수 있습니다. 과도한 용접 금속을 제거하기 위해 작업자는 연삭 휠을 사용하여 매우 깊은 흠집을 만든 다음 부품을 드레서에게 넘기는데, 드레서는 이제 이 깊은 흠집을 제거하는 데 많은 시간을 할애해야 합니다. 이 연삭에서 마무리까지의 순서는 여전히 고객의 마무리 요구 사항을 충족하는 가장 효율적인 방법일 수 있습니다. 그러나 다시 말하지만, 이 둘은 상호 보완적인 공정이 아닙니다.
제조 가능성을 염두에 두고 설계된 작업물 표면은 일반적으로 연삭 및 마감 작업이 필요하지 않습니다. 연삭된 부품은 연삭이 용접이나 기타 재료를 제거하는 가장 빠른 방법이고 연삭 휠이 남긴 깊은 긁힘이 고객이 원하는 바로 그것이기 때문에 이 작업만 수행합니다. 마감 작업만 필요한 부품은 과도한 재료 제거가 필요하지 않은 방식으로 제조됩니다. 전형적인 예로 기판의 마감 패턴에 맞게 혼합하고 일치시키기만 하면 되는 아름다운 가스 텅스텐 차폐 용접이 있는 스테인리스 스틸 부품이 있습니다.
제거율이 낮은 휠이 장착된 그라인더는 스테인리스 스틸 작업 시 상당한 어려움을 겪을 수 있습니다. 마찬가지로 과열로 인해 청색변색이 발생하고 재료 특성이 변경될 수 있습니다. 목표는 작업 내내 스테인리스 스틸을 최대한 시원하게 유지하는 것입니다.
이를 위해, 적용 분야와 예산에 맞춰 가장 빠른 제거 속도를 제공하는 연삭 휠을 선택하는 것이 도움이 됩니다. 지르코니아 휠은 알루미나 휠보다 더 빠르게 연삭하지만, 대부분의 경우 세라믹 휠이 가장 잘 작동합니다.
매우 강하고 날카로운 세라믹 입자는 독특한 방식으로 마모됩니다. 점차 분해되면서 평평하게 연마되지 않고 날카로운 모서리를 유지합니다. 즉, 다른 연삭 휠보다 훨씬 빠르게 재료를 제거할 수 있습니다. 이러한 특징 덕분에 세라믹 연삭 휠은 일반적으로 비용을 들일 가치가 있습니다. 이 휠은 큰 칩을 빠르게 제거하고 열과 변형을 덜 발생시키기 때문에 스테인리스 스틸 응용 분야에 이상적입니다.
제조업체가 어떤 연삭 휠을 선택하든 잠재적인 오염을 염두에 두어야 합니다.대부분의 제조업체는 탄소강과 스테인리스강에 동일한 연삭 휠을 사용할 수 없다는 것을 알고 있습니다.많은 사람들이 탄소강과 스테인리스강 연삭 작업을 물리적으로 분리합니다.스테인리스강 작업물에 떨어지는 탄소강의 아주 작은 불꽃도 오염 문제를 일으킬 수 있습니다.제약 및 핵 산업과 같은 많은 산업에서는 소모품이 오염이 없는 것으로 평가되어야 합니다.즉, 스테인리스강용 연삭 휠은 철, 황 및 염소가 거의 없어야 합니다(0.1% 미만).
연삭 휠은 스스로 연삭할 수 없고 전동 공구가 필요합니다. 연삭 휠이나 전동 공구의 장점은 누구나 말할 수 있지만, 실제로 전동 공구와 연삭 휠은 하나의 시스템으로 작동합니다. 세라믹 연삭 휠은 특정 양의 출력과 토크를 갖춘 각도 연삭기용으로 설계되었습니다. 일부 공압 연삭기는 필요한 사양을 갖추고 있지만, 대부분의 세라믹 휠 연삭은 전동 공구로 수행됩니다.
가장 진보된 연마재를 사용하더라도 동력과 토크가 부족한 그라인더는 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 동력과 토크가 부족하면 도구가 압력을 받으면 상당히 느려지고, 본질적으로 연삭 휠의 세라믹 입자가 원래의 목적인 큰 금속 조각을 빠르게 제거하여 연삭 휠에 들어가는 열 물질의 양을 줄이는 기능을 수행하지 못하게 됩니다.
이는 악순환을 더욱 심화시킵니다. 연삭 작업자는 재료가 제거되지 않는 것을 보고 본능적으로 더 세게 밀어서 과도한 열과 청색이 발생합니다. 너무 세게 밀어서 휠이 광택이 나고, 이로 인해 휠을 교체해야 한다는 것을 깨닫기 전에 더 열심히 작업하고 더 많은 열을 발생시킵니다. 얇은 튜브나 시트에서 이런 식으로 작업하면 휠이 재료를 직접 관통하게 됩니다.
물론, 작업자가 적절한 교육을 받지 않았다면, 아무리 좋은 도구를 사용하더라도, 특히 작업물에 가하는 압력과 관련하여 이러한 악순환이 발생할 수 있습니다.가장 좋은 방법은 그라인더의 정격 전류 정격에 최대한 가깝게 하는 것입니다.작업자가 10암페어 그라인더를 사용하는 경우, 그라인더가 약 10암페어를 소모하도록 세게 눌러야 합니다.
제조업체가 값비싼 스테인리스 스틸을 대량으로 처리하는 경우 전류계를 사용하면 연삭 작업을 표준화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 물론 정기적으로 전류계를 사용하는 작업은 거의 없으므로 가장 좋은 방법은 주의 깊게 듣는 것입니다. 작업자가 RPM이 급격히 떨어지는 것을 듣거나 느낀다면 너무 세게 밀고 있을 수 있습니다.
너무 가벼운 터치(즉, 압력이 너무 약함)를 듣는 것은 어려울 수 있으므로 이 경우 스파크 흐름에 주의를 기울이는 것이 도움이 될 수 있습니다.스테인리스강을 연삭하면 탄소강보다 더 어두운 스파크가 발생하지만 여전히 눈에 띄고 작업 영역에서 일관되게 튀어나와야 합니다.작업자가 갑자기 스파크가 적게 보인다면 충분한 압력을 가하지 않았거나 휠에 광택을 내지 않았기 때문일 수 있습니다.
작업자는 또한 일관된 작업 각도를 유지해야 합니다.작업물에 거의 평평한 각도(작업물과 거의 평행)로 접근하면 광범위한 과열이 발생할 수 있습니다.너무 높은 각도(거의 수직)로 접근하면 휠 가장자리가 금속에 파고들 위험이 있습니다.27형 휠을 사용하는 경우 20~30도 각도로 작업에 접근해야 합니다.29형 휠을 사용하는 경우 작업 각도는 약 10도여야 합니다.
28형(테이퍼형) 연삭 휠은 일반적으로 넓은 연삭 경로에서 재료를 제거하기 위해 평평한 표면을 연삭하는 데 사용됩니다. 이 테이퍼형 휠은 또한 낮은 연삭 각도(약 5도)에서 가장 잘 작동하므로 작업자 피로를 줄이는 데 도움이 됩니다.
여기서 또 다른 중요한 요소가 등장합니다. 바로 올바른 유형의 연삭 휠을 선택하는 것입니다. 유형 27 휠은 금속 표면에 접촉점이 있고, 유형 28 휠은 원뿔 모양이기 때문에 접촉선이 있으며, 유형 29 휠은 접촉면이 있습니다.
지금까지 가장 흔한 Type 27 휠은 다양한 용도에 적합한 작업을 수행할 수 있지만, 그 모양 때문에 스테인리스 강관의 용접 조립품과 같이 깊은 프로필과 곡선이 있는 부품을 다루기 어렵습니다. Type 29 휠의 프로필 모양은 곡면과 평면을 조합하여 연삭해야 하는 작업자의 작업을 더 쉽게 해줍니다. Type 29 휠은 표면 접촉 면적을 늘려서 작업자가 각 위치에서 연삭하는 데 많은 시간을 할애할 필요가 없으므로 열 축적을 줄이는 데 좋은 전략입니다.
사실, 이는 모든 연삭 휠에 적용됩니다. 연삭 작업을 할 때 작업자는 같은 자리에 오랫동안 머물러서는 안 됩니다. 작업자가 몇 피트 길이의 필렛에서 금속을 제거하고 있다고 가정해 보겠습니다. 작업자는 휠을 짧게 위아래로 움직일 수 있지만, 휠을 장시간 작은 영역에 고정해 두어야 하므로 작업물이 과열될 수 있습니다. 열 입력을 줄이기 위해 작업자는 한쪽 끝부분 근처에서 한 방향으로 전체 용접을 이동한 다음 도구를 들어 올려(작업물이 식을 시간을 줌) 다른 쪽 끝부분 근처에서 같은 방향으로 작업물을 이동시킬 수 있습니다. 다른 기술도 효과가 있지만, 모두 한 가지 공통점이 있습니다. 연삭 휠을 계속 움직여 과열을 방지합니다.
일반적으로 사용되는 "카딩" 기술도 이를 달성하는 데 도움이 됩니다.작업자가 평평한 위치에서 맞대기 용접을 연마하고 있다고 가정해 보겠습니다.열 응력과 과도한 파기를 줄이기 위해 그는 조인트를 따라 연삭기를 밀지 않았습니다.대신 그는 끝에서 시작하여 조인트를 따라 연삭기를 당깁니다.이렇게 하면 휠이 재료에 너무 많이 파고드는 것도 방지할 수 있습니다.
물론 작업자가 너무 느리게 작업하면 어떤 기술이든 금속이 과열될 수 있습니다. 너무 느리게 작업하면 작업자가 작업물을 과열시키고, 너무 빠르게 작업하면 연삭에 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 적절한 이송 속도 지점을 찾으려면 일반적으로 경험이 필요합니다. 하지만 작업자가 작업에 익숙하지 않은 경우, 작업물에 적합한 이송 속도에 대한 "느낌"을 얻기 위해 스크랩을 연삭할 수 있습니다.
마무리 전략은 재료가 마무리 부서에 도착하고 나갈 때의 표면 상태를 중심으로 이루어집니다. 시작 지점(수령한 표면 상태)과 종료 지점(필요한 마무리)을 파악한 다음, 두 지점 사이의 최적 경로를 찾기 위한 계획을 세웁니다.
종종 가장 좋은 방법은 매우 공격적인 연마재로 시작하지 않습니다. 이는 직관에 반하는 것처럼 들릴 수 있습니다. 결국, 거친 표면을 얻으려면 거친 모래로 시작한 다음 더 고운 모래로 넘어가는 것이 어떻겠습니까? 더 고운 입자로 시작하는 것은 매우 비효율적이지 않겠습니까?
반드시 그런 것은 아닙니다. 이 역시 정리의 특성과 관련이 있습니다. 각 단계가 더 작은 입자에 도달하면 컨디셔너는 더 깊은 스크래치를 더 얕고 미세한 스크래치로 대체합니다. 40번 사포나 플립 디스크로 시작하면 금속에 깊은 스크래치가 남습니다. 이러한 스크래치가 표면을 원하는 마감에 가깝게 만들어준다면 좋았을 텐데요. 그래서 40번 그릿 마감 용품이 있는 겁니다. 하지만 고객이 4번 마감(방향성 브러시 마감)을 요청하면 40번 연마재로 만든 깊은 스크래치는 제거하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 드레서는 여러 그릿 크기를 단계적으로 줄이거나 미세 입자 연마재를 오랜 시간 사용하여 큰 스크래치를 제거하고 더 작은 스크래치로 대체합니다. 이 모든 것은 비효율적일 뿐만 아니라 작업물에 너무 많은 열을 가하게 됩니다.
물론, 거친 표면에 미세한 입자의 연마재를 사용하면 작업이 느릴 수 있으며, 기술이 부족하면 열을 너무 많이 발생시킬 수 있습니다.이때 2-in-1 또는 계단형 플랩 디스크가 도움이 될 수 있습니다.이러한 디스크에는 표면 처리 재료와 결합된 연마 천이 포함되어 있습니다.이를 통해 드레서는 연마재를 사용하여 재료를 제거하는 동시에 더 매끄러운 마감을 남길 수 있습니다.
최종 마무리의 다음 단계에는 부직포를 사용할 수 있는데, 이는 마무리의 또 다른 고유한 특징을 보여줍니다. 이 공정은 가변 속도 전동 공구와 함께 사용하면 가장 효과적입니다. 10,000RPM으로 작동하는 직각 그라인더는 일부 연삭 매체와 함께 사용할 수 있지만 일부 부직포는 완전히 녹을 수 있습니다. 이러한 이유로 마무리 작업자는 부직포로 마무리 단계를 시작하기 전에 속도를 3,000~6,000RPM으로 줄입니다. 물론 정확한 속도는 응용 분야와 소모품에 따라 달라집니다. 예를 들어, 부직포 드럼은 일반적으로 3,000~4,000RPM으로 회전하는 반면 표면 처리 디스크는 일반적으로 4,000~6,000RPM으로 회전합니다.
적절한 도구(가변 속도 분쇄기, 다양한 마감 매체)를 갖추고 최적의 단계 수를 결정하면 기본적으로 들어오는 재료와 완성된 재료 사이의 최상의 경로를 보여주는 지도가 제공됩니다. 정확한 경로는 응용 프로그램에 따라 다르지만, 숙련된 트리머는 비슷한 트리밍 기술을 사용하여 이 경로를 따릅니다.
부직포 롤러가 스테인리스 스틸 표면을 완성합니다. 효율적인 마무리 작업과 최적의 소모품 수명을 위해 다양한 마무리 매체가 각기 다른 RPM으로 작동합니다.
첫째, 그들은 시간을 들입니다. 얇은 스테인리스 스틸 작업물이 뜨거워지는 것을 보면 한 부분의 마무리 작업을 멈추고 다른 부분에서 작업을 시작합니다. 아니면 두 가지 다른 작업물을 동시에 작업할 수도 있습니다. 한 부분을 먼저 작업한 다음 다른 부분을 작업하여 다른 작업물이 식을 시간을 줍니다.
거울처럼 광택을 낼 때, 광택기는 이전 단계와 수직인 방향으로 광택 드럼이나 광택 디스크를 사용하여 교차 연마를 할 수 있습니다. 교차 연마는 이전 스크래치 패턴에 섞여야 하는 부분을 강조하지만, 표면을 8번의 거울처럼 광택이 나는 마감으로 만들 수는 없습니다. 모든 스크래치를 제거한 후에는 펠트 천과 광택 휠이 필요하여 원하는 광택 마감을 만들 수 있습니다.
적절한 마감을 달성하기 위해 제조업체는 실제 도구와 매체는 물론 특정 마감이 어떻게 보여야 하는지 결정하기 위한 표준 샘플을 만드는 것과 같은 커뮤니케이션 도구를 마감 담당자에게 제공해야 합니다. 이러한 샘플은 (마무리 부서 근처, 교육 문서 및 판매 자료에 게시) 모든 사람이 같은 내용을 이해하도록 도와줍니다.
실제 도구(전동 공구 및 연마 매체 포함)와 관련하여 특정 부품의 기하학 구조는 마감 부서에서 가장 경험이 많은 직원에게조차 어려움을 줄 수 있습니다. 이러한 부분에서 전문 도구가 도움이 될 수 있습니다.
작업자가 스테인리스 강철 얇은 벽의 관형 조립체를 완성해야 한다고 가정해 보겠습니다.플랩 디스크나 드럼을 사용하면 문제가 생기고 과열이 발생하며 때로는 관 자체에 평평한 부분이 생길 수도 있습니다.이 경우 튜빙용으로 설계된 벨트 샌더가 도움이 될 수 있습니다.컨베이어 벨트는 파이프 직경의 대부분을 감싸고 접촉 지점을 넓혀 효율성을 높이고 열 입력을 줄입니다.그렇기는 하지만 다른 것과 마찬가지로 드레서는 여전히 벨트 샌더를 다른 위치로 옮겨 과도한 열 축적을 완화하고 블루잉을 방지해야 합니다.
다른 전문적인 마무리 도구에도 동일하게 적용됩니다. 좁은 공간에 맞게 설계된 핑거 벨트 샌더를 생각해 보세요. 마무리 작업자는 두 개의 보드 사이의 급각도 필렛 용접을 따라가는 데 사용할 수 있습니다. 핑거 벨트 샌더를 수직으로 움직이는 대신(이를 닦는 것과 유사), 드레서는 필렛 용접의 위쪽 발가락을 따라 수평으로 움직인 다음 아래쪽 발가락으로 움직이면서 핑거 샌더가 너무 오랫동안 한 위치에 머물지 않도록 합니다.
스테인리스 강의 용접, 연삭, 마감 처리에는 또 다른 복잡한 문제가 발생합니다. 바로 적절한 부동태화를 보장하는 것입니다. 소재 표면에 이러한 모든 손상을 입힌 후에도 스테인리스 강의 크롬 층이 전체 표면에 자연스럽게 형성되는 것을 방해하는 오염 물질이 남아 있지는 않을까요? 제조업체가 가장 원하지 않는 것은 녹슬거나 오염된 부품에 대해 고객이 불만을 제기하는 것입니다. 바로 이 부분에서 적절한 세척과 추적성이 중요합니다.
전기화학적 세척은 오염 물질을 제거하여 적절한 부동태화를 보장하는 데 도움이 되지만, 이러한 세척은 언제 수행해야 할까요? 적용 분야에 따라 다릅니다. 제조업체가 스테인리스강의 완전한 부동태화를 촉진하기 위해 세척하는 경우, 일반적으로 용접 직후에 세척합니다. 그렇지 않으면 마감재가 작업물에서 표면 오염 물질을 흡수하여 다른 곳으로 퍼뜨릴 수 있습니다. 그러나 일부 중요한 적용 분야의 경우, 제조업체는 추가적인 세척 단계를 도입할 수 있습니다. 스테인리스강이 공장에서 출고되기 전에 적절한 부동태화 여부를 테스트하는 것도 좋은 방법입니다.
제조업체가 원자력 산업에 중요한 스테인리스 스틸 부품을 용접한다고 가정해 보겠습니다. 전문적인 가스 텅스텐 아크 용접공이 완벽해 보이는 10센트짜리 동전 솔기를 놓습니다. 하지만 이것도 중요한 응용 분야입니다. 마감 부서의 직원이 전기 화학적 세척 시스템에 연결된 브러시를 사용하여 용접 표면을 세척합니다. 그런 다음 그는 부직포 연마제와 드레싱 천을 사용하여 용접 끝부분을 다듬고 모든 것을 고르게 닦은 마감 처리합니다. 그런 다음 전기 화학적 세척 시스템으로 마지막으로 브러시를 사용합니다. 하루나 이틀 동안 방치한 후 휴대용 테스트 장치를 사용하여 부품이 적절하게 수동화되었는지 테스트합니다. 작업과 함께 기록하고 보관한 결과에 따르면 부품은 공장에서 출고되기 전에 완전히 수동화되었습니다.
대부분의 제조 공장에서 스테인리스 강철 수동화의 연삭, 마무리 및 세척은 일반적으로 하류에서 이루어집니다. 사실, 이러한 작업은 일반적으로 작업이 배송되기 직전에 수행됩니다.
잘못 마감된 부품은 가장 값비싼 폐기물과 재작업을 발생시키므로 제조업체가 연삭 및 마무리 부서를 다시 살펴보는 것은 당연합니다. 연삭 및 마무리 작업의 개선은 주요 병목 현상을 완화하고, 품질을 개선하고, 골치 아픈 문제를 없애고, 가장 중요한 것은 고객 만족도를 높이는 데 도움이 됩니다.
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