[공학설계] 신소재프로세스 설계 예시 - 사다리

소개글

[공학설계] 신소재프로세스 설계 예시 - 사다리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1)제품의 재료 선정
(2)재료의 추출
(3)제품의 제조
(4)가공 전반의 공정 설계
(5)제조 가공 변수
(6)대량 생산용과 주문 생산용

본문내용

를 때 밟는 부분이 되는 가로모양의 대를 여러 개 만들어야 한다. 따라서 주형의 모양은 평평한 모양에 길게 움푹 들어가 있는 모양이어야 한다.
③알루미늄 녹이기 주형이 제작 되었다면 주형에 부을 재료인 알루미늄을 녹여야 한다. 알루미늄의 녹는점은 660.4℃이므로 비교적 쉽게 녹일 수 있다.
④압력에 의해 melt를 주형에 주입
일반적으로 주입은 다이캐스트 주조기를 사용하여 공기압 ·수압 ·유압 등에 의해 주입하여 냉각 응고시키는 과정이다. 여기서는 피스톤의 압력으로 melt를 주입시키도록 한다. mold가 여러 개 있으면 한 번의 피스톤 왕복운동에 의해 많은 개수의 제품이 생산되므로 mold를 여러 개 만들어서 하나의 피스톤에 연결시키도록 한다. 연속적인 피스톤의 왕복운동으로 melt가 주입되면 대량으로 빨리 생산이 가능해진다.
⑤주입 후 처리
사출물은 잔류 열응력을 많이 갖고 있어 시간이 경과함에 따라 계속 변형하므로 이를 막기 위해서 또는 강도를 향상시키기 위해 열처리를 한다.
⑥Rolling
열처리를 마친 사출물은 긴 대 형태의 모양을 지니고 있을 것이다. 이 대 모양을 용접하기 쉽고 사용하기 편리한 형태(겹쳐져서 이동시 길이를 줄일 수 있는 형태)로 만들기 위해서 Rolling과정을 거친다.
옆의 그림은 H-beam을 만드는 Rolling공정의 예시이다. 이와 같이 다이캐스트 공정에서 만들어진 긴 대 형태의 모양을 몇 단계의 Rolling공정을 거치면 우리가 원하는 모양의 낱개의 부품을 얻을 수 있다.
그림7. Rolling
⑦용접과 표면처리
우리가 얻은 낱개의 부품들을 이어 주는 용접 과정을 거쳐야 한다. 용접 과정을 거치면(빨간색 동그라미 부분) 전체적인 모양의 사다리를 얻을 수 있게 된다. 이 과정에서 매끄럽지 않은 끝 부분들은 마감 공정을 통 그림8. 완성된 사다리
해서 매끄럽게 만들어 줄 수 있다.
(5)제조, 가공 변수
알루미늄을 재료로 하여 사다리를 만드는 전반적인 공정을 살펴보았다. 이 공정에는 몇 가지 주의해야 할 점과 고려해 주어야 할 변수들이 있다.
①윤활제 사용
윤활제가 부족하면 mold에 melt가 달라붙게 된다. mold를 철로 하게 되면 melt가 달라붙는 현상이 덜 하지만 그래도 윤활제를 이용하여 mold로부터 쉽게 분리 될 수 있도록 한다. Casting 제품을 mold에서 분리해 낼 때 분리 시 제품이 뒤틀림 또는 굽힘, 변형이 생기지 않도록 충분한 수의 ejector pin을 사용한다. (ejector pin: 주로 사출 금형에서 완성된 제품을 밀어낼 때 쓰이는 핀)
②알루미늄의 산화피막
산화 피막이란 화학 반응으로 금속의 표면에 생기는 산화물의 얇은 막을 말하며 단단하고 다공질이어서 금속의 수명을 길게 한다. 즉 산화물이 외부의 부식을 막아주는 역할을 한다. 알루미늄 같은 경우 특히 대단히 활성적이라서 공기에 노출되면 자연적으로 산화피막이 만들어 집니다. 사다리의 경우 산화피막이 생성되어 내식성, 내마모성, 절연성 등이 향상되어 더 오래 사용할 수 있으며 녹슬지 않게 할 수 있다.
③melt의 주입속도(기공 방지)
유동속도 너무 낮으면 미리 응고가 되고 너무 빠르면 난류로 공기가 혼입되어 불순물이 생기거나 기공이 생기게 된다. 따라서 공정할 때 유동 속도를 적당히 조절해 주어야 하며 여기서는 25mm/s의 속도로 용융된 알루미늄을 mold에 주입시켜 준다.
④성형 온도
사출물이 잔류 열응력에 의해서 변형이 일어나지 않게 하기 위해서 열처리를 해준다. 이때 온도는 250~300˚C로 해준다.
(6)대량 생산용과 주문 생산용
사다리의 생산에 있어서는 대량 생산과 주문생산이 굳이 따로 나뉘지 않는다. 원래 사다리를 만드는 공정은 비교적 대량 생산이 용이한 편이고 또한 사다리를 만드는 재료인 알루미늄이 가격도 저렴하고 튼튼한 등 사다리를 만드는데 가장 이상적인 재료이기 때문이다. 다만 사다리를 주문 생산을 한다는 관점은 일반적인 모양의 H자 형의 사다리가 아니라 나선형, A자, 도배 우마형 사다리 등의 특수한 모양의 사다리를 일컫는다.
그림9. 나선형 사다리 A형 사다리 도배 우마형 사다리
따라서 사다리의 경우에는 대량 생산용과 주문 생산이 저가와 고가품으로 나누어 지는 것이 아니라 비슷한 공정 과정을 거쳐 Rolling과정 또는 용접과정에 차이를 두고서 공정이 설계된다. 예를 들어 나선형 사다리의 경우 H-beam형태의 긴 막대가 아니라 Rolling공정을 거칠 때 원하는 만큼 Bending 시켜주면 된다.

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