개념 한 쪽
레이저 가공이라는 개념 아래 여러 비전통적 및 표면처리 공정이 함께 출제되므로, 각 공정의 작동 원리와 목적을 구분하는 것이 핵심이다. 전기화학적 용해로 표면을 제거하는 전해연마와 전해가공, 충격성 입자 투사로 표면에 압축 잔류응력을 만드는 숏 피닝, 그리고 미세 연마로 방향성을 제거하는 슈퍼피니싱의 차이를 명확히 한다.
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출제기준 단원 「레이저 가공」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 전해연마 식별 | 1 | 공작물을 양극에 연결해 표면을 매끄럽게 하는 공정 구분 |
| 숏 피닝 특성 판별 | 1 | 구슬 투사로 피로강도 증가와 광택 관련성 구별 |
| 표면 완성가공 식별 | 1 | 연한 숫돌로 방향성 없는 고정밀 표면 얻는 공정 선정 |
전해연마는 공작물을 양극에 연결하고 불용성 음극을 사용해 전해액 속에서 전류를 흘려 양극 표면의 돌기부터 용해·제거함으로써 매끈하고 균일한 표면을 얻는 전기화학적 표면처리법이다. 기계적 연마에서 생기는 방향성이 없고 표면이 깨끗하며 도금의 접착성이 우수해 후속 처리에 유리하다는 특징을 가진다.
전해가공(전해식 가공)은 공작물을 양극으로 하고 전극을 음극으로 하여 전해액 속에서 전기화학적 용해로 재료를 선택적으로 제거해 정밀 형상을 얻는 공정이다. 전해가공은 공작물을 양극으로 연결하여 양극 용해를 이용한다는 점이 핵심이며, 기계적 하중이 발생하지 않아 응력이 적은 정밀 가공에 적합하다.
숏 피닝(Shot Peening)은 작은 강구 등을 고속으로 표면에 투사하여 표면층에 압축 잔류응력을 유도하는 표면 강화 기법이다. 표면에 미세한 요철이 생기더라도 내부에 압축응력이 형성되어 피로균열의 발생을 억제하고 피로 한도 및 경도·기계적 성질을 향상시키는 것이 주목적이다. 표면의 광택 증가는 숏 피닝의 목적이 아니므로 연마와 구분해야 한다.
슈퍼피니싱은 입도가 작고 연한 숫돌로 표면을 미세하게 다듬어 기존 연삭 자국의 방향성을 제거하고 변질층이 매우 얇은 매끄러운 표면을 얻는 완성가공법이다. 표면의 광택과 방향성 없는 균일한 마감이 목적이므로 표면 품질이 중요한 고정밀 부품의 마감에 사용된다.
시험에서 전기적 처리 공정을 묻는 문항이 나오면 '전기적 반응의 결과가 무엇인지'로 선지를 분류한다. 표면을 매끄럽게 하여 도금에 유리하게 하는 것은 전해연마, 금속을 용해시켜 형상을 만드는 것은 전해가공, 표면에 압축응력을 주어 피로강도를 높이는 것은 숏 피닝으로 정리한다. 예컨대 '공작물을 양극에 연결하여 표면을 매끄럽게 한다'는 설명은 전해연마로 판단하고, '구슬을 투사해 피로한도를 증가시킨다'는 설명은 숏 피닝으로 판단한다.
또한 표면 처리의 목적에 주목하면 오답을 쉽게 제거할 수 있다. 숏 피닝을 광택 향상 공정으로 표기한 선지는 목적의 불일치로 배제한다. 전해연마는 표면의 돌기를 우선적으로 제거해 후속 도금 접착성이 좋아지는 점을 근거로 정답을 선택한다.
입도가 작고 연한 숫돌에 의해, 일감의 표면을 완성가공하는 방법으로 가공면은 매끈하고 방향성이 없고 변질층의 두께가 매우 작아 고정밀도의 표면을 얻는것이 주목적인 것은?
정답 ④ · 슈퍼피니싱(superfinishing) 가공은 매우 고운 입도의 숫돌을 사용해 일감(공작물)의 표면을 초정밀 가공하는 방법입니다. 가공 시 발생하는 열과 변질층이 극히 적고 방향성이 없는 매끄러운 표면을 얻을 수 있어 고정밀도 부품의 표면 완성 가공에 주로 사용됩니다.
초미세 입도 숫돌로 방향성 없는 매끄러운 표면을 얻는 것은 슈퍼피니싱이다.
숏 피닝(shot peening)의 설명과 가장 관계가 먼 것은?
정답 ④ · 문항은 숏 피닝의 설명 중 가장 관련이 적은 항목을 묻고 있다. 숏 피닝은 강구를 표면에 고속으로 분사하여 표면층에 압축 잔류응력을 형성함으로써 피로한도와 표면 강도를 높이는 표면 강화 공정이다.
숏 피닝은 강구를 분사하여 표면에 압축 잔류응력을 형성해 피로 강도를 높이는 표면 강화 공정이며, 연마는 부수적 효과일 뿐 주 목적이 아니다.
전기 도금과는 반대로 하여, 그릴의 홈, 주사침, 반사경 및 시계의 기어 등을 다듬질하는 데 응용되고 있는 가공법은?
정답 ④ · 문항은 전기 도금의 역원리를 이용해 금속 표면을 미세하게 제거하는 가공법을 묻고 있다. 전해 연마는 전류를 이용해 금속 표면의 돌출 부위를 우선 용해시켜 표면을 평탄화하고 광택을 부여하는 방법으로 전기 도금의 반대 공정으로 설명된다.
전해 연마는 전기 도금의 역반응으로, 전류 흐름에 의해 금속 표면이 녹아 제거되어 광택을 낸다.
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