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미소공 함침 기술로 주조 부품의 성능 향상

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2017-02-27 (월) 09:52 조회 : 549

미소공 함침 기술로 주조 부품의 성능 향상

 

메인.jpg

<헨켈 록타이트 자동 신속 함침 장비>
(사진제공: Henkel)

 

헨켈이 주조 부품의 공기구멍, 침공, 수축 등 각종 다공성 결함을 자동적으로 완전히 보수하는 자동 함침(含浸) 솔루션을 출시한다. 함침은 묽은 액체를 정상적인 압력이나 강화된 압력을 가해 주조 부품의 미소공을 메워서 액체를 굳히고 중합하여 미소공으로 인해 유발되는 부품의 누출을 막는 기술이다.

 

<편집자 주>

 

‘헨켈 록타이트’(Henkel Loctite) 함침제

 

‘헨켈 록타이트’(Henkel Loctite) 함침제에는 열경화성과 탈산소(oxygen-weary) 수지 등 두 가지 형태의 메타크릴산염 수지가 있다. ‘레지놀(Resinol) 90R’, ‘레지놀 90C’, 레지놀 88’은 모두 열경화성 함침제이고 이들 중 ‘레지놀 90R’은 헨켈의 재사용 가능한 수지 신제품이다.

 

‘레지놀 RTC’와 ‘플레실(Fleseal) 5100’은 탈산소 제품으로 이 중 ‘플레실5100’은 전자 부품에 생긴 미소공을 막기 위해 특별히 개발된 것이다. ‘레지놀 90R’은 물 보다 밀도가 낮기 때문에 세척수로부터 분리시킬 수 있다. ‘레지놀 90R’로 함침하면 수지의 85~90%가 물에 씻겨 나갔다가 재사용되기 때문에 함침제를 크게 절약할 수 있게 된다.

 

한편, ‘레지놀 90R’은 재사용이 되지 않는 열경화성 수지에 비해 물 소비를 40% 줄일 수 있어서 하수 처리 비용을 그만큼 절감할 수 있다. 현재 모든 헨켈 록타이트 함침 서비스 센터(Henkel Loctite Impregnation Service Center)에서 주조물 함침 서비스에 재사용 가능한 ‘레지놀 90R’ 수지를 사용하고 있다.
 
함침 공정

 

그래프1에서 보는 바와 같이 일체형 함침에는 진공 압력을 통한 함침이 가장 널리 사용되고 가장 효과적인 방법이다. 압력을 이용한 함침은 편의상 정상적인 압력을 가해 처리할 수 있다.


부품을 진공 함침 탱크에 넣고 공기와 미립자를 제거하기 위해 먼저 탱크를 진공상태로 만든다. 이 공정을 건식 진공 단계라고 하는데 이때 압력은 보통 80mbar이하로 낮춘다.


건식 진공 상태를 5~10분 동안 유지한 다음 탱크를 함침제로 채우고 진공 상태를 다시 5~10분 동안 유지하는 습식 진공 단계를 거친다. 이는 함침제 안에 있는 공기를 제거하여 공기가 용해된 함침제가 주조 부품의 미소공 속으로 침투하여 함침제가 응고될 때 밀봉 효과에 영향을 줄 수 있는 공기 구멍을 형성하는 것을 막기 위한 것이다.


습식 진공 상태를 유지한 다음에는 탱크에 압력을 가해 함침제가 미소공 안으로 들어가도록 한다. 보통 기압을 0.5Mpa로 올린 다음 5~10분 간 유지한다.
이 단계에서 압력은 반드시 가해야 하는 것은 아니다. 정상적인 기압 상태에서 5~10분 동안 함침하는 것도 무방하다. 부품 표면이나 미소공 속에 남아 있는 잔류 함침제는 원심력으로 분리하고 씻어 낸다. 마지막으로 부품을 90°C의 물속에 10~20분 동안 담가서 함침제가 미소공 속에서 응고되게 한다.

 

그래프1.jpg

< 진공 압력 함침 공정도>
(사진제공: Henkel)

 

함침 장비

 

헨켈 록타이트 함침 공정에는 독자적으로 개발한 자동 신속 함침 장비(그래프2)를 사용한다. 이 장비는 진공 탱크(하부는 수지 탱크), 담그는(dripping) 탱크, 세정 탱크, 헹구는 탱크, 응고 탱크 및 재사용 탱크로 구성되어 있다.


재사용 장치는 세정 탱크에 연결되어 있어서 세정한 물이 그 장치와 탱크 사이에서 순환된다. 함침 공정은 액체의 수준, 압력, 온도 및 밸브 스위치 등을 포함한 모든 공정을 동태적으로 보여주는 터치 스크린이 있는 프로그램 가능 논리 제어장치(PLC)를 통해 제어된다.


부품 바스켓은 로봇 팔을 이용해 탱크 사이를 자유자재로 옮길 수 있다. 전체 함침 공정은 사람 없이 무인 처리된다. 헨켈의 자동 신속 함침 장비는 일반적인 슬롯방식 장비(slotted equipment)에 비해 더욱 일관성 있는 함침 품질을 보장하고 처리 속도를 시간 당 5개 바스켓까지 높일 수 있다.

 

함침 품질

 

함침 품질은 밀봉 비율, 함침제의 잔류물 및 범핑 크루즈(bumping cruise), 부식, 산화 얼룩 같은 물리적 손상 등 세 가지 측면에서 평가한다.


함침 기술은 큰 구멍에서는 수지가, 특히 응고되는 과정에서 흘러 나가기 때문에 큰 구멍을 제외한 미소공 만을 밀봉한다. 따라서 밀봉 효과를 판단하는 데는 부품에 있는 미소공의 크기가 매우 중요하다. 특정 공정과 함침제의 경우 미소공의 길이가 길고 직경이 짧으면 짧을수록 미소공을 메우는 시간이 더 오래 걸린다. 이론적으로 헨켈의 함침 수지와 공정은 직경이 최대 0.25mm되는 미소공을 밀봉할 수 있다.


함침의 품질은 함침제, 함침 공정 및 함침 장비와 밀접한 관계가 있다. 높은 밀봉 비율을 확보하기 위해서는 함침제의 품질을 정기적으로 점검해야 한다. 헨켈 록타이트 함침 서비스 센터에서는 양호한 품질을 보장하기 위해 중합 시간, 밀도 및 점성을 관찰한다.


만일 부품의 나사(screw-thread)나 기타 막힌 구멍에 있는 수지 잔류물이 완전히 헹궈지지 않으면 수지가 굳어진 후에는 제거하기 어려워서 후속 주조나 처리에 지장을 준다.


부품의 위치 설정, 헹구는 방법 및 시간, 세정수의 품질, 원심력 등 모든 것이 최종 세정 효과에 영향을 미친다. 오목한 표면과 막힌 구멍을 아래 방향이나 밖으로 향하게 놓으면 원심력 처리 과정에서 액체(수지)를 분리 제거하는데 도움이 될 것이다.

 

세정탱크와 응고탱크 관리

 

또한 세정 탱크와 응고 탱크의 물을 정기적으로 갈아 주고, 헹구는 시간과 횟수를 늘리며 원심 시간과 회전 속도를 높이면 세정 효과를 향상시킬 수 있다.


헨켈 록타이트 함침 공정은 각 탱크별 처리 과정을 거친 다음에 원심력으로 처리하여 함침제 잔류물과 수분을 제거하도록 디자인되었다. 또 헹구는 탱크의 물을 모니터링 하여 물을 정기적으로 교체하고 탱크 벽을 청소하게 한다. 매주 수지 분리 시험을 실시하여 세정 탱크 안에 있는 물과 수지의 함량을 검사한다.


만일 물위의 수지 층이 물의 12% 이상이 되면 세정 효과를 높이기 위해 수지 제거 작업을 실시해야 한다.


주조 부품은 함침 과정에서 물로 헹구거나 고온으로 응고할 때 산화하거나 부식되기 쉽기 때문에 세정 탱크와 응고 탱크에 항산화 물질과 방부제를 첨가하여 산화와 부식으로 인한 얼룩이 지지 않도록 해야 한다.


헨켈의 함침 시스템은 첨단 수지를 활용하여 품질의 안전성과 비할 데 없이 우수한 밀봉 성능을 보장한다. 헨켈의 효과적인 함침 솔루션은 고객사들이 수지의 낭비, 에너지 비용 및 처리 시간을 줄여서 지속 가능성을 더욱 높일 수 있게 한다.


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