설계시 가공법을 선정하는 것에 대해서

재료와 가공은 불가분의 관계이다. 광물, 광석 및 기름은 깨끗하고 사용이 가능한 공학적 재료로 가공된다.

그것들은 제품이 되기 위해 마감 및 접합되어 각종 부품으로 만들어진다.

가공법의 선정을 위한 전략은 재료를 선정하는 것과 병행된다. 역할이 불가하는 것들을 제외하고, 가능한 것들에 대한 평가 (가능하면 저가로 가능한 것을 파악해야), 그리고 우수한 대상의 자료를 분석하는 것이다. 

 

가공의 많은 기술적 특징은 수치적 혹은 비수치적인 자료로 설명이 될 수 있다. 

즉 생산될 수 있는 부품의 크기나 조정이 가능한 표면 마감, 더욱 중요한 선정이 가능한 재료의 종류와 군, 만들 수 있는 형태이다.

 

이러한 것들의 제약은 선정과정에 고려되어야 하고, 설계의 요구조건들을 맞추기 위한 몇 가지 가공법도 고려된다.

모든 것에는 또 다른 측면도 있다. 가공과 관련된 재료자체의 물성 변화이다. 당연히 재료는 형상화,접합 혹은 마감 전에 물성을 가지고 있고, 가공에 따라 강도 등의 물성이 좋아질 수도 있다. 하지만 가공함에 따라 기공, 균열 및 결함이 생긴다.

혹은 미세구조의 변화로 물성에 악영향을 줄 수도 있다. 

 

 

 

설계시 가공법 선정 전략

가공법에는 크게 3가지, 즉 형상화, 접합 및 마감의 넓은 군이 있다. 재료선정에 필요한 전략 공정은 원래 설계 혹은 존재하는 것의 재정의와 관계없이 설계에 요구되는 조건을 제약 및 목적에 맞게 변화시키는 것이다. 최적을 위한 제약은 선정하기 위해 사용되고, 목적은 구별하기 위해서 원하는 재료의 목록을 만드는 것으로 마지막은 최종선정을 위한 자료를 찾는 것이다.

 

해석

부품의 성능은 재료 및 형상의 처음 선정에 의해 결정된다. 이 선정은 가공법의 선정을 제한하는데 영향을 미친다. 2가지 형태의 제한을 생각하는 것이 좋다. 먼저 기술적으로 역할을 할 수가 있는 가공법인가? 또 충분히 제한을 생각할 수 있는 품질인가?이다. 하나의 기술적 제한은 모든 가공방법들에 적용된다.

 

또한 재료와 가공은 상호 호환성이 있다. 형상화, 접합 및 마감공정의 선정 시 미치는 영향은 다르긴 하지만, 역시 형상도 일반적인 제한요소이다.

결함을 피하고 얻을 수 있는 재료의 물성을 달성하고, 정밀도 및 표면 마감을 포함하는 것들이 품질이다.

가공법의 일반적 목적은 가격을 낮추는 것이다. 자유변수는 크게 가공법의 선택 및 가공조건(예로 온도, 가공속도 등) 들이다. 

 

선별

재료에 적용되는 것 같이 해석은 가공속성의 제한이 된다. 제한요소를 충족하지 못한 제거공정, 선별과정이 여기에 적용된다. 일부 가공의 속성은 단순한 수치적 영역, 즉 가공시에 다룰 수 있는 부품의 크기 및 질량, 달성될 수 있는 정밀도 혹은 반듯한 표면이다. 

 

순위 매김

기억해야 할 것으로 선별은 특정적인 목적을 기초로 한다. 선별과정에서 가장 분명한 목표는 가격을 최소화하는 것이다. 일반적으로 두 가지 추구하는 것 사이에 조정이 있으나, 어떤 극한 응용인 경우에는 가격에 관계없이 질을 극대화하는 목적으로 대치되기도 한다.

 

자료화

선별과 순위매김은 다루기 어려운 사항(예로 부식 거동)들과 적절히 타협되지 않는다. 그들은 충분한 자료 탐구로 가장 잘 해결된다. 이것은 역시 가공방법에도 같이 적용된다. 공정을 수십 년간 다룬 숙련공들이 이러한 정보를 가지고 있고, 조급히 과학적 설명을 거부하는 문제를 파악하는 거의 신비스러운 능력을 가지고 있다.

 

하지만 오늘날 평생 직업은 없다. 숙련공의 움직이며 지식도 같이 가져간다. 따라서 전문성의 설계 지침서, 사례 연구 혹은 파손분석 등의 편집물에서 쉽게 얻을 수 있다. 가장 중요한 기술적 전문성은 생산성 및 품질과 관련된 것이다. 모든 기계는 잘 작동되고, 고품질의 제품을 생산하기 위해 최적의 가동조건을 가지고 있다. 이러한 가동조건을 맞추지 못하면 과다한 기공, 균열 혹은 잔류응력 등의 결함을 만든다. 따라서 폐기물이 되고 생산성은 떨어진다.

 

만약 소비자에게 전가되면 조기파손되는 불량품이 된다. 동시에 재료의 물성은 미세구조에 영향을 주므로 다양한 가공의 과정에 달려있다. 가공법의 선택은 형상을 만드는 것 이외에도 물성 결정의 요소로 선택되어야 한다. 따라서 설계에 있어 어떠한 가공이 좋고 나쁨의 지식 및 정보는 대단히 중요하다.