TL;DR

브레이크 백킹 플레이트 스탬핑은 브레이크 패드의 구조적 강철 기반을 제작하는 정밀 제조 공정입니다. 이 공정은 일반적으로 400~1,000톤 범위의 고톤수 프레스를 사용하여 강철 코일을 전단력과 열 피로에 견딜 수 있는 강성 플레이트로 성형합니다. 업계에서는 두 가지 주요 방법을 사용합니다. 일반 스탬핑 은 표준 부품에 대해 속도와 비용 효율성을 제공하며, 정밀 블랭킹 정밀 블랭킹은 복잡하고 고성능이 요구되는 응용 분야에 대해 우수한 엣지 품질과 평탄도(±0.0005인치에 이르는 공차)를 제공합니다.

기본 성형을 넘어서 현대의 백킹 플레이트 제조 공정은 기계식 고정 시스템과 같은 중요한 안전 기능을 통합합니다 (NRS)를 스탬핑 공정에 직접 통합하여 마찰재의 박리 현상을 방지합니다. 소음 없는 제동을 위한 완벽한 평탄도 확보 여부에서부터 "녹 부풀림(rust jacking)"을 방지하기 위한 아연도금 코팅 적용에 이르기까지, 스탬핑 품질은 최종 브레이크 패드의 안전성과 수명을 직접적으로 결정합니다.

제조 공정: 코일에서 부품까지

브레이크 백킹 플레이트의 여정은 프레스에 들어가기 훨씬 이전부터 시작됩니다. 이 과정은 철강 원자재를 수천 번의 제동 사이클을 견딜 수 있는 안전 핵심 부품으로 변환하기 위해 정밀하게 설계된 일련의 작업 절차입니다.

1. 재료 준비 및 공급

생산은 고강도 열간 압연 또는 냉간 압연 강판 코일로 시작되며, 일반적으로 차량 용도에 따라 두께가 2mm에서 6mm 사이를 변동합니다(중형 상용차의 경우 최대 12mm까지 필요할 수 있음). 이러한 코일은 스트레이티너/레벨러를 통해 공급되어 코일 세트 및 내부 응력을 제거하고 다이 진입 전 재료가 완전히 평탄해지도록 합니다. 평탄도는 필수 조건이며, 여기서 발생하는 미세한 휨도 최종 조립 시 브레이크 소음(NVH)으로 이어질 수 있습니다.

2. 스탬핑 공정

이 중요한 단계에서 강판 스트립이 고톤수 프레스—보통 연속 다이 장치 또는 전용 트랜스퍼 프레스—로 들어갑니다. 이 과정에서 플레이트의 형상이 결정됩니다. 프레스는 한 번의 스트로크로 여러 가지 작업을 수행합니다:

• 블랭킹(blanking): 플레이트 외곽선 절단
• 피어싱: 캘리퍼 핀 또는 센서용 구멍 가공
• 성형(포밍): 버팀 클립 또는 고정 패턴과 같은 특징 성형

대량 생산과 엔지니어링 정밀도 사이의 균형을 추구하는 제조업체의 경우, 다음과 같은 협력 업체가 소이 메탈 테크놀로지 최대 600톤의 프레스를 활용하여 IATF 16949 인증 부품을 공급합니다. 이들의 역량은 신속한 시제품 제작(최소 50개 부품)에서부터 대량 생산까지 폭넓게 커버하며, 복잡한 형상의 부품도 글로벌 OEM 기준을 충족시킬 수 있도록 보장합니다.

3. 2차 가공 및 마감 처리

판재가 프레스를 통과한 후, 표면 준비 상태를 확보하기 위해 2차 가공이 진행됩니다. 일반적으로 다음이 포함됩니다 샷 블레이딩 접착제 결합을 위한 표면 거칠기 처리(기계적 고정 방식을 사용하지 않을 경우) 및 용수철 탈각 처리 샤프트(shims)를 손상시키거나 조립 중 부상 위험이 있는 날카로운 모서리를 제거하기 위한 작업입니다. 마지막으로, 판재는 세척되며 아연 도금 또는 흑색 산화피막과 같은 내식 코팅 처리를 받는 경우가 많습니다.

정밀 다이 커팅(Fine Blanking) vs 일반 스탬핑(Conventional Stamping)

엔지니어와 구매 관리자에게 정밀 다이 커팅과 일반 스탬핑 중 선택하는 것은 공급망에서 가장 중요한 기술적 결정입니다. 두 공정 모두 금속을 절단하지만, 그 작동 원리와 결과물은 근본적으로 다릅니다.

일반 스탬핑

기존의 스탬핑 방식에서는 펀치가 금속에 충격을 가하여 재료 두께의 약 1/3 정도를 전단한 후 나머지 부분이 파열되거나 '절단'되는 방식입니다. 이로 인해 일반적으로 경사진 형태의 특징적인 거친 가장자리와 '다이 브레이크' 영역이 남게 됩니다. 일반적인 용도에는 효율적이고 비용 효과적이지만, 정밀한 캘리퍼스 맞춤을 위해 완전히 매끄러운 가장자리가 필요한 경우 보통 2차 연마 또는 쉐이빙 공정이 추가로 필요합니다.

정밀 블랭킹

정밀 다이 커팅(Fine blanking)은 3단 작동 프레스를 사용하는 냉간 압출 공정입니다. 이 공정은 아래로 작용하는 펀치력, 하부에서 상향 작용하는 반대압력, 그리고 절단 전 소재를 단단히 고정하는 'V-링' 가압력을 포함하여 세 가지 별개의 힘을 적용합니다. 이를 통해 소재가 펀치로부터 벗어나는 현상이 방지되어 균열 없이 전체적으로 전단된 매끄럽고 수직인 가장자리를 얻을 수 있습니다.

기계적 고정 시스템(NRS) 대 접착 결합

백플레이트의 가장 중요한 기능 중 하나는 마찰재(브레이크 패드 블록)를 단단히 고정하는 것이다. 과거에는 접착제를 사용했으나, 현대 엔지니어링에서는 기계식 고정 시스템(MRS) 을 선호하는 경우가 많으며, 이는 일반적으로 NRS(Nucap Retention System)라는 상품명으로 불린다.

접착제의 실패

전통적인 브레이크 패드는 마찰재를 강판에 결합하기 위해 열경화성 접착제를 사용한다. 처음에는 효과적이지만, 이 결합은 두 가지 주요 고장 모드에 취약하다:

1. 열 전단: 극심한 제동 온도는 접착제의 화학 결합을 약화시켜 하중이 클 때 패드가 전단 파손되는 원인이 된다.
2. 녹 부풀음(Rust Jacking): 부식성 환경에서 강판에 녹이 생기고 이 녹이 접착제 사이로 스며들어 아래에 녹이 팽창하면서(강철보다 더 큰 부피를 차지하므로) 마찰재를 강판에서 물리적으로 들뜨게 하여 박리와 치명적인 고장을 유발한다.

기계적 해결 방법

기계적 고정은 백킹 플레이트의 표면에 수백 개의 미세한 양방향 스틸 핀을 직접 천공하는 방식입니다. 성형 공정 중 마찰 재료가 이 핀 주위와 아래로 흘러들어가면서 경화되어 견고하게 맞물린 복합 구조를 형성합니다. 이는 열이나 화학 물질로도 파손할 수 없는 물리적 결합을 만들어냅니다.

다음과 함께 적용될 때 도금강철 , 기계적 고정은 부풀음(rust jacking) 현상을 완전히 제거합니다. 접착층이 없기 때문에 마찰 재료가 마지막 1밀리미터까지 남아 있을 때까지도 결합력이 유지되어 브레이크 패드의 안전한 사용 수명이 크게 연장됩니다.

재료 사양 및 품질 기준

브레이크 백킹 플레이트의 완전성은 전적으로 원자재의 품질에 달려 있습니다. 제조사들은 일반적으로 인장 강도와 연성을 충족하는 특정 등급의 열간 압연 강철을 사용하며, 그 예로 SAPH440 또는 Q235 등이 있습니다.

주요 결함 방지

스탬핑 공정의 품질 관리는 현장에서 고장을 유발할 수 있는 미세 결함을 식별하고 제거하는 데 중점을 둡니다.

• 다이 롤: 스탬프 처리된 엣지 상부 표면에 형성되는 오목한 부분. 과도한 다이 롤은 브레이크 쉼(Shim)의 유효 접촉 면적을 줄여 소음 문제를 일으킬 수 있습니다.
• 버러: 절단면 가장자리의 날카로운 돌기. 0.2mm를 초과하는 버(Burr)는 캘리퍼스의 삐걱임 방지 클립에 간섭을 일으켜 패드가 제대로 되돌아가지 못하게 하며 드래그를 유발할 수 있습니다.
• 파열 영역: 기존 스탬핑 공정에서 깊은 균열이 발생하면 제동 시 반복 응력 하에서 균열이 확산될 수 있습니다.

신뢰성을 보장하기 위해 최상위 제조업체는 플레이트에 철저한 테스트를 실시합니다. 여기에는 염수 분무 시험 (코팅의 부식 저항성을 검증하기 위한) 및 전단 시험 (마찰재와 플레이트를 분리하는 데 필요한 힘을 측정하기 위한)이 포함됩니다. 일반적으로 표준 전단 강도 요구 사양은 급정지 상황에서도 안전성을 확보하기 위해 4~5MPa를 초과해야 합니다.

안전을 위한 엔지니어링 정밀도

브레이크 베어킹 플레이트의 제조는 단순한 금속 펀칭 이상의 의미를 가진다. 이는 미크론과 금속학의 분야이다. 비용 효율적인 일반 스탬핑 공법을 사용하든, 정밀 블랭킹의 외과 수술 같은 정밀도를 적용하든 목표는 동일하다. 즉, 차량의 브레이크 시스템에 견고하고 변형되지 않는 기반을 제공하는 것이다. 차량이 점점 무거워지고(특히 EV에서) 조용해짐에 따라, 더 엄격한 허용오차와 우수한 평면도, 그리고 실패하지 않는 기계적 고정 시스템을 갖춘 베어킹 플레이트에 대한 요구는 더욱 증가할 것이다. 구매자와 엔지니어에게 이러한 핵심 기술들을 이해하는 것은 도로에서의 안전성과 성능을 보장하는 첫걸음이다.

자주 묻는 질문

1. 베어킹 플레이트가 부식으로 뚫리게 되면 어떻게 되나요?

백플레이트가 심하게 부식되면 '러스트 재킹(rust jacking)'이 발생할 수 있으며, 이는 녹층이 팽창하여 마찰재를 강판에서 분리(탈선)시키게 됩니다. 이로 인해 심한 소음과 진동이 발생하며, 마찰 블록이 완전히 떨어질 경우 제동력 상실로 이어질 수도 있습니다. 아연도금된 플레이트와 기계적 고정 시스템은 이러한 고장을 방지하기 위해 특별히 설계되었습니다.

2. OEM 브레이크 부품에 정밀 프레싱(fine blanking) 방식이 선호되는 이유는 무엇인가요?

정밀 프레싱(fine blanking)은 기존 장비 제조업체(OEM)에서 선호하는 방식으로, 후속 가공 없이도 우수한 평탄도와 100% 매끄럽고 전단된 가장자리를 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다. 이를 통해 브레이크 캘리퍼 내부에서 정확한 맞춤이 가능해져 진동 및 소음(NVH)을 최소화할 수 있으며, 이는 신차 품질 기준에서 매우 중요합니다.

3. 기계적 고정용 훅(mechanical retention hooks)은 모든 종류의 마찰재와 함께 사용할 수 있나요?

예, 기계적 고정 후크는 세미메탈릭, 세라믹 및 유기 화합물 등 대부분의 마찰 재료와 호환됩니다. 마찰재는 프레스 성형 및 가황 과정에서 후크 위로 직접 성형되어 패드의 화학 조성에 관계없이 영구적인 물리적 결합을 형성합니다.