조직적 공정 - 공정 계보

공정은 재료의 형태를 갖추는 것, 접합시키는 것 또는 마무리 손질을 하는 것이다. 주조, 주입주형, 용해용접 그리고 전기적인 연마들이 모두 공정들이며 그 종류에는 수백 가지가 있다. 공정에서는 공정하는 데 드는 과잉비용이 발생하기 전에 디자인의 초기단계에서 올바른 공정순서를 선택하는 것이 중요하다. 주어진 구성요소를 위한 선택은 만들려는 물질과 그것의 형태, 치수, 정확도, 그리고 얼마나 많이 만들어지는지에 좌우된다. 간단히 말해서 이것은 요구조건이다.

공정 순서

 

 

재료의 선택은 공정의 선택을 제한한다. 고분자는 주형을 할 수가 있지만 다른 재료들은 그럴 수 없다. 즉 고분자와 같이 연성을 지닌 재료들은 단조,압연,인발이 되지만 취성을 지닌 재료들은 반드시 다른 방법으로 형태를 갖추게 해야 한다. 적당한 온도에서, 낮은 점도를 지닌 액체로 녹는 재료들은 주조가 될 수 있다. 그러나 그렇지 못한 재료들은 다른 방법에 의해서 제조되어야 한다. 만들고자 하는 형태 역시 공정의 선택에 영향을 준다. 가느다란 형태들은 주조가 아닌 압연이나 인발을 통해서 쉽게 만들 수 있다. 공동의 형태들은 단조에 의해서 만들어질 수 없으나 주조나 주형에 의해 만들어진다.

 

분류 공정들

 

처음 공정들은 형태를 만드는 공정이다. 주조, 주형,소성, 분말법, 급속변형, 복합물을 만드는 법을 포함하는 특별한 방법이다. 2차 공정들은 형태나 물성들을 변화시킨다. 여기에는 소위 '기계변형'이라는 것이 보이는데 그것은 이미 형태를 갖춘 외형에 특성을 첨가시킨다. 그리고 '열처리'라는 공정은 표면이나 벌크특성을 강화시킨다. 그 아래로는 접합이라는 공정이 나오고, 끝으로는 표면처리 공정이다.

 

공정에 관한 정보를 조직화시키기 위해서 우리는 주어진 각각의 공정단계인 재료를 위해서 사용되는 계층적 분류를 필요로 한다. 공정영역은 형태, 접합 그리고 표면처리로 이루어진 3개의 군을 가지고 있다. 형태 군의 분류는 주조, 변형, 주형 등이 있다. 이들 중 하나인 주형은 다시 그것의 구성체인 회전주형, 송풍 주형, 주입 주형 등을 보여 주기 위해 나뉜다. 각각의 공정은 각각의 특징을 바탕으로 구분되며 그 특징들은 아래와 같다.

다룰 수 있는 재료들, 만들수 있는 재료들, 그것들의 크기, 정확도 그리고 경제적인 1회분 크기(가장 경제적으로 만들 수 있는 단위체의 개수)가 바로 그것이다.

 

다른 두가지군은 부분적으로 나뉜다. 거기에는 3가지의 다양한 분류의 접합공정이 있다. 접착제, 용접 그리고 지퍼가 바로 그것이다. 각각의 구성체는 각각의 특징을 가지고 있다. 첫 번째 공정들을 접합시킬 수 있는 재료들이다. 여기에 하중이 가해지는 접합부의 기하학적 배열과 그 방법, 접합부가 분해될 수 있는 또는 분해될 수 없는 조건으로서 방수성의 그리고 전기전도성이 중요하다. 

 

마무리 공정 군에 포함되는 분류의 일부인 코팅은 그것의 구성체의 일부로 나눠진다. 이러한 마무리 공정을 하는 이유는 가치를 높이기 위해 재료를 단단하게 하거나 보호하거나 표면을 장식하는 것으로 가격을 상승시킨다. 접합을 함으로써 코팅된 재료는 중요한 특징을 지니지만 다른 것들은 다시 달라진다.

 

공정 - 물성 상호작용

 

공정은 물성을 바꿀 수 있다. 만약 당신이 금속을 망치질 한다면(단조) 금속은 더 단단해질 것이고 만약 당신이 금속에 열처리를 한다면(풀림) 다시 연하게 될 것이다. 만약 플라스틱 가방의 재료인 폴리에틸렌이 섬유로 지어진다면 그것의 강도는 5의 요소로부터 증가될 것이다. 연하고 신축성이 있는 고무는 어렵게 만들어지며 경화되면 깨지게 된다.

독특한 방법으로 생성된 열처리 유리는 총알을 견딜만한 충분히 강한 저항을 줄 수 있다(방탄유리) 그리고 강화된 에폭시-탄소-섬유와 같은 복합체는 그것은 중요한 공정을 거치기 전에는 합성수지의 비누와 섬유의 다방이었으며 모든 공정을 거치기까지 유용한 물성을 가지지 못하였다.

 

 

접합도 물성을 바꿀 수있다. 용접은 부분적인 용융과 마주하는 부위들의 접합을 위한 재결정화를 포함한다. 용접부위는 접합으로부터 먼 재료의 물성과 다른 좀 더 나쁜 물성을 가진다고 예상한다. 반대로 표면 처리는 일반적으로 물성을 증진시키려 선택된다. 전기도금은 부식저항력을 증진시키며 탄화처리는 마모를 증진시킨다. 공정-물성 상호작용은 많은 챕터 안에 나타나 있어 다시 배울 것이다.