철판 절단가공방법의 종류 - 샤링/ 플라즈마/ 레이저가공/ 워터젯/ 와이어컷팅

철판이나 비철금속을 절단하는 방식에는 다양한 방법이 있는데요. 일반적으로 절단기계나 공구에 따라 샤링, 플라즈마절단, 레이저가공, 워터젯, 와이어컷팅 등으로 나뉘어집니다. 오늘은 절단가공방법과 각 가공방식에따른 장단점에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 샤링 (Shearing)

샤링은 철판을 원하는 사이즈로 절단하는 가장 기본적인 가공 방법입니다. 일반적인 철판사이즈 4'*8'(1219*2438)을 샤링기에 넣어 원하는 사이즈로 철판의 폭이나 길이방향으로 절단만 할때 많이 사용하던 가공법입니다.


2. 플라즈마절단 (Plasma cutting)

플라즈마는 고온의 열로 절단하며, 철판이나 스텐레스를 주로 가공하며 보통 20mm 이상의 두께를 절단하는데 많이 사용됩니다. 에어나 산소를 이용하여 절단하기때문에 에어플라즈마 혹은 산소플라즈마라고도 부릅니다. 플라즈마는 철판 절단 후 이바리가 많이 발생해 2차가공(후속가공)이 필수입니다. 따라서 공차의 개념을 적용하기가 어렵습니다. 상대적으로 가공비는 저렴한 편에 속한다는 장점이 있습니다.


3. 레이저가공 (Laser cutting)

레이저가공은 빛을 고밀도로 집중시켜 철, 스테인리스를 녹여서 가공하는 방법입니다. 컴퓨터를 이용해 도면대로 레이저빔이 움직이면서 원하는 형상을 가공할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 샤링처럼 절단의 개념이 아니라, 보다 정교한 작업이 가능합니다. 일반철 기준으로 20mm(20T) 이하의 철판에 가공이 가능하며, 허용공차는 0.1~0.3mm로 우수한 편이며, 비교적 가공비가 저렴하고 가공시 소음이 없고 빠르다는 장점이 있습니다.

얇은 철판의 경우 열변형으로 인해 휘거나 뒤틀림 현상이 발생하며, 알루미늄이나 동, 금형에 많이 사용되는 SKD11종 재질은 가공이 불가능하다는 단점이 있습니다. 아주 정밀하고 정교한 부품의 경우에는 적합하지 않으나 일반적인 제관품(Rack) 제작시에 많이 사용되는 편리한 가공방식입니다. 가공 특징으로 두꺼운 철판에 작은 홀 가공은 불가능하다는 점이 있습니다. 예를들어 10T철판에 10파이보다 작은 홀 가공은 불가능하며 거의 1:1 수준이라보시면 됩니다. 20T철판에는 최소 20파이 이상의 홀가공이 가능


4. 워터젯 가공 (Waterjet cutting)

워터젯은 물을 이용해 초고압으로 쏘아서 절단하는 방법입니다. 원리는 수압(물의압력)을 4,000Bar까지 만들어내는 초고압펌프를 이용해서 미세한 노즐로 분사시켜 소재를 가공하는 방식입니다. 철을 비롯해 비철금속, 합성수지, 유리, 세라믹등 거의 모든 재질에 대해 가공이 가능합니다. 최대 두께 300mm(300T) 까지 가공이 가능하며, 공차는 0.1mm 이하 수준입니다. 열을 이용한 방법이 아니기때문에 가공후 소재에 열변형이 없으며, 먼지나 쇳가루같은 분진의 발생도 없고, 이바리가 없어 후가공이 필요없다는 장점이 있습니다.
레이저 가공보다 정밀하지만 가공비는 다소 비싼편이며, 작업시간이 다소 느리다는 단점이 있습니다.


5. 와이어컷팅 (Wire cutting)

와이어가공은 가는 WIRE를 이용하여 가공하는 방식으로 일반 공작기계로 가공하기 힘든 미세가공이나 복잡한 형상가공에 유리합니다. 공차 0.002mm 이하로 아주 높은 정밀도를 보이고 있으며, 열처리제품이나 초경제품가공도 가능하기때문에 금형제작에 많이 활용되는 가공법입니다. 또한 절단면의 각도도 변경할수 있기때문에 프레스금형 가공에 필수로 들어가는 가공법입니다. 가공시 소음이나 변형이 적다는 장점이 있지만, 가공시간이 다소 느리고 금속이 아닌제품은 가공이 불가능하다는 단점이 있습니다. 또한 사용되는 Wire가격이 고가이기때문에 가공비가 매우 비쌉니다. 와이어컷팅의 가공특징으로는 와이어가 상/하로 물려있기때문에 소재(철판)의 중간지점부터 가공하기가 어렵다는 것입니다. 즉 철판을 가로질러서 원하는지점으로 이동 후 가공을 하거나 드릴로 구멍을내서 중간지점부터 가공을 해야합니다.


이상 철판 절단가공방법 다섯가지를 알아보았는데요. 크게 차이점을 보면 샤링을 제외한 나머지 가공방식은 원하는 형상으로 가공이 가능하다는 점입니다. 샤링을 제외한 네가지의 가공방식을 비교해보면 보다 정밀한 작업은 플라즈마 < 레이저 < 워터젯 < 와이어 순이며, 가격또한 이 순서로 높아집니다. 필요한 부품이 얼마나 정교한 부품이냐에 따라 가공방식을 결정하는 것이 비용적인면에서 더욱 유리하므로, 가공방식 선정에 많은 도움되셨으면 좋겠습니다.