판금이란 금속의 판을 말합니다. 또한 ‘판’ 모양의 ‘금속’ 을 가공하는 기술도 판금이라고 부르고 있습니다. 판금은 기계나 배전반의 케이스, 건물 등 많은 곳에 사용되고 있습니다. 이 글에서는 판금에 대해 배우거나 설계할 때에 사전에 알아 두면 좋은 기본적인 정보에 대해 설명해드립니다. 판금의 전체 형상을 파악함으로써, 보다 상세하게 학습하시거나 설계에 도움이 되시기를 바랍니다.
목차
판금이란?
판금 가공이란 얇은 판 모양의 금속에 힘을 가해 변형시키는 가공 기술입니다.
금속의 소성 변형을 이용한 가공의 일종으로, 주로 절곡기 등의 기계를 사용하여 이루어집니다.
소성 변형이란 금속의 소성에 의한 변형을 이용한 가공입니다.
금속 재료에 힘을 가하면 재료는 조금씩 변형되지만, 처음에는 금속이 원래대로 돌아가려는 힘이 작용하기 때문에
중간에 힘을 가하지 않으면 금속은 원래 상태로 돌아갑니다. 이것을 탄성 변형이라고 합니다.
그리고 하중을 계속 가하고 있는 포인트 (항복점)를 넘으면 금속은 원래의 형태로 돌아갈 수 없게 됩니다.
이 상태를 소성 변형이라고 합니다. 판금 가공은 이 소성 변형을 이용한 것 입니다.
판금 부품의 용도
판금 부품은 공업 제품이나 일상 용품, 컴퓨터나 TV 등 전기 기기의 내부, 건물, 공예품, 자동차의 몸체 등, 우리의 생활 속에서 다양한 형태로 이용되고 있습니다.
특히 많이 채용되고 있는 것이 공업 제품이나 공장의 생산 설비, 식품 제조 설비 등으로, 브래킷이나 커버, 섀시, 레일 등 크고 작은 다양한 부품으로서 판금 부품이 활용되고 있습니다.
또, 배전반이나 박스 등의 상자 모양의 부품에도 판금 부품이 사용되고 있습니다.
판금 부품은 범용 설비와 범용 금형으로 유연하게 제조할 수 있기에 소량 다품종의 제조에 대응하기 쉬워 FA 기기에도 많이 사용되고 있습니다.
판금 가공의 종류
공업제품의 판금 가공에서는 기계 판금이 일반적입니다.
또한 전통 공예품이나 자동차 수리에 사용되는 판금은 수작업 판금이라고 합니다.
건축 현장에서 이루어지는 판금에서는 기계 판금과 수작업 판금, 두 가지 기술이 조합되어 있습니다.
- 기계 판금
기계판금에서는 금형을 통해 유압등의 힘을 사용하는 기계로 금속판을 성형합니다.
그러나 ‘판금 가공’이라는 말에는 성형 전후에 이루어지는 펀칭이나 용접 공정까지 모든 공정이 포함되어 있습니다.
기계 판금은 정밀한 가공이 가능하기 때문에 ‘정밀 판금’이라고도 합니다. - 수작업 판금
수작업 판금은 말 그대로 사람의 손에 의한 가공으로, 해머 등의 공구를 사용하여 목적의 형상으로 성형하는 가공법입니다.
수작업 판금에는, 전통 공예품등의 가공에 이용되는 「타격 판금」외, 자동차 외장의 움푹 들어간 곳을 두드려 수리하는 「자동차 판금」등이 있습니다.
거리에서 볼 수 있는 간판에 적혀있는 판금 수리는 기본적으로 수작업 판금에 의한 자동차 판금을 의미합니다. - 건축 판금
건물의 지붕이나 홈통, 외벽, 장식품, 주방 설비나 덕트 등, 건설물에 이용하는 금속 부품을 가공하는 「건축 판금」도 판금의 한 분야입니다.
건축판금은 한 건물에 맞게 맞춤 제작하는 것이 일반적입니다.같은 제품을 여러 번 만드는 일은 적기 때문에, 수작업 판금, 기계판금의 양쪽의 기술을 사용해 가공하는 것이 일반적입니다.
이번에는 기계 판금을 「판금 가공」, 판금으로 만드는 부품을 「판금 부품」으로 설계자가 알고 싶은 판금의 기초를 정리했습니다.
판금 가공의 공정
판금의 기본은 한 장의 판을 자르거나 구부려서 입체적인 형상을 만드는 것입니다. 판금 가공 방법은 주로 8가지 공정으로 나누어집니다.
각 공정의 작업 내용은 이 기사에서 자세히 설명합니다.
여기에서는 판금 가공의 주요 3공정을 소개합니다.
- 블랭킹 가공
블랭크 공정이라고도 합니다.
레이저 설비를 통한 절단 가공이나 절단기를 통한 전단 가공, 터렛 펀치 프레스에 의한 펀칭 가공이 이루어집니다.
이러한 가공 방법을 맞추어 재료의 판재를 구하는 형상으로 가공합니다.
- 굽힘 가공
프레스 브레이크라는 기계에 금형을 장착하고 절단한 판재에 압력을 가하여 구부리는 것이 굴곡 가공입니다.
덧붙여 프레스 브레이크는 「벤딩 머신」이나 「절곡기」라고 불리는 경우도 있습니다만, 모두 같은 기계를 가리키고 있습니다.
- 용접 가공
금속에 열을 가하여 용융시켜 냉각하는 것으로 금속을 접합하는 것이 용접 가공입니다. 판금 가공에서는 주로 TIG 용접과 레이저 용접이 사용되고 있습니다. TIG 용접 전극에 텅스텐 전극을 사용하고 실드 가스에 아르곤을 사용하기 때문에 “아르곤 용접”이라고 불리는 경우도 있습니다.
판금 부품의 재료
판금 부품에 사용되는 재료는 철강재(SPCC, SECC), 스테인리스, 알루미늄 등의 종류가 있습니다.
판 두께도 소재에 따라 t0.2~15mm까지 다양합니다. 부품의 용도나 가공 특성을 고려하여 선정합시다.
- 철강재
판금 가공의 철강재는 가공성이나 표면 처리 상태에 따라 구분하여 사용하는 것이 일반적입니다.
가장 대중적인 SPCC는 저렴하고 가공하기 쉬운 소재이지만, 녹이 쉽게 슬기 때문에 가공 후에는 도장이나 도금 등 어떠한 표면 처리가 필요합니다.
전기 아연 도금 강판의 SECC는, 상품명 「EGI」라고 불리는 경우도 있습니다.
도장이 용이하고 색이 잘 타기 때문에 제어반 등 다음 공정에서 도장할 때 사용하기 좋은 소재입니다. - 스텐레스
스테인리스는 내식성이나 청결도가 요구되는 제품으로 채택되는 경우가 많은 재료입니다.
판금을 위한 재료로서 대표적인 것은 SUS304로 일반적으로 유통되고 있어 조달이 용이하고, 내식성이 우수하며, 절단, 휨, 용접 등의 가공이 용이한 특징이 있습니다.
SUS304 중에서도 일반 소재는 2B재를, 표면의 광택이 필요한 경우는 폴리싱 소재를 선택하는 것이 좋습니다. - 알루미늄
알루미늄은 비중이 가볍고 열을 전달하기 쉬운 등의 특징이 있어 경량화가 필요한 제품이나 방열성이 요구되는 제품 등에서 성능을 발휘합니다.
판금 부품에서는 알루미늄 합금 중에서도 A5052가 일반적으로 사용되고 있지만, 다른 소재와 비교하여 판금 가공이 어렵다는 점도 있습니다.
예를 들어 알루미늄은 레이저 빛을 흡수하기 어렵기 때문에 레이저 절단을 위해서는 스테인리스나 철강재보다 고출력의 레이저가 필요합니다.
구체적으로 말하면, 철강재라면 3kw 화이버 레이저를 이용하면 판두께 22mm까지의 가공이 가능하지만, 알루미늄으로 같은 정도의 판두께의 소재를 가공하려면 6kw 화이버 레이저가 필요합니다.
또한 판두께가 두꺼워질수록 굽힘으로 깨지기 쉽고 열전도율이 높기 때문에 용접도 숙련도를 필요로 합니다
재료 가격도 가공 단가도 비싸지기 쉬우므로 용도에 맞게 정말 필요한 곳에 사용하면 좋을 것입니다.
판금 부품 표면처리
판금 부품의 표면 처리에 대해서는 내식성 등의 기능을 부가하는 도금, 색이나 기능을 부가하는 도장, 정보를 부가하는 레이저 마킹 등을 용도에 맞게 실시합니다.
- 도장
도장이란 부품의 표면에 도료를 칠하여 건조시킴으로써 색과 내구성, 내식성 등의 기능을 부가하는 표면 처리입니다.
판금 도장이란 도장 중에서도 판금에 사용하는 것을 말합니다.제품의 용도나 요구하는 기능에 따라 도료나 도장 방법은 다양합니다.
도장에 의해 높은 기능을 부가하고 싶은 경우에는 도장 전문 업체와 상담하는 것을 추천합니다.
제어반이나 기계장치의 커버 등으로 판금 부품에 색이나 내후성, 내식성을 부가하는 경우는 분체 도료를 골고루 분사하는 ‘분체 도장’을 선정하는 것이 일반적입니다.
도장의 지시를 넣는 경우는, 색 견본장을 참고로 「먼셀값」을 지정해서 표시하고 있습니다. - 도금
판금 부품으로의 도금 처리는 내식성이나 내마모성의 부가, 장식 등의 목적으로 실시합니다.도금 처리 종류는 소재에 따라 다릅니다
먼저 SPCC 도금 가공으로 대표적인 무전해 니켈 도금은 내식성, 내마모성이 뛰어나고 막두께가 일정해지기 쉬워 정밀 기기에 많이 사용됩니다.
또한 스테인리스는 이미 어느 정도의 내식성을 고려하여 선정한 경우도 있어 스테인리스의 판금부품에 후공정으로 도금을 하는 경우는 드뭅니다.
도금이 어려운 소재이기도 하기 때문에 어떻게 해서든 내식성을 향상시키고 싶은 등의 목적이 있는 경우는 전문 표면 처리 회사와 상담하는 것이 좋습니다. - 아노다이징
알루미늄 표면에 인공적으로 산화피막을 정제하는 표면처리가 아노다이징이며, 소재가 알루미늄인 경우에 한하여 아노다이징을 처리함으로서 내식성, 내마모성을 높일 수 있습니다.
백색 아노다이징, 흑색 아노다이징이 일반적이지만, 전문 업체에서는 파란색이나 녹색, 빨간색 등의 색을 입히는 것도 가능합니다. - 레이저 마킹
레이저 마킹은 표면에 약한 레이저를 대고 장식하는 것 외에 품번이나 바코드 등의 정보를 추가할 수도 있습니다.
레이저 가공 파트에서는 재료 표면에 직접 정보를 쓰기 때문에 연마 등으로 일부러 지우지 않는 한 사라지지 않습니다.
최근에는 부품에도 트레이서빌리티나 제조 로트 등의 식별 정보를 요구받는 것이 증가해, 요구되는 케이스가 증가하고 있습니다.
판금 부품을 설계할 때의 팁
판금 부품을 설계할 때는 가공성을 고려하여 가공 여부도 포함하여 설계할 필요가 있습니다. 설계 시 고려해야 할 사항이 많지만 여기에서는 3가지 주요 사항을 다룹니다.
- 전개해서 판 하나로 성립되지 않는 것은 용접으로 인식됩니다.
판금 부품은 1장의 판을 자르거나 구부려서 만들기 때문에 원래 1장의 판으로 되어 있지 않은 도면은 부품으로서 성립되지 않습니다.
거기서 판금의 가공 공장에서는, 가공의 전공정에서 도면의 굽힘이나 용접등의 가공을 해제해 원래의 원장판에 되돌리는 「전개」라고 하는 작업을 실시합니다.
3D CAD로 설계하고 있으면 알아차리기 어렵기 때문에 도면을 확정하기 전에 한번 머릿속에서 전개해 보는 것을 추천합니다.
- 가공 한계를 고려할 필요가 있습니다.
판금 부품에서는 1장의 재료를 구부려 성형하기 때문에 굽힘 부분이나 제품 단면에서의 치수에 따라 가공할 수 있는 범위에 제한이 있을 수 있습니다.
예를 들어 굽힘 부분에 근접한 구멍 가공이나 단면으로부터의 구멍의 최소 거리나 굽힘의 최소 거리, 최대 굽힘 각도 등에도 설비에 의해 제한이 나오므로 CAD에서는 구성되어 있어도 실제로는 가공이 불가한 경우도 있습니다.
사전에 가공 의뢰처의 가공 한계를 확인하면서 설계하여 발주 후 가공 불가로 인한 재작업을 회피하고자 합니다.
- 굽힘 가공으로 제품이 금형과 간섭하는 경우가 있으므로 조심합니다.
ㄷ자 굴곡이나 상자 굴곡으로 단변보다 장변이 긴 경우 등에는 순서대로 구부려 갔을 때 가공품이 금형과 간섭하는 경우가 있습니다.
간섭하면 가공을 할 수 없는 경우도 있기 때문에 설계 단계에서 조심합니다.
판금 부품의 즉시 견적과 가공이 가능한 미스미 meviy에는 굽힘 가공 시 간섭 해석을 하는 기능이 있습니다.
해석 결과 금형 등에 대한 간섭이 발견된 경우는 견적 화면에 메시지가 표시되어 더블 클릭으로 간섭 부위를 확인할 수 있습니다.
이러한 기능을 잘 활용하면 효율적으로 판금 설계가 진행됩니다.
마무리하며
판금 가공이란 얇은 판 모양의 금속에 힘을 가해 변형시키는 가공 기술입니다.
공업 제품이나 공장의 생산 설비, 식품 제조 설비 등의 제조에 사용되고 있습니다.
판금 가공에는 정밀 판금, 수작업 판금, 건축용 판금 등이 있습니다.
판금의 방법은 추출 가공, 절곡 가공, 성형 가공(탭, 버링 등) 순서로 진행되는 것이 일반적입니다.
판금에는 철강재나 스테인리스, 알루미늄 등이 사용되어 도장이나 도금, 알루마이트 등의 표면 처리가 이루어지는 경우도 많습니다.
