Surface Integrity(표면 무결성)
표면 무결성은 완성된 하드웨어의 표면 또는 표면에 존재하는 모든 조건을 설명하는 모든 요소의 합입니다. 표면 무결성에는 지형 특성과 표면층 특성의 두 가지 측면이 있습니다. 지형은 표면 거칠기, 물결 모양, 형태 오류 및 결함으로 구성됩니다. 가공을 통해 변경할 수 있는 표면층 특성은 소성 변형, 잔류응력, 균열, 경도, 과노화, 상변화, 재결정, 입자 간 공격 및 수소 취성 입니다. 가공과 같은 전통적인 제조 공정이 사용될 때 표면층은 국소적인 소성 변형을 유지합니다. 이 두 가지 측면을 다음과 같이 설명할 수도 있습니다. 첫 번째는 공작물의 최외곽 층의 거칠기, 평평함 또는 질감을 설명을 설명하는 표면 지형입니다. 즉, 환경과의 인터페이스라고 할 수 있습니다. 두 번째는 베이스 금속 또는 매트릭스 물질과 관련하여 표면 아래의 변경된 층의 성질을 설명하는 표면 야금입니다. 공작물 재료의 물성들에 제조 공정 미치는 영향에 대한 평가입니다.
표면 무결성의 첫 번째 요소인 표면 지형은 공작물의 외각 층의 기하학적 모형, 그것의 질감, 외부환경과의 접촉상태 등과 연관이 있습니다. 두 번째 요소인 표면 야금은 프로세스가 가시표면 아래에 미치는 많은 영향들에 우선적으로 연관되어 있습니다. 표면의 특성들은 다양한 층들과 영역(zone)에서 발생합니다. 화학, 열, 전기, 기계적인 에너지로 인해 변화가 야기될 수 있고 물질의 물리적, 야금성의 물성들에 영향을 줄 수 있습니다.
AMZ는 균열(carck), 소성변형(plastic deformation), 경도변형(hardness alternation), 잔류응력(residual stresses), 금속변형(metallurgical transformations), 재결정(recrystallization), 입자 간 공격(intergranular attack, IGA), 선택적 에치(selective etch), 열 영향 지역(heat affected zone, HAZ) 들로 정의될 수 있습니다. AMZ(Altered Material Zones)의 표면 아래는 다음과 같은 주요 에너지 모드(mode)들로 정리할 수 있습니다.
1.Mechanical
-Plastic deformations, Tears and laps, Hardness alterations, Cracks (macroscopic & microscopic), Residual stress, Processing inclusions introduced, Fatigue strength changes
2.Metallurgical
-Transformation of phases, Grain size and shape, Precipitate size and distribution
, Foreign inclusions in material, Twinning,Recrystallization
3.Chemical
-Intergranular attack (IGA), lntergranular corrosion (IGC), lntergranular oxidation (IGO), Contamination,Embrittlement, Pits or selective etch, Corrosion, Stress corrosion
4.Thermal
-Heat affected zone (HAZ), Recast or redeposited material, Resolidified material
5.Electrical
-Conductivity change, Magnetic change
다음으로는 표면 무결성에 영향을 주는 요인인 공정에 대해서 설명해 보겠습니다. 표면 무결성에 영향을 미치는 공정은 기존공정, 비전통적 공정 및 마감 처리의 세 가지 등급으로 편리하게 분류할 수 있습니다.
전통적인 공정은 공구가 공작물 표면과 접촉하는 공정으로 정의되고 그 예로는 연삭, 터닝 및 가공을 들 수 있습니다. 이러한 공정은 둔한 공구, 너무 높은 이송 속도, 부적절한 절삭유 또는 윤활 또는 잘못된 연삭 휠 경도와 같은 부적절한 매개 변수를 사용하는 경우 표면 무결성을 손상시킵니다.
비전통적인 프로세스는 공구가 공작물과 접촉하지 않는 프로세스로 정의됩니다. 이러한 유형의 공정의 예로는 EDM, 전기 화학 가공 및 화학밀링이 있습니다. 이러한 공정은 공정 제어 방식에 따라 다른 표면 무결성을 생성합니다. 예를 들어 응력이 없는 표면, 재용융된 표면 또는 과도한 표면 조도를 남길 수 있습니다.
마무리 처리는 전통적인 공정과 비전통적인 프로세스에 의해 부여된 표면 마무리를 무효화하거나 표면 무결성을 향상시키는 프로세스로 정의됩니다. 예를 들어, 압축 잔류 응력은 피닝 또는 롤러 버니싱을 통해 향상될 수 있거나 EDMing에 의해 남겨진 재캐스트층은 화학 밀링을 통해 제거될 수 있습니다.
마무리 처리는 다양한 방식으로 공작물 표면에 영향을 줄 수 있습니다. 스크래치, 모공, 버, 플래시 또는 흠과 같은 결함을 청소하거나 제거하는 것이 좋습니다. 다른 프로세스는 매끄러움, 질감 또는 색상을 개선하여 표면 모양을 개선하거나 수정해야합니다. 또한 내식성, 내마모성, 마찰을 줄일 수 있습니다. 코팅은 고가의 또는 희소한 재료를 덜 비싼 기본 재료에 도금 하는데 사용될 수 있는 다른 유형의 마무리 처리입니다.
또한 제조 공정에는 공작물, 공구, 공작기계, 환경 및 공정 변수의 5가지 주요변수가 있습니다. 이러한 모든 변수는 다음을 생성하여 공작물의 표면 무결성에 영향을 줄 수 있습니다.