기술분석 사례[정밀가공, 와이어컷 가공, 방전가공, 초정밀부품, 기계가공, 정밀부품제작, 금형하자]

[파인트리]

와이어컷 방전가공으로 정밀하게 만드는 경우에 하자가 발생하는 경우가 생기며 이에 대한 분석 사례를 알아보겠습니다.

의뢰된 사건의 제품인 방전가공에 의한 금형 칼날을 확인하여 보면, 꽉끼인 암칼날과 숫칼날을 분리시키는 것도 쉬운일이 아니며 끼이고 칼날끝이 부딪혀 변형손상부위가 있어서 부위별로 치수가 달라진 상태를 보임.

추가로 제작한 칼날에 대해서 암칼날과 숫칼날을 측정하여 보면, 암칼날 부위가 숫칼날보다 직경이 같거나 작은 경우가 나타나므로 조립이 불가능한 상태라고 볼 수 있음.

특히 암칼날의 치수가 숫칼날과 같거나 부족한 상태가 나타나며, 숫칼날과 암칼날이 조립되어 가공생산하게 되면 칼날이 끼이거나 조립공차에 따라서 칼날이 조금만 센터를 벗어나도 칼날이 부딪히게 될 것임.

제작하여 납품한 암수칼날은 협의에 의해서 제작 납품되었다고 하나 이 때문에 칼날로서의 제역할을 할 수 없는 것임.

또한 측정확인된 바와 같이 암수칼날의 설계도면대로의 치수가 나타나지는 않으며(치수불량 상태) 더욱더 정밀하게 제작하여 틈새가 더욱 작도록 제작하였다고 하나 이 때문에 끼이게 되고 칼날이 변형 및 손상되는 문제가 있음.

칼날은 근본적으로 부드러운 PE필름을 절단하기에는 그 경사각이 너무 약하고, 예리하게 그 칼날부분이 래핑 등 연마된 것이 아니므로 칼날로서의 역할을 할 수 없는 상태임.

따라서 설계도면대로 가공된 것은 아니며, 현재의 설계도면은 또한 협의된 치수 상태로 최종 반영된 치수는 아님.

그 틈새를 더욱 작게 협의해서 제작하였다고 하나 그것 때문에 더욱 더 끼이고 칼날끼리 부딪히고 손상되는 문제가 존재함.

본 사건 금형칼날 재료가 SKD11인데 1차적으로 만들어 공급한 것은 SKD11에 열처리까지 했던 것이나 현재 보여주는 신품 제작품은 요청에 따라서 일반강철인 S45C로 변경하고 조질처리만 해서 가공하여 납품해 달라고 한 것이었음.

조질 열처리를 하면 경화열처리와 열처리를 하지 않았을 때의 중간 수준의 경도를 갖는 것임.

조질처리를 해서 HRC경도로 25-28 사이로 알아서 해달라고 한 것이었음.

품질불량의 문제가 생긴 원인을 분석하면 다음과 같음.

1. 도면을 더욱 가공공차가 작도록 변경한 것은 실수이고, 칼날의 형태를 칼날의 잘라지는 칼날부위의 경사면 각도가 약 85도 가량으로 크게 만든 것은 철판이나 딱딱한 재료를 자를 때에 유용한 방법이지 매우 부드러운 LDPE 비닐을 자르기에는 잘못된 구조로 판단됨.

2. 칼날을 지지하는 기계가 매우 정밀하게 상하 슬라이딩 작업이 되지 않으면 칼날이 암칼날과 부딪히게 될 것이고, 부딪히지 않아도 아주 작은 틈새만이 존재하게 되거나 끼이게 될 것이기 때문에 암칼날 구멍과 숫칼날 원통부 크기를 차이가 너무 없게 가공한 것은 상당한 실수라고 판단됨.

3. 도면을 변경하여 본래와 같이 매우 날카로운 형태의 칼날 대신에 테이퍼진 경사형태로 고려했다가 최종적으로 변경한 것이나 부드러운 LDPE 비닐을 절단하기에는 상식적으로도 수칼날의 칼날부 경사각도가 거의 85도 수준으로 둔하게 제작되어서 자르기 어렵다고 판단됨. 이 때문에 부드러운 비닐을 자르기 위한 용도로 보기 어려움.

4. 암칼날과 수칼날 사이의 공차가 0.00이거나 0.02mm 만큼 차이가 나도록 가공한 것은 실수로 판단됨. 그런 상태에서 칼날이 끼이게 될 수 있고 뻑뻑하게 유지되는 칼날에 의해서 마찰열이 발생하면 LDPE가 표면에 눌어붙을 수 밖에 없는 것이기 때문임.

5. 확인결과 칼날의 구조를 추천한 것이었고, 칼날에는 암칼날과 수칼날의 상하 왕복운동으로 구멍(암칼날)사이에 숫칼날이 들어가면서 마찰이 생기는 부분에서 철과 철이 서로 마찰하여 마찰열이 발생하고 이 때문에 비닐이 눌어 붙은 흔적이 다수 존재함. 서로 마찰열이 발생하지 않더라도 숫칼날의 구조는 부드러운 재료를 절단할 수 있는 구조로 보기 어렵고 더욱 단단한 재료를 절단하기 좋은 구성 및 구조임

본 사건 금형의 칼날 형상이 구조적으로 위쪽 아래쪽이 한꺼번에 압력이 가해지지지 않도록 하기 위해서 현재와 같이 제작했다고 하는데 실제로 살펴보면 다른 곳에서 쓰이는 칼날구조는 더 훨씬 경사가 가파르게 만들고 칼날 자체도 훨씬 더 엣지 부분이 샤프(날카롭게)하게 만들어 지도록 급하게 경사를 져서 만들고, 칼날 부분을 연삭은 아니더라도 매우 정밀하게 래핑작업 등을 해서라도 고운 숫돌로 연마하듯이 아주 깔끔하게 만들어 스치기만 해도 비닐이 절단 될 수 있도록 해야 하는 점이 확인됨..

그런데 숫 칼날의 경우 끝부분이 날카롭게 되어있다 하더라도 비닐을 자르기에는 자연력으로만 눌러져서 자른다는 것이 쉬운일이 아니라서 이바리가 쉽게 생길 수 밖에 없는 구조적인 한계를 가지고 있음.

비닐이 완벽하게 잘라져야 하므로 숫칼날과 암칼날이 딱 들어맞아야 하는 것은 당연하지만 그 이전에 숫칼날의 칼날 부분이 칼날로서 기능을 할 수 있도록 칼날의 끝부분이 날카로워야 되고, 평소에도 가정에서 주방칼이 무뎌지면 숫돌로 칼날의 끝부분의 칼날이 다시 서 있도록 갈아주어 제대로 잘리도록 하듯이 현재의 금형 칼날 부분은 날카롭다고 생각할지 몰라도 어느 부분에서는 덜 날카로울 수 있어서 그 부분에서 비닐의 너무나 유연한 성질 때문에 잘리지 않는 부분에서 이바리가 형성되는 것임.

또한 아무리 정밀하게 칼날을 만들었어도 숫칼날과 암칼날의 위치가 어느 경우에도 이동되지 않아야 칼날 손상을 막고 가공을 정상적으로 할 수 있음.

특히 숫칼날을 고정하기 위한 체결 렌치 볼트의 틈새는 0.5mm이상 원래 볼트의 외경과 서로 차이가 날 것이므로 구멍을 정밀하게 가공했다고 하더라도 체결을 정밀하게 하기도 어려울 것이고, 볼트의 속성상 마찰부에서 위치가 변동되어 사고가 날 가능성도 있음.

2개의 큰 구멍 볼트 구조로 제대로 위치를 잡기는 어려울 것임. 작은 구멍 2개가 보조된다고 해도 마찬가지일 것임. 결국 설계도 부실했고 가공의 대응도 부실한 것임.

암칼날 숫칼날을 현재와 같이 파손손상되는 치수상태로 만들지 않았고 더욱 치수정밀하게 만들었다고 해도 체결부분 볼트 체결구멍의 치수가 정밀하지 않아서 설치위치의 정밀한 위치세팅이 처음부터 불가능한 상태임.

본 사건 암수 금형의 문제점으로는 설계 실수 외에도 본 금형의 숫칼날 금형의 칼날이 날카롭지 않고 무뎌 비닐이 잘 잘라지지 않는 문제점이 있는 것으로 판단되는데 설계가 나왔을 때 처럼 칼날의 각도가 최대한대로 서있어야 하는데 최종도면의 라운드 형상으로 하였더니 부하를 많이 받았음.

칼날이 무디었기 때문에 잘리지 않았다고 주장하나 그것은 커팅의 문제이고, 주장하는 바와 같이 부하가 많이 받는 다는 것은 암칼날에 숫칼날이 뻑뻑하게 끼이는 경우가 생기기 때문임. 처음 설치시와 달리 시간이 지날수록 상부 체결나사가 풀리면 끼이게 될 수 밖에 없음.

본 사건 금형의 칼날 형상이 구조적으로 위쪽 아래쪽이 한꺼번에 압력이 가해지지지 않도록 하기 위해서 현재와 같이 제작했다고 하는데 실제로 살펴보면 다른 곳에서 쓰이는 칼날구조는 더 훨씬 경사가 가파르게 만들고 칼날 자체도 훨씬 더 엣지 부분이 샤프(날카롭게)하게 만들어 지도록 급하게 경사를 져서 만들고, 칼날 부분을 연삭은 아니더라도 매우 정밀하게 래핑작업 등을 해서라도 고운 숫돌로 연마하듯이 아주 깔끔하게 만들어 스치기만 해도 비닐이 절단 될 수 있도록 해야 하는 점이 파악됨.

저는 연세대학교, 서울시립대학교, 인하대학교 등에서 공학학위과정을 공부한 전문가 기술인으로서, 기술검증에 필요한 전기기술사, 기계기술사, 미국기계기술사(ASME)를 갖춘 전문가로서 계약과정, 설계과정, 자재조달과정, 제작과정, 설치과정, 시운전과정, 양산과정에 대해서 심층적인 자문도 해드릴 수 있는 기계전문가입니다.

장비사고에 대해서도 분석이 가능한 전문가 감정인입니다.

기술개발이나 적용에 있어서 기술자문이 필요한 경우에는 연락을 주시고,

주변에서 소송전 혹은 소송중에 법원의 특수감정에 관한 감정이 필요한 경우에 아래와 같이 추천을 하시면서 법원에 감정인은 지정하여 달라고 소송대리인을 통하여 실행하시면 제가 법원에서 감정인으로 선임이 될 것이며, 그때마다 제가 봉사의 자세와 전문가의 자세로서 충실히 도움이 되도록 최선의 노력을 할 것입니다.

감정인 : 최춘배

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항상 사회에 봉사를 하는 마음으로 의뢰인의 입장에서 많은 도움이 되고자 노력하고 있습니다. 그동안의 수많은 법원감정의 실적과 현재 진행중인 법원감정인으로서의 실적이 말해주듯 기계전문가, 장비 전문가, 차량전문가로서 높은 전문성이 있으므로 연락을 주시면 최대한 도움이 되도록 할 것입니다.

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