[논문]방전드릴링 시 발생하는 초경합금의 표면전해부식 방지

송기영; 정도관; 박민수; 주종남

방전드릴링 시 발생하는 초경합금의 표면전해부식 방지
ED-drilling of WC-Co to Minimize Electrolytic Corrosion on a Workpiece Surface 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.26 no.8 = no.221, 2009년, pp.47 - 54

송기영 (서울대학교 기계항공공학부) , 정도관 (서울대학교 기계항공공학부) , 박민수 (원광대학교 기계자동차공학부) , 주종남 (서울대학교 기계항공공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a simple and effective method was proposed to minimize electrolytic corrosion on the workpiece during ED-drilling using water as a working fluid. The adhesion of a cover plate onto the surface of the workpiece was greatly effective for suppressing electrolytic corrosion during ED-drilling. The experiment revealed that the adhesion of the cover plate prevented corrosion without causing significant changes in machining characteristics. Using the machining method proposed in this paper, electrolytic-corrosion-free holes can be machined without change in the machinery system. By using corrosion-free hole as a start hole for wire EDM, a lead frame die with high quality was fabricated successfully.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 방전드릴링 시 발생하는 전해부식을 방지하기 위한 실험을 진행하였다. 우선 흔히 사용되는 전극재질인 황동과 구리에 대한 비교실험을 수행하였다.
황동은 구리에 비하여 강성이 좋고 구리는 전기 및 열 전도도가 높다. 본 실험에서는 동일 가공조건에서 각각의 전극재료가 가공 특성과 전해부식 발생에 미치는 영향을 살펴보았다. 가공액으로는 수돗물을 사용하였고 전극 재질을 제외한 모든 가공 조건은 Table 1 과 동일하게 유지하였다.
방전드릴링시 발생한 표면전해부식은 금형의 완성 후에도 그대로 남아있어 금형의 수명 저하뿐만 아니라 생산물의 품질에도 악영향을 주기 때문에 산업 현장에서는 표면전해부식 방지를 위한 방전드릴링 기술의 개발 요구가 끊임없이 제기되어 왔다. 이에 본 논문에서는 방전드릴링시 공작물 표면에 발생하는 전해부식을 방지하고자 실험적 연구를 진행하였다.

제안 방법

방지하기 위한 실험을 진행하였다. 우선 흔히 사용되는 전극재질인 황동과 구리에 대한 비교실험을 수행하였다. 그 결과 구리를 사용한 경우, 전극마모와 가공시간이 줄어드는 실험결과를 확인할 수 있었다.
전기화학적 반응에 영향을 미치는 물의 비저항에 따른 가공특성을 알아보기 위해, 일반적으로 쓰이는 수돗물을 탈이온수와 비교하여 가공을 진행하였다. 수돗물은 각종 첨가제와 대기 중의 기체가 전기화학적 반응이 가능한 이온의 형태로 녹아있어서 비저항이 낮지만, 탈이온수는 이러한 이온들이 상당수 제거된 순수(純水)에 가까운 물이므로 비저항이 높다.

대상 데이터

가공 실험에는 외경 1mm 의 황동과 구리 전극을 각각 사용하였으며 가공액으로는 수돗물과 탈이 온수를 사용하였다. 공작물은 두께 10mm 코발트 함량 8% 의 초경합금이다.
공작물은 두께 10mm 코발트 함량 8% 의 초경합금이다. 가공전원은 90V, 30A 의단방향펄스 전원이 쓰였으며 220x103 pF 용량의 콘덴서가 사용되었다. 가공조건은 Table 1 과 같으며, 그 결과로 가공 중에는 Fig.
스테인리스 스틸은 얇은 두께에서도 변형이 거의 없으며 실버페이스트는 전기전도성이 좋고 방전가공 중에 물에 녹지 않으면서 가공 후에는 아세톤과 같은 유기용제로 쉽게 제거가 가능하다. 가공조건은 Table 1 의 일반적인 가공조건과 같고 가공액 또한 일반적으로 사용되는 수돗물을 사용하였다. 커버플레이트 부착 실험 결과 Fig.
사용하였다. 공작물은 두께 10mm 코발트 함량 8% 의 초경합금이다. 가공전원은 90V, 30A 의단방향펄스 전원이 쓰였으며 220x103 pF 용량의 콘덴서가 사용되었다.
수돗물은 각종 첨가제와 대기 중의 기체가 전기화학적 반응이 가능한 이온의 형태로 녹아있어서 비저항이 낮지만, 탈이온수는 이러한 이온들이 상당수 제거된 순수(純水)에 가까운 물이므로 비저항이 높다. 전극은 황동과 구리를 각각 사용하였고, 가공액을 제외한 모든 가공 조건은 Table 1과 동일하게 유지하였다. Fig.
10과 같이 공작물 표면에 커 버플레이트(cover plate)를 부착한 후 가공을 수행하였다.커버플레이트는 Table 4 에 보인 바와 같이 0.1 mm 두께의 스테인리스 스틸(stainless steel)을 사용하였으며 실버페이스트를 이용하여 공작물 표면에 부착하였다.스테인리스 스틸은 얇은 두께에서도 변형이 거의 없으며 실버페이스트는 전기전도성이 좋고 방전가공 중에 물에 녹지 않으면서 가공 후에는 아세톤과 같은 유기용제로 쉽게 제거가 가능하다.

성능/효과

' 이에 다이아몬드 디스크를 사용한 연삭 가공 (Diamond wheel grinding) 이나 방전가공 (Electrical discharge machining, EDM)등이 초경합금가공에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 화학적비접촉식 특수가공방법인 전해가공(Electrochemical machining, ECM)을 통한 초경 합금의 가공법도 연구되고 있다.2 그러나 연삭가공으로는 복잡한 형상을 제작하는 것이 불가능하고 초단펄스 전해가공은 가공속도가 느리며 가공이 불안정하다는 단점을 지니고 있다.
우선 흔히 사용되는 전극재질인 황동과 구리에 대한 비교실험을 수행하였다. 그 결과 구리를 사용한 경우, 전극마모와 가공시간이 줄어드는 실험결과를 확인할 수 있었다. 전해부식을 제거하기 위해 가공액으로 비저항이 높은 탈이온수를 사용한 경우에는 전해부식 영역을 급격히 감소시킬 수 있었으나 가공 시간과 전극마모가 늘어나는 단점이 있었다.
이렇게 제작된 스타트 홀을 와이어 방전가공에 사용하여 표면손상이 없는 프레임 금형을 제작 할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 커버플레이트 부착 방법은 기존 방전드릴링기의 시스템 변경 없이 그대로 적용이 가능할 뿐, 만 아니라 가공특성에 악영향을 미치지 않아 일선 현장에 바로 적용이 가능하다고 사료된다.

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