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복합재료 (CFRP)의 구멍 뚫기 가공기술

전문가 제언: ○ 요사이 탄소섬유 혹은 아라미드(aramid)섬유를 수지(樹脂) 중에 함유시켜 강도를 향상시킨 복합재료가 공업제품의 소재로 사용되어왔다. 특히 탄소섬유 강화수지(Carbon fiber reinforced plastics, 이후 CFRP로 표기한다)는 알루미늄 합금과 비교해서 비중이 약1/2, 인장강도 약 10배와 비강도(인장강도/비중)에 우수한 재료이고, 경량화가 절실히 요망되고 있는 항공기 기체나 고속 운동하는 로봇 팔의 구조재료로 이용되고 있다.

○ CFRP 적층체(CFRP laminates)는, 기계적 특성이 금속재료와 크게 다르고, 더욱더 각층의 탄소섬유의 방향이 다른 것에 따라 현저한 이방성(異方性)을 가지는 재료이다. 경제적으로 고정밀도의 구멍 뚫기 가공을 실현하기 위해서는 사용공구의 선정은 물론이거니와 이에 해당하는 연구가 필요하다.

○ 복합재료는 각종 기계부품, 우주항공 산업, 자동차의 내장재와 구조재, 건축구조물, 선박재료, 스포츠용품 등 다방면에서 유용하게 사용되어지고 있다. 복합재료는 여러 가지의 대체 재료로서 타 산업에 비하여 활용의 가치가 높다. 그러나 기계가공분야에서는 가공의 어려움으로 인하여 활용도가 미흡한 상태이다.

○ CFRP 적층체를 구멍 뚫기 가공할 때에 직면하는 문제와 그 대책에 관하여 해설했지만, 초음파 뒤틀림 진동절삭은 직경 3mm의 구멍 뚫기 가공에 있어서 구멍직경의 치수정밀도의 향상, 드릴 공구수명의 연장 또 구멍내면에 크레타가 발생하는 것을 억제하는 효과가 현저하다는 것이 확인되었다.

○ 구멍가공을 한 입구 쪽의 형상은 대체로 양호하나 출구 쪽에서는 심한 내부표면 박리현상이 일어나고 공구마모가 진행되기 전에는 유동형의 칩이 생성되었고 칩은 공구의 심한마모로 인하여 분진가루처럼 변한다. 이글은 복합재료의 가공기술을 잘 연구 관찰하여 기계가공의 어려움을 극복하고 다양한 용도에 활용하기위해 관련업계나 연구자들에게 참고자료가 될 것으로 생각된다.

저자: Yagishita, Hukuzo
자료유형: 학술정보