박판은 자동차나 가전 등 다양한 제품의 부품으로서 많이 사용되고 있습니다.
제조 방법에 따라서는 고정밀도이거나 재질에 따라 자기특성이 좋거나 등 다른 특징이 있습니다.
모양과 크기, 가공방법도 많이 있어 각각의 장점과 단점을 이해하고 설계, 생산하는 것이 중요합니다.
본 기사에서는, 박판의 정의나 종류, 특징, 가공 방법등을 해설합니다.
목차
박판이란?
박판은 두께 3㎜ 미만의 강판으로, 박강판이라고도 합니다. 자동차나 전기 기기, 건축 등의 부품으로 폭넓게 사용되고 있습니다.
예를 들어, 자동차의 차체나 전기 기기의 구조체, 주택의 보강판 등이 박판으로 만들어져 있습니다.
형상은 코일처럼 감겨 있는 것도 있고, 평판 모양으로 되어 있는 것도 있습니다.
두께가 3~6㎜이면 「중판」이나 「중강판」이라고 하고, 6㎜ 이상이 되면 「후판」 또는 「후강판」이라고 합니다.
두꺼운 것은 강도가 높아 산업 기계나 배 등의 부품으로 사용되고 있습니다.
박판의 종류와 용도
광범위하게 사용되고 있는 박판에는, 제조 방법 등에 의해 복수의 종류가 있어, 각각 용도도 다릅니다. 다음에 주요한 것을 해설합니다.
열간 압연으로 만들어진 박판
열간 압연이란 가열한 금속에 롤로 압력을 가하여 으깨서 늘리는 가공 방법입니다. 금속의 가공 경화를 발생시키지 않는 온도까지 올리고, 부드러운 상태로 늘립니다.
가공 온도는 금속의 재결정 온도보다 높게 할 필요가 있으며, 철의 경우 900~1200℃입니다.
열간 압연은 가공 경화가 없고 변형에 대한 저항도 별로 없기 때문에 가공성이 좋다는 장점이 있습니다.
한편 열을 가하기 위해 부풀어 올라 박판의 치수 정밀도가 나빠지거나 제조 설비, 에너지 비용 등이 드는 단점이 있습니다.
또한 열을 가함으로써 표면에 산화막이 발생하기 때문에 외관으로서는 거친 마무리가 됩니다.
열간 압연으로 만들어진 박판은 건축이나 산업 기계 등 다양한 분야에서 이용됩니다. 도장 등의 표면 처리를 실시하기 전에는 산세척이라고 하는 공정으로 검은 산화피막을 제거합니다
냉간 압연으로 만든 박판
냉간 압연에서는 상온에서 가공합니다. 열간 압연과 마찬가지로 금속의 롤로 압력을 가하여 연장하는 가공 방법입니다.
상온에서 연장하기 때문에 가공 경화가 발생하지만 필요에 따라 열처리를 하여 강도를 높입니다.
냉간 압연은 가열하기 위한 설비가 필요하지 않기 때문에 조작하기 쉬운 것이 특징입니다. 또한 가공 온도에 의한 팽창이 없기 때문에 치수의 정밀도가 높고 두께 편차가 작다는 장점이 있습니다.
또한 표면에 산화막이 발생하지 않기 때문에 부드럽고 깨끗한 면에 박판이 완성됩니다.
한편, 열간 압연보다 가공하기 어렵다는 단점이 있습니다. 그렇기 때문에 여러 번 반복적으로 압연을 하는 경우도 있습니다.
가공하기 어려운 단점을 보완하기 위해 거친 가공을 열간 압연으로 실시하고, 마감 가공을 냉간 압연으로 실시하는 경우도 있습니다.
냉간 압연으로 만들어진 박판은 자전거나 전기 기기의 부품 등에 많이 사용되고 있습니다. 냉간 압연으로 만들어진 박판에는 SPCC라고도 불리는 강판이 포함되어 규격화되어 유통되고 있습니다.
재질로는 스테인레스와 같은 녹에 강한 재질도 박판으로 제조됩니다. 스테인레스는 강도도 높기 때문에 구조체로 사용되거나, 두께 1㎜ 이하의 얇은 스테인레스를 판스프링으로 사용하는 경우도 있습니다.
전자기 강판
전자 강판은 열간 압연 후 냉간 압연하여 열처리를 하여 가공합니다. 연자성 재료이므로 전기를 통했을 때 효율적으로 자기 에너지로 변환할 수 있습니다.
전자강판은 연강에 약 3%의 규소가 포함되어 있습니다. 규소를 포함함으로써 효율적으로 자기 에너지로 변환할 수 있지만, 너무 많으면 깨지기 쉬워집니다.
전자강판은 열간압연 후 냉간압연하여 열처리를 하여 제조합니다.
이 박판은 주로 발전기나 변압기, 모터 등에 사용됩니다.
박판은 가공이 어려운 이유
박판은 복잡한 형상으로 가공하는 경우도 있습니다. 요구하는 사양에 따라서는 가공이 어렵고, 높은 가공 기술이 필요합니다.
가공이 어렵다고 여겨지는 3개의 포인트를 해설합니다.
전용 가공기가 필요
박판에는 판금이나 프레스, 용접 등의 가공 방법이 있습니다. 각각 전용 가공기가 필요하고 설비 비용이 듭니다.
또한 프레스의 경우는 부품마다 금형을 만들어야 합니다. 복잡한 형상의 부품이라면 여러 개의 금형이 필요한 경우도 있습니다.
금형의 치수를 어느 정도로 하면 가공 후의 치수를 확보할 수 있는지 등, 박판의 가공은 노하우가 중요합니다. 그렇기 때문에 경험이 있는 인재도 필요합니다.
열에 의한 영향을 받기 쉽다
박판은 열에 의한 변형이 일어나는 경우가 있습니다. 예를 들어 용접이나 레이저 가공을 했을 때 변형이 발생합니다.
소재를 고정하기 위한 전용 지그를 사용하거나 열 변형을 고려하여 가공 치수를 설정하는 등의 연구가 필요합니다.
또한 완성된 박판의 치수를 측정할 때에도 열팽창이나 수축에 주의해야 합니다. 특히 큰 부품으로 고정밀이 요구되는 경우는 측정하는 환경에 따라 크게 치수가 달라져 검사 결과 불량품이 될 가능성도 있습니다.
측정실의 온습도를 일정하게 하고, 일정 시간 동안 적응시킨 후 측정하는 등, 운용에도 주의할 필요가 있습니다.
고정밀도가 요구된다
박판은 의료 기기 등 고정밀이 요구되는 부품에도 사용됩니다. 고정밀 가공을 하기 위해서는 적절한 설비와 노하우가 필요합니다.
또한 설계 단계부터 고정밀로 가공하기 쉬운 연구를 해야 합니다.
예를 들어 구부리고 조리개 가공을 하기 쉬운 박판을 선택하는 등 재료에 대한 지식도 필요합니다. 롤재의 박판이라면 굽힘은 롤 방향과 같게 하여 잘 깨지지 않게 하는 등 가공을 의식한 도면 지시를 해야 합니다.
고정밀 박판 부품을 만들기 위해 생산구와 설계구가 함께 형상 및 도면 지시를 검토합니다.
박판의 주요 가공 방법
박판은 잘라내거나 드릴링이나 굽힘 등 다양한 형상으로 가공할 수 있습니다. 주요 가공 방법을 설명합니다.
용접
용접은 박판끼리 연결하거나 파이프와 박판을 연결하는 등의 가공 방법으로 매우 높은 기술력이 필요합니다.
박판 용접은 레이저 용접과 TIG 용접, MAG 용접과 스폿 용접이 주로 사용됩니다.
TIG 용접은 열에 의해 박판이 일그러지기 때문에 높은 기술력이 필요합니다.
한편 레이저 용접은 열 변형에 의한 변형이 적고 고정밀도로 가공할 수 있습니다.
레이저 용접은 출력을 적절히 설정함으로써 용접 강도도 확보할 수 있고, 다양한 두께의 박판에도 대응할 수 있는 방법입니다.
블랭크 가공
블랭크 가공은 박판을 자르거나 구멍을 뚫는 가공입니다. 빼기 가공이라고도 하며, 대부분의 부품에서 필요한 가공 공정입니다.
판금 가공에서는 터렛 펀치 프레스나 레이저 가공기가 사용되는 경우가 많습니다. 판금 가공에서는 CO2 레이저 가공기가 사용되는 경우도 있지만, 열변형에 의해 박판이 왜곡되어 버릴 가능성이 있습니다.
따라서 뒤틀림을 줄이기 위해 열 영향이 적은 화이버 레이저 가공기를 사용하는 경우도 있습니다.
절곡 가공
절곡 가공은 판금 가공에서는 프레스 브레이크를 이용합니다. 또한 프레스 가공에서는 전용 금형을 이용하여 박판에 압력을 가하여 구부립니다.
절곡 가공에서는 스프링 백을 고려하여 가공해야 합니다. 스프링 백은 절곡 가공 후 압력이 제거되었을 때 각도가 튕겨져 형태가 약간 원래대로 되돌아가는 현상입니다.
두께나 재질, 크기 등의 조건에서 어느 정도 스프링백 할 것인가를 고려하여 금형이나 공정을 설계합니다. 예를 들어 전용 금형을 작성하여 치수를 조정하거나 두 번 구부리거나 굽힘의 뿌리에 스트라이킹이라는 오목한 부분을 붙이는 등입니다.
미세 가공
미세 가공은 금속의 부식을 이용한 방법으로, 높은 정밀도의 가공이 가능합니다.
박판의 표면에 마스킹하기 위한 레지스트 수지를 도포하고, 노광에 의해 인화합니다. 다음에 현상 처리를 해서 부식시키고 싶은 면만 노출을 시키죠.
그 후, 미세 가공용 액에 붙이는 것으로 부식이 진행되어 박판에 패턴이 가공됩니다.
마지막으로 남아있는 레지스트를 제거, 세정하여 완성됩니다.
정리
박판은 두께 3mm 이하의 강판을 말하며, 열간 압연으로 만들어진 것이나 냉간 압연으로 만들어진 것으로 전자 강판 등이 있습니다. 가공 시에는 전용 가공기가 필요하며, 열에 의한 영향을 받기 쉬우므로 주의가 필요합니다. 용접이나 블랭크 가공, 절곡 가공 외에 미세 가공 등의 가공법이 사용됩니다.
