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숏피닝기술의 현황과 전망

전문가 제언: ○ 숏피닝(shot peening)은 입경이 수십㎛～수㎜인 경질금속이나 세라믹을 투사장치로 가속하여 피가공품에 충돌시키는 냉간가공법의 일종으로서 표면경화, 피로강도의 향상, 표면거칠기의 균일화, 내마모성의 향상 등에 효과가 있어 스프링, 기어, 금형, 공구 등을 비롯하여 자동차부품, 항공기부품, 기타 기계부품 등에 널리 이용되고 있다.

○ 입경이 0.2㎜ 이하인 미립숏을 투사시키는 미립자 숏피닝법(FPP : Fine Particle Peening)은 통상의 숏피닝법에 비하여 다양한 기능을 갖는다. 예를 들면 목적하는 표면품질에 대응하여 FPP에 의한 단독가공, 입경 또는 형상이 다른 숏과의 복합가공 등이 실용화되고 있다. 또 침탄 담금질, 질화처리, 고주파 담금질 등과 같은 표면개질 처리를 받은 재료에 FPP를 실시하면 숏피닝 효과가 비약적으로 향상된다.

○ 최근 숏피닝이 새롭게 주목되고 있는 것은 강가공 효과에 의한 초미세결정립의 생성이 가능한 점 때문이다. 즉 금속재료에 통상의 가공한계를 초월하는 초강가공을 실시하면 서브미크론 내지 나노미터 수준의 초미세 결정립이 생성되며 이러한 현상은 숏피닝을 비롯하여 드릴가공, 마찰가공, 절삭가공 등의 기계가공을 받는 재료의 표층에서도 확인되고 있다. 일례로 공석강을 장시간 숏피닝하면 탄화물의 분해와 페라이트의 미세화가 일어나 표층에서 입경 20㎚의 등축 나노결정립이 생성되어 피로강도가 증가함이 실험적으로 입증되고 있다.

○ 강가공을 받는 재료의 표층에서 모재와는 조직과 기계적 특성이 다른 가공변질층이 생성되는 현상은 오래 전부터 알려져 왔으나 이의 공업적 응용은 주로 표면경화, 표면거칠기의 개선 등에 한정되어 왔다. 결정립 미세화의 수단으로서 강가공의 유용성이 숏피닝 기술의 중요성에 대한 관심을 부각시키고 있다. 기존의 숏피닝 장치와 기술을 개량하는 조작만으로도 새로운 재료특성의 창출과 응용이 실현될 것으로 기대된다.

저자: Katsuji Tosha
자료유형: 학술정보