프로젝트에 적합한 판금 재료 선택 가이드

제품 설계 시 판금 소재 선택은 판금 부품의 설계, 제조 공정, 비용 및 성능에 영향을 미칩니다. 본 글에서는 판금 가공에 사용되는 다양한 소재를 특성, 이점 및 활용 가능성에 초점을 맞춰 자세히 살펴보겠습니다.

판금 소재 선택에 영향을 미치는 요인

판금 소재 선정은 반복적인 과정입니다. 소재 선정 후에는 제품 설계 요건에 따라 검증 및 테스트가 필요합니다.

지구상에는 다양한 재료가 존재합니다. 각 재료는 장단점, 한계점, 그리고 적용 범위를 가지고 있습니다. 제품의 기능적, 미적 요구 사항과 비용은 판금 재료 선택에 영향을 미칩니다. 판금 두께와 재료 유형을 선택할 때는 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다.

판금 가공 기술에 대한 재료의 영향

판금 가공에는 펀칭, 굽힘, 인장 세 가지 주요 유형이 있습니다. 가공 기술에 따라 판금에 대한 요구 사항이 다릅니다. 판금 소재를 선택할 때는 제품의 일반적인 형상과 가공 기술에 따라 판재를 선택해야 합니다.

펀칭 가공에 대한 재료의 영향

펀칭은 판재가 펀칭 중 균열이 발생하지 않도록 충분한 가소성을 가져야 합니다. 연성 소재(순수 알루미늄, 방청 알루미늄, 황동, 구리, 저탄소강 등)는 펀칭 성능이 우수하며, 펀칭 후 단면이 매끄럽고 경사가 작은 부품을 얻을 수 있습니다.

고탄소강, 스테인리스강, 경질 알루미늄, 초경질 알루미늄 등 경질 소재는 펀칭 후 품질이 좋지 않고 단면이 고르지 않아 특히 두꺼운 판재의 경우 심각한 문제가 됩니다. 취성 소재의 경우, 특히 폭이 매우 좁은 경우 펀칭 후 찢어짐이 발생하기 쉽습니다.

굽힘 가공에 대한 재료의 영향

굽힘 가공이 필요한 판재는 충분한 가소성과 낮은 항복 한계를 가져야 합니다. 가소성이 높은 판재는 굽힘 가공 시 균열이 잘 발생하지 않습니다. 항복 한계가 낮고 탄성 계수가 낮은 판재는 굽힘 가공 후 반발 변형이 적어 정확한 치수의 굽힘 형상을 얻기 쉽습니다. 저탄소강, 황동, 탄소 함량 0.2% 미만의 알루미늄과 같이 가소성이 좋은 재료는 굽힘 가공이 용이합니다. 인청동(QSn6.5~2.5), 스프링강(65Mn), 경질 알루미늄, 초경질 알루미늄 등과 같이 취성이 큰 재료는 굽힘 가공 시 상대 굽힘 반경(r/t)이 커야 합니다. 그렇지 않으면 굽힘 가공 중 균열이 발생하기 쉽습니다.

재료의 경질 및 연질 상태 선택에 특히 유의해야 합니다. 이는 굽힘 성능에 큰 영향을 미칩니다. 많은 취성 재료의 경우, 굽힘 가공 시 외측 모서리 균열 또는 굽힘 파단이 발생할 수 있습니다. 탄소 함량이 높은 일부 강판의 경우, 경질 상태를 선택하면 굽힘 가공 시 외측 모서리 균열 또는 굽힘 파단이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상은 최대한 피해야 합니다.

재료가 연신 가공에 미치는 영향

판재의 인장, 특히 심인장은 판금 가공 공정 중 가장 어려운 공정 중 하나입니다. 인장 깊이를 가능한 한 작게 하고, 형상을 가능한 한 단순하게 하며, 부드러운 전이로 전이해야 할 뿐만 아니라 재료의 소성도 양호해야 합니다. 그렇지 않으면 부품의 전체적인 뒤틀림과 변형, 국부적인 주름, 심지어 인장 부위의 균열이 발생하기 쉽습니다. 항복 한계가 낮고 판 두께 방향성 계수가 큽니다. 판재의 항복 강도 비 σs/σb가 작을수록 스탬핑 성능이 우수하고 일회 변형 한계가 커집니다. 판 두께 방향성 계수가 1보다 크면 폭 방향의 변형이 두께 방향의 변형보다 쉽습니다. 인장 필렛의 R 값이 클수록 인장 공정 중 얇아지고 파괴될 가능성이 적고 인장 성능이 우수합니다.

인장 특성이 좋은 일반적인 재료는 다음과 같습니다: 알루미늄 시트, 08Al, ST16, SPCD .

판금 재료 선택 예 1

예를 들어, 특정 용도에 1mm 두께의 GI 강판을 선택했다고 가정해 보겠습니다. 소재를 선택한 후에는 구조 설계 계산과 구조 시뮬레이션을 수행하여 소재를 검증해야 합니다. 검증 결과가 허용 범위 내에 있다면 해당 소재의 사용을 고려해 볼 수 있습니다.

하지만 부품 무게가 허용 한계를 초과하는 경우, 다음 단계는 더 높은 무게 강도를 가진 대체 소재(알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄 등)를 찾는 것입니다. 그 후, 새롭게 선택한 소재에 대한 검증 테스트를 수행해야 합니다.

검증 시험 결과와 자재 비용이 허용 범위 내에 있으면 자재를 선택할 수 있습니다.

판금 소재 선택 예시 2

예를 들어, GI 강재를 선택했지만 검증 시험 중 염수 분무 시험에 실패한 경우, 내식성이 더 높은 다른 재질(알루미늄-아연 합금, 아연 도금 또는 강철)을 선택하거나 표면 처리를 변경할 수 있습니다.

판금 제작에 일반적으로 사용되는 금속

판금 제작에서는 다양한 금속이 서로 다른 특성으로 인해 각기 다른 기능에 적합합니다. 알루미늄, 연강, 스테인리스강, 탄소강, 그리고 다양한 금속 합금이 이러한 목적에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다. 연강은 용접성과 비용 효율성 때문에 건설 및 제조 분야에서 선호되는 소재입니다. 경량 구조물이나 내식성이 요구되는 용도에서는 일반적으로 알루미늄을 선호합니다. 아연 도금강은 내식성이 더 뛰어나 옥외에서 자주 사용됩니다. 높은 수준의 위생 기준이 요구되는 주방 기기 및 기타 장비에는 스테인리스강이 사용되며, 높은 전도성이 요구되는 전기 인클로저와 전선에는 구리가 광범위하게 사용됩니다. 이러한 금속의 특성을 이해하면 전문가가 제조 과정에서 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.

업계에서 일반적으로 사용되는 일부 판금 소재는 다음과 같습니다.

1. 냉연강판

2. 열연아연도금강판

3. 스테인리스 스틸

4. 알루미늄 및 알루미늄 합금

5. 구리 및 구리 합금

다양한 판금 패널 성능 비교

판금 재료 비교: 장점과 단점

금속판을 평가할 때는 프로젝트 요구 사항에 따라 정보에 입각한 선택을 하기 위해 각각의 장단점을 고려하는 것이 중요합니다.

냉연강판

일반 탄소 구조용 강판을 열간 압연하여 4mm 미만의 두께로 냉간 압연하여 만든 강판입니다. 상온 압연 시 산화철 스케일이 발생하지 않아 표면 품질이 우수하고 치수 정밀도가 높습니다. 또한, 어닐링 후 가전제품 제조 분야에 널리 사용됩니다. 적용 가능 강종: Q195, Q215, Q235, Q275

장점: 매우 튼튼하고 내구성이 뛰어나며, 다양한 등급을 제공하며, 가격이 저렴합니다.

단점: 코팅하지 않으면 녹이 슬기 쉽습니다. 다른 옵션보다 무겁습니다.

아연도금강판

용융아연도금 금속 도금판은 철-아연 합금과 순수 아연 도금을 한 냉간 압연 강판으로, 두께 0.25~2.5mm입니다. 아연 도금강판은 보호 아연 도금을 사용하여 모재를 부식성 물질로부터 효과적으로 보호하는 저렴한 솔루션으로, 특히 습한 환경에서 부식을 방지합니다. 용융아연도금강판은 무처리 탄소강보다 수명이 깁니다.

장점: 강력한 내식성, 아연 코팅으로 하부 강철을 부식으로부터 보호

단점: 스테인리스 스틸만큼 외관이 매끄럽지 않을 수 있음

전기아연도금강판

전기아연도금강판 또는 "전해강판"은 전기아연도금 라인에 전기장을 가해 아연염의 수용액에서 미리 준비된 강철 스트립으로 아연을 연속적으로 증착하는 공정을 말합니다.

장점: 높은 내식성 및 강도, 아연 코팅으로 수년간의 방수 보호 기능 추가 가능

단점: 아연 도금 공정으로 인해 아연 도금 강철의 초기 비용이 더 높을 수 있습니다.

스테인리스 스틸

스테인리스 스틸은 최고의 판금 소재라고 할 수 있습니다. 내구성과 미려한 외관을 겸비하여 시중 최고 수준의 소재로 손꼽힙니다. 스테인리스 스틸에는 크롬, 니켈, 몰리브덴이 13% 함유되어 있습니다. 스테인리스 스틸은 SS-304, SS-304-L, SS-304-H, SS-316 등 다양한 종류가 있으며, 각 종류마다 고유한 특성을 지니고 있어 다양한 용도에 적합합니다.

장점: 내식성과 강도가 위생 기준을 충족하며, 아름다운 표면은 미적 가치를 더해줍니다.

단점: 일반적으로 인성이 비싸고 다양한 등급을 사용하기 어려워 선택 시 혼란이 발생합니다.

알루미늄 및 알루미늄 합금

일반적으로 사용되는 알루미늄 및 알루미늄 합금판에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 녹 방지 알루미늄 3A21, 녹 방지 알루미늄 5A02, 경질 알루미늄 2A06입니다.

장점: 가벼운 무게, 뛰어난 내식성, 좋은 열전도도, 제조의 용이성은 모두 금속판 설계의 주요 특성입니다.

단점: 강철보다 강도가 낮고, 비용이 많이 들며, 구조적 적용을 위해 추가적인 지지대가 필요할 수 있습니다.

황동 및 황동 합금

황동 H62는 아연 함량이 높은 황동으로, 강도가 높고 냉간 및 열간 가공성이 뛰어나 다양한 형태의 프레스 가공 및 절단에 사용하기 쉽습니다.

장점: 전기와 열을 가장 잘 전도하며 녹을 방지합니다.

단점: 강철만큼 강하지는 않지만, 순수한 형태는 가격이 비싸기 때문에 인기가 없습니다. 특히 건물에 높은 응력이 가해질 것으로 예상되는 건설 현장에서는 인기가 없습니다.

요약하자면

판금 소재에는 다양한 종류가 있으며, 최종 소재 선택은 제품의 기능적 요구 사항과 비용 제약에 따라 달라집니다. 이 링크를 클릭하여 다양한 판금 설계 지침에 대해 알아보세요.

판금 소재에 대한 자세한 내용은 지속적으로 업데이트될 예정입니다. 판금 소재 선택에 대한 의견이나 문의 사항은 댓글란에 남겨주세요.

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자주 묻는 질문(FAQ)

질문: 판금 제작에 일반적으로 어떤 재료가 사용됩니까?

A: 알루미늄, 연강, 스테인리스강, 탄소강, 그리고 다양한 금속 합금이 이러한 목적에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다. 이러한 재료는 강도나 내식성과 같은 특성을 고려하여 선택됩니다.

질문: 프로젝트에 맞는 판금은 어떻게 선택해야 하나요?

A: 판금을 선택할 때는 필요한 강도, 가공성, 내식성, 가격 등의 요소를 고려해야 합니다. 특정 용도와 환경 조건 또한 선택에 큰 영향을 미칩니다.

질문: 강판의 표준 크기는 무엇입니까?

A: 표준 크기는 금속 제작 공정의 활용성을 결정하는 크기입니다. 널리 사용되는 크기로는 36 x 96인치, 48 x 120인치, 60 x 144인치 등이 있지만 이에 국한되지는 않습니다. 이러한 소재를 전문으로 하는 제조업체에서 맞춤 크기를 주문할 수 있습니다.

질문: 냉간압연강은 언제 사용해야 합니까?

A: 냉연 강판은 경도나 강도가 손실되지 않도록 실온에서 압연된 강판을 말합니다. 이 강판은 자동차 전장 부품과 같이 고정밀 치수 공차, 매끄러운 표면 마감, 향상된 기계적 성질이 요구되는 분야에 널리 사용됩니다. 또한, 절삭 가공도 필요합니다.

질문: 알루미늄 시트가 많은 산업에서 인기 있는 이유는 무엇입니까?

A: 항공우주 및 자동차 제조 산업에서는 이 소재가 가볍고, 강도가 높고, 내식성이 뛰어나며, 제조 과정에서 취급이 용이하다는 이유로 이 소재를 자주 사용합니다.

질문: 판금 제조의 품질을 결정하는 요소는 무엇입니까?

답변: 금속 종류, 절단 정밀도(예: 레이저 절단), 판금 제조업체에서 사용하는 성형 공정의 전문성은 품질에 큰 영향을 미칩니다.

질문: 두께는 판금 재료 선택에 어떤 영향을 미치나요?

A: 두께는 판금 성형 공정에서 재료 선택에 영향을 미치며, 이는 용도에 따라 달라집니다. 고강도가 요구되는 구조 부품에는 두꺼운 금속이 사용되는 반면, 성형이 용이해야 하는 유연한 응용 분야에는 얇은 금속이 필요할 수 있습니다.

질문: 금속판의 아연 도금은 어떤 역할을 하나요?

A: 강철판에 아연 도금을 하면 특히 습기로 인해 산화가 촉진되는 상황에서 녹이 슬는 것을 방지할 수 있습니다.

질문: 판금 프로젝트에 여러 종류의 합금을 혼합할 수 있나요?

A: 네, 용접이나 체결 작업 시 하나의 작업물 내에 여러 합금을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 스테인리스강과 알루미늄은 서로 다른 특성과 저항성을 가지고 있으므로 함께 사용할 수 있습니다.

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