TL;DR

스탬프 가공된 금속 부품을 청소하는 것은 도금, 용접 또는 도장과 같은 원자재 가공과 마감 공정 사이의 간극을 해소해 주는 중요한 제조 공정입니다. 일반적으로 이 공정은 다음 세 가지 주요 방법 중 하나에 의존합니다: 수용성 세정 (극성 오염물질 제거를 위해 물과 세제를 사용), 증기 탈지 (중유 및 복잡한 형상의 오염물질 제거를 위해 용제 사용), 또는 초음파 세척 (정밀한 요구 사항을 위해 캐비테이션 활용). 성공 여부는 특정 오염물질 제거, 적절한 헹굼을 통한 재부착 방지, 번개 녹이나 얼룩 방지를 위한 완전한 건조로 구성되는 "세척-헹굼-건조" 사이클에 달려 있습니다.

방법의 선택은 오염물질 유형(석유 기반 대 수용성), 부품의 형상(봉합 홀 대 평면) 및 후속 공정 요구사항에 따라 결정됩니다. 부품을 효과적으로 청소하지 못하면 용접 기공, 접착 실패, 조립 거부 등의 비용이 많이 드는 결함으로 이어질 수 있습니다.

더러운 부품의 높은 비용: 하류 공정에 미치는 영향

정밀 제조에서는 '시각적으로 깨끗함'이 거의 충분히 깨끗하다고 볼 수 없습니다. 스탬핑 부품은 프레스에서 나올 때 드로잉 루브리케이트, 미세한 금속 가루, 산화물, 공장 내 먼지로 덮여 있습니다. 이러한 오염물질이 표면에 남아 있으면, 이후 공정의 전반적인 품질을 저하시키는 장벽층으로 작용합니다. 공정 엔지니어에게 부적절한 세정의 비용은 폐기율과 보증 청구 건수로 측정됩니다.

잔류 오염물의 영향은 구체적이며 심각합니다:

• 용접 실패: 오일 잔류물은 용접 중 기화되어 기공과 약한 접합 부위를 유발합니다. 금속 미세 가루는 구조적 무결성을 해치는 포함물질을 생성할 수 있습니다.
• 도금 및 코팅의 박리: 이차코팅, 분말 코팅, 전기 도금과 같은 공정의 경우, 표면은 화학적으로 활성 상태여야 합니다. 잔류 계면활성제나 오일은 접착을 방해하여 벗겨짐, 물집 형성, 또는 '피쉬아이' 결함을 유발합니다.
• 조립 문제: 자동 조립 공정에서 입자 오염은 정밀한 허용오차를 가진 메커니즘 내에서 마찰이나 작동 불량을 유발할 수 있습니다.

중요성이 높은 산업 분야에서는 엄격한 청결 기준을 적용합니다. 예를 들어, 자동차 스탬핑 전문 기업인 소이 메탈 테크놀로지 은 신속한 프로토타이핑부터 대량 생산에 이르기까지 철저한 품질 관리 절차를 통합하여 부품이 조립 라인에 도달하기 전에 IATF 16949와 같은 글로벌 OEM 표준을 충족하도록 보장합니다. 이러한 포괄적인 접근 방식은 세척이 단순한 최종 세정 작업이 아니라 품질 게이트임을 강조합니다.

오염물질 및 기재의 식별

효과적인 세척은 '유사한 것이 유사한 것을 용해시킨다'는 원칙에서 시작됩니다. 엔지니어는 올바른 세정제를 선택하기 위해 오염물질을 분류해야 합니다. 물 기반 세정제를 적절한 유화제 없이 중질 석유 그리스에 사용하는 것과 같은 부적합한 조합은 부품을 단지 젖게 만들 뿐 진정한 의미의 '청결' 상태로 만들지 못합니다.

오염물질 분류

극성 오염물질 (무기물): 이에는 염류, 금속 산화물, 레이저 스케일, 수용성 냉각제 등이 포함되며, 이들은 주로 수용액 시스템 물은 극성 용매이기 때문에 염류를 자연스럽게 용해하며, 세제의 도움을 받아 무기 오염물을 제거하기 때문입니다.

비극성 오염물질(유기물): 이들은 석유 기반의 스탬핑 오일, 왁스, 그리스 및 녹 방지제를 포함합니다. 이러한 소수성 오염물질은 물을 밀어냅니다. 이들은 용제 세정(증기 탈지) 또는 특정 계면활성제와 유화제를 풍부하게 첨가한 수용성 시스템에 의해 가장 효과적으로 제거됩니다.

기재 민감성

금속 자체가 세정제의 pH와 강도를 결정합니다. 스테인리스 스틸과 연강은 일반적으로 강도가 높아 고온의 알칼리 세척에도 견딜 수 있습니다. 그러나 알루미늄과 같은 연질 금속은 반응성이 높습니다. 고pH 알칼리 세정제는 알루미늄을 부식시켜 검게 변색시키거나 치수 정밀도를 해칠 수 있습니다. 이러한 재료의 경우 중성 pH 세정제 또는 억제제가 첨가된 알칼리 용액이 필수적입니다. 알루미늄, 아연, 마그네슘 는 반응성이 있습니다. 고pH 알칼리 세정제는 알루미늄을 부식시켜 검게 변색시키거나 치수 정밀도를 해칠 수 있습니다. 이러한 재료의 경우 중성 pH 세정제 또는 억제제가 첨가된 알칼리 용액이 필수적입니다.

방법 1: 수용성 세정 시스템

수용성 세정은 일반 산업 세척에서 가장 흔한 방법입니다. 이는 일련의 조합을 기반으로 합니다. 시간, 온도, 기계적 작용, 화학 (TACT) 토양을 제거하기 위해서요. 이 과정은 일반적으로 물에 기반한 세정제로 침몰하거나 스프레이 세척을 포함하고 닦아 건조합니다.

작동 방식

수분 시스템에서는 세정제가 물의 표면 긴장을 낮추어 부분을 젖게 합니다. 표면활성제 는 기름 을 발효 시키고, 그 기름 을 미셀로 함락 시키고, 그 기름 을 씻어낼 수 있게 한다. 스프레이 노즐, 조동 또는 회전으로 제공되는 기계적 작용은 금속 얇은 부분과 가게 먼지와 같은 미세먼지를 물리적으로 제거합니다.

장단점

• 장점: 극지 토양과 미세먼지를 제거하는 데 탁월합니다. 환경적으로 적합합니다 (위험한 대기 오염 물질이 없습니다.) 일반적으로 화학 비용이 낮습니다.
• 단점: 높은 에너지 소비 (열수 및 건조 부품); 플래시 즉시 건조되지 않으면 물이 갇힌 맹공을 청소하는 데 어려움이 있습니다. 폐수 처리 요구 사항

수성 시스템은 평면 부품, 대량 생산 라인 및 수용성 오염물질 제거에 이상적입니다. 그러나 '건조 문제'가 큰 과제입니다. 헴(hem)이나 틈새가 있는 복잡한 스탬프 부품의 경우 물이 고여 다음 공정에 도달하기 전에 부식이 발생할 수 있습니다.

방법 2: 증기 탈지(용제 세척)

증기 탈지는 복잡한 형상, 맹공(blind hole), 또는 중유 기반의 석유류를 가진 부품에 가장 적합한 방법입니다. 이 방식은 물 대신 용제(일반적으로 불소계 유체 또는 변형 알코올)를 사용하며, 폐쇄 순환 시스템 내에서 진행됩니다. 이 과정에서 용제는 끓어오르며 증기를 생성하고, 냉각된 부품 표면에 응축되어 오염물질을 용해한 후 함께 떨어져 나갑니다.

응축 사이클

냉각된 금속 부품이 증기 영역에 들어가면 뜨거운 용제 증기가 즉시 부품 표면에 응축됩니다. 이 순수한 증류 용제는 접촉하는 순간 기름과 그리스를 녹입니다. 용제는 낮은 표면 장력을 가지기 때문에 (물의 표면장력인 72 다인/센티미터 대비 일반적으로 20 다인/센티미터 미만)으로, 물이 닿지 않는 조밀한 틈새, 나사 구멍 및 점용접된 이음매까지 깊숙이 침투합니다.

진공 탈지

첨단 시스템은 맹구멍 내부의 공기를 제거하기 위해 진공 기술을 사용하여 용제를 모든 공극에 강제로 주입합니다. 이를 통해 가장 정교한 스탬프 가공 디자인에서도 100% 표면 접촉이 보장됩니다. 이후 진공 건조 과정에서 낮은 온도에서 용제를 끓어 없애 부품을 완전히 건조시킵니다.

장단점

• 장점: 복잡한 형상의 우수한 세척; 즉시 건조(녹 발생 위험 없음); 소형 설치 공간; '원스텝' 세척/세척수행/건조; 중유 및 왁스 제거에 효과적.
• 단점: 초기 설비 비용이 높음; 화학물질 취급 관련 규제 (다만 현대의 용제는 기존의 nPB나 TCE보다 훨씬 안전함).

방법 3: 초음파 및 침지 세척

미세 입자나 끈적한 막을 제거하기 위해 정밀 세척이 필요한 부품의 경우, 초음파 세척 수용성 또는 용제 기반 시스템에 추가됩니다. 이 방법은 고주파 음파를 사용하여 액체 내에서 캐비테이션 기포를 생성합니다.

공동현상의 힘

트랜스듀서는 수백만 개의 미세한 진공 버블을 생성하는 음파(일반적으로 25kHz에서 80kHz 사이)를 발생시킵니다. 이러한 버블이 금속 표면에 부딪혀 붕괴될 때, 국소적으로 매우 강력한 에너지를 발생시키며(미세 수준에서 최대 약 5,538°C 및 최대 약 345bar의 압력) 이 세정 작용은 표면 결함, 맹공, 내부 나사 등에 있는 오염물질을 제거합니다.

주파수 선택:

• 25kHz: 큰 버블과 강력한 세정 효과. 엔진 블록과 같은 중량의 단단한 부품에 가장 적합.
• 40kHz: 업계 표준. 일반적인 프레스 성형 부품에 균형 잡힌 세정 효과.
• 80kHz 이상: 미세한 버블과 부드러운 세정. 정밀 전자기기, 연성 금속 또는 아람금보다 작은 입자를 제거할 때 가장 적합.

공정 제어: 헹굼, 건조 및 검증

세정제는 오염물을 들어올리지만, 어 이를 제거합니다. 프레스 성형 공정에서 흔히 발생하는 고장 모드는 '드래그아웃(drag-out)'으로, 오염된 세정제가 부품 표면에 말라서 잔류물이 남는 현상입니다. 이를 방지하기 위해 연속적으로 더 깨끗한 물이 공급되는 다단계 헹굼 시스템(cascade rinse system)을 사용하는 것이 표준적인 방법입니다.

건조의 중요성

건조는 수동적인 과정이 아니라 능동적인 공정 제어입니다. 수용성 시스템의 경우, 에어나이프(air knives) 평면 위의 물을 전단력으로 제거하며, 진공 건조기(vacuum dryers) 는 복잡한 형상의 부품에서 틈새에 갇힌 물을 끓여서 제거하기 위해 필요합니다. 건조가 불완전하면 얼룩과 부식이 발생할 수 있습니다. 증기 탈지 시스템은 휘발성 용매를 사용하여 잔류물 없이 신속하게 증발시키므로 이러한 문제를 본질적으로 해결합니다.

검증 방법

어떻게 해서 청정도를 확인할 수 있을까요? 검증은 요구되는 청정도 수준에 따라 달라집니다:

• 물 흐름 테스트: 간단한 작업장 테스트입니다. 물이 부품 표면에 균일하게 막을 이루어 붙어 있으면(막이 형성되면) 깨끗한 것입니다. 물이 뭉쳐서 방울지면, 기름 성분이 남아 있는 것입니다.
• 다인 펜(Dyne Pens): 특정 표면 장력의 액체를 담은 마커입니다. 잉크가 젖은 상태로 유지되면 표면 에너지가 높은 것이며(깨끗함), 잉크가 수축하거나 방울지면(뭉치면) 해당 에너지 수준보다 낮은 표면(오염됨)임을 의미합니다.
• 화이트 글러브 / 닦기 테스트: 거친 입자 존재 여부를 육안으로 점검합니다.

청소 방법을 오염물질과 기판에 맞추고, 세척 및 건조 사이클을 철저히 관리함으로써 제조업체는 스탬프 가공된 금속 부품이 실제 사용 조건에서도 완전히 준비되었음을 보장할 수 있습니다.