TL;DR

센서 하우징 금속 스탬핑 정밀한 전자 부품을 위한 내구성 있는 밀봉 보호 외함을 제작하기 위해 주로 딥 드로우 기법을 사용하는 고정밀 제조 공정입니다. 가공 또는 플라스틱 성형과 달리, 이 방법은 전자기 간섭(EMI) 차폐 성능이 뛰어나며, 강한 충격 저항성을 제공하고 대량 생산 시 비용 효율적인 확장이 가능합니다. 엔지니어와 조달 관리자는 자동차, 의료, 산업용 등 열악한 환경에서도 밀봉 무결성을 보장하면서 엄격한 공차(보통 ±0.001인치 이내)를 유지할 수 있어 딥 드로우 금속 하우징을 선호합니다.

딥 드로우 스탬핑: 센서 하우징의 산업 표준

원통형 또는 상자 형태의 센서 외함의 경우, 딥 드로잉 스탬핑 기존의 가공 방식보다 효율성과 구조적 완전성 측면에서 우월하여 주요 제조 공법으로 자리 잡았습니다. 이 공정은 펀치의 기계적 작용에 의해 금속 블랭크를 성형 다이 안으로 방사상으로 당기는 것입니다. '딥 드로잉(deep drawing)'이라는 용어는 일반적으로 성형된 부품의 깊이가 그 지름을 초과할 때 적용됩니다.

딥 드로잉의 주요 기술적 장점은 이음매 없는 단일 조각 부품을 생성할 수 있다는 점입니다. 용접된 튜브나 다중 부품 조립체와 달리 딥 드로잉 방식으로 제작된 하우징은 습기나 가스가 누출될 수 있는 틈이나 이음매가 없어, 압력이 가해지거나 수중에서 작동하는 센서에 매우 중요합니다. 표준 다이(Standard Die)는 딥 드로잉 스탬핑 공법이 대량 생산에 이상적이라고 언급하며, 재료 낭비를 크게 줄이고 2차 조립 공정을 없애므로 선반 가공이나 CNC 가공에 비해 단위당 비용이 낮아진다고 설명합니다.

기계적으로 이 공정은 재료를 가공 경화시켜 최종 부품의 구조적 강성을 높이는 경우가 많습니다. 이를 통해 제조업체는 내구성을 희생하지 않으면서도 더 얇은 게이지 소재를 사용할 수 있어 무게 대비 강도 비율을 최적화할 수 있습니다. 이는 항공우주 및 자동차 센서 응용 분야에서 중요한 고려 사항입니다.

재료 선택: 보호성과 성형성의 균형

올바른 합금을 선택하는 것은 센서 성능을 보장하기 위한 첫 번째 단계입니다. 재료는 파열 없이 딥 드로우 공정을 견딜 수 있도록 성형성과 환경 보호 특성을 균형 있게 갖춰야 합니다.

스테인리스강 (304 대 316L)

스테인리스강은 높은 경도와 변형 저항성 덕분에 센서 하우징에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다. CN스탬핑은 스테인리스강의 부식 저항성을 강조합니다 주된 이점으로 간주되지만, 비철금속에 비해 열 방산 성능이 낮다는 점이 지적됩니다. 등급 304는 일반 산업용으로 업계 표준이며, 뛰어난 성형성을 제공합니다. 해양 또는 의료 응용 분야의 경우 염화물 및 피팅에 대한 우수한 내식성 덕분에 등급 316L이 선호되며, 염수 환경에서 하우징이 열화되지 않도록 보장합니다.

비철금속 옵션: 알루미늄 및 구리

열 방산 또는 특정 자기적 특성이 요구되는 응용 분야의 경우 비철금속이 사용됩니다:

• 알류미늄: 뛰어난 열 전도성과 경량성을 제공하여 항공우주 센서에 적합합니다. 그러나 부식 저항성을 확보하기 위해 세심한 양극산화 처리가 필요합니다.
• 구리 및 청동: 전기 전도성과 자연스러운 EMI 차폐 특성으로 인해 자주 선택되지만, 산화를 방지하기 위해 도금(니켈 또는 금)이 필요할 수 있습니다.

왜 금속을 사용할까요? 플라스틱 하우징에 대한 반론

플라스틱 사출 성형은 저렴하지만, 종종 중요한 센서 응용 분야가 요구하는 엄격한 기준을 충족시키지 못합니다. 금속과 플라스틱 중 선택은 일반적으로 세 가지 요소인 차폐 성능, 충격 저항성 및 열 안정성에 달려 있습니다.

전자기 간섭(EMI) 차폐: 전자 센서는 점점 더 무선 신호와 전기 흐름으로 가득 찬 '잡음이 많은' 환경에 도입되고 있습니다. 헨리는 금속 하우징이 자연스럽게 패러데이 케이지 역할을 하여 외부의 전자기 간섭으로부터 내부 부품을 보호함으로써 데이터 측정값의 왜곡을 방지한다고 강조합니다. 플라스틱 하우징은 유사한 효과를 얻기 위해 비싼 전도성 코팅이 필요합니다.

물리적 내구성: 금속 하우징은 우수한 충격 저항성을 제공합니다. 자동차 엔진 실내 응용 분야나 산업용 기계의 경우, 센서는 지속적인 진동과 잔해로 인한 충격을 끊없이 받습니다. 금속 스탬프 하우징은 이러한 힘 하에서 구조적 무결성과 치수 정확성을 유지하지만, 플라스틱은 시간이 지나면 균열이 생기거나, 변형되거나, 특히 자외선 또는 극심한 온도 사이클에 노출될 경우 취성화될 수 있습니다.

제조성 최적화를 위한 핵심 설계 지침

금속 스탬핑의 이점을 최대한 활용하기 위해 엔지니어는 제조 공정을 고려하여 설계해야 합니다(제조를 위한 설계, DFM). 이러한 규칙을 따르면 드로잉 과정 중 발생할 수 있는 주름이나 파열과 같은 일반적인 결함을 방지할 수 있습니다.

• 코너 반경: 날카로운 모서리는 피해야 합니다. 컵의 바닥과 플랜지 부분의 곡률 반경은 재료 두께의 최소 4~8배 이상이어야 합니다. 여유한 곡률 반경은 응력 집중을 줄이며, 금속이 부드럽게 흐르도록 도와줍니다.
• 벽 두께 균일성: 딥 드로잉은 자연스럽게 벽 두께의 감소를 초래합니다. 설계 시 이러한 변화를 고려해야 하며, 일반적으로 주요 스트레치 지점에서 두께가 10~15% 정도 감소할 수 있음을 허용해야 합니다.
• 드래프트 각도: 모든 스탬프 부품에 반드시 필요한 것은 아니지만, 약간의 드래프트 각도를 포함하면 다이에서 부품을 더 쉽게 탈형할 수 있어 공구 수명을 연장하고 스크래치 자국을 줄일 수 있습니다.
• 2차 가공: 다음에서 언급한 바와 같이 Precipart , 복잡한 센서 하우징은 종종 2차 마감 작업을 필요로 합니다. 여기에는 스테인리스강 표면의 철 성분을 제거하기 위한 패시베이션 처리나 납땜성 및 접촉 저항성을 향상시키기 위한 귀금속 도금이 포함될 수 있습니다.

품질 보증 및 대량 생산 확장성

자율주행 및 사물인터넷(IoT) 기술에 의해 주도되는 센서 시장은 무결점 제조를 요구합니다. 정밀도는 절대적으로 필수적이며, 하우징은 종종 맞물리는 커넥터 및 씰과의 완벽한 조립을 위해 ±0.001인치라는 매우 엄격한 공차를 충족해야 합니다.

이러한 일관성을 대규모로 달성하기 위해서는 첨단 공구와 엄격한 품질 관리가 필요합니다. 제조업체들은 실시간으로 치수를 검증하기 위해 다이 내 센서 및 광학 검사 시스템을 활용합니다. 자동차 산업과 같은 핵심 분야의 경우, 공급업체들은 종종 자동차 공급망에서 품질 관리를 규정하는 IATF 16949 표준을 준수해야 합니다.

시제품 제작과 양산 사이의 갭을 해소하려는 제조업체들에게는 역량 있는 공급업체와의 협력이 필수적입니다. 샤오이 메탈 테크놀로지의 포괄적인 스탬핑 솔루션 이러한 역량을 보여주는 사례로는 IATF 16949 인증 정밀 기술과 최대 600톤의 프레스 성능을 활용하여 글로벌 완성차 제조사(OEM) 기준을 충족하는 핵심 자동차 부품을 생산하는 것을 들 수 있습니다.

궁극적으로 센서의 신뢰성은 그 센서 하우징의 품질만큼이나 중요합니다. 딥 드로우 금속 스탬핑 기술을 활용함으로써 엔지니어들은 가장 혹독한 운용 환경에서도 견딜 수 있는 강력하고 이음매 없으며 차폐된 외함으로 장치를 보호할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

1. 센서 하우징 제작 시 심발 스탬핑 공법이 가공보다 가지는 장점은 무엇인가요?

심발 스탬핑은 고량산 생산에서 블록 상태의 재료를 절삭하여 제거하는 가공 방식에 비해 재료 낭비가 거의 없기 때문에 훨씬 비용 효율적입니다. 또한 심발 성형은 연속적인 결정립 구조를 가진 이음매 없는 부품을 생성하여 우수한 강도를 제공하며, 용접되거나 조립된 하우징에서 발생할 수 있는 누출 경로를 제거할 수 있습니다.

3. 스탬프 가공된 센서 하우징에 도금 처리를 통한 맞춤 제작이 가능한가요?

네, 금속 스탬프 부품은 성능 향상을 위해 자주 도금 처리됩니다. 일반적인 처리 방법로는 내식성을 위한 니켈 도금, 전기 전도성을 위한 금 도금, 납땜 용이성을 위한 은 도금 등이 있습니다. 이러한 표면 처리를 통해 구리나 황동 같은 표준 기반 금속이라도 화학적으로 공격적인 환경이나 전기적으로 민감한 환경에서도 효과적으로 작동할 수 있습니다.

5. 수중 센서 하우징에 가장 적합한 금속은 무엇인가요?

스테인리스강 316L은 일반적으로 수중 또는 해양 센서 하우징에 가장 적합한 소재입니다. 몰리브덴을 포함하고 있어 염화물 환경(바닷물)에서 발생하는 피팅 부식 및 틈새 부식에 뛰어난 내성을 제공하며, 기밀 봉합의 장기적 완전성을 보장합니다.