구리 가공은 수많은 중요 산업 분야에서 고성능 부품을 생산하는 데 필수적인 고도로 전문화된 감산 제조 분야입니다. 구리는 전기 및 열 전도성이 뛰어나 매우 귀중한 소재이지만, 특유의 부드러움과 연성, 높은 열팽창 계수는 가공 공정에서 상당한 과제를 안고 있습니다. 구리 가공의 성공은 최적화된 기계 설정, 전문화된 툴링, 재료에 대한 깊은 지식의 섬세한 균형을 통해 0.01mm 이하의 엄격한 공차와 우수한 표면 마감을 달성하는 데 달려 있습니다. 이 프레임워크는 재료 선택 및 공정 역학부터 일반적인 어려움 극복에 이르기까지 전체 공정을 개괄적으로 설명하여 최종 부품이 현대 기술의 엄격한 품질 및 성능 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.
구리 가공이란?
구리 가공이란? 는 단순한 소재 제거를 넘어 밀, 선반, 드릴링 센터와 같은 CNC 기계를 사용하여 구리 및 구리 합금(예: 황동, 청동, 베릴륨 구리)을 정밀하게 성형하는 것을 의미합니다. 구리의 고유한 특성, 즉 뛰어난 열전도율(최대 400W/m-K)과 전기 전도성 때문에 빠른 열 방출이나 효율적인 전류 전달이 필요한 애플리케이션에 필수적인 이 빼기 공정은 필수적입니다. 강철이나 알루미늄과 달리 구리를 가공하는 핵심 원리는 극도의 연성을 관리하는 것입니다. 이러한 특성은 소재가 예측 가능하고 쉽게 부서지는 칩을 형성하기보다는 변형, 찢어짐 또는 번짐이 발생하기 쉬우므로 치수 무결성과 표면 품질을 유지하기 위해 완전히 다른 공정 전략이 필요함을 의미합니다.
구리 가공 공정의 작동 원리
고정밀 구리 부품의 효과적인 생산은 소재의 고유한 어려움을 완화하기 위해 설계된 엄격한 공정을 따릅니다. 구리를 효과적으로 가공하는 방법 에는 몇 가지 중요한 단계가 포함됩니다. 아래 순서는 정밀 생산 환경에서 사용되는 일반적인 CNC 구리 가공 워크플로우를 요약한 것입니다.
설정부터 최종 검사까지 구리 부품을 가공하는 단계별 프로세스.
- 공작물 클램핑: 구리의 부드러움 때문에 변형을 방지하기 위해 세심한 고정이 필요합니다. 기하학적 정확도를 유지하기 위해 저강력, 고접촉 영역 클램핑 또는 맞춤형 소프트 죠가 자주 사용됩니다.
- 러프닝: 초기 재료 제거는 깊은 절삭과 높은 이송 속도로 수행됩니다. 고속의 공격적인 절삭은 구리 칩을 깨뜨리는 데 도움이 되고 공구가 재료에 마찰하는 시간을 최소화하여 과도한 열을 발생시킬 수 있기 때문에 직관적이지 않지만 반드시 필요한 작업입니다.
- 냉각수 관리: 지속적인 대용량 플러드 절삭유(오일 기반 또는 고품질 에멀젼) 사용은 필수입니다. 높은 열팽창을 방지하기 위해 작업 영역을 냉각하고, 절단 부위에 윤활유를 발라 달라붙는 것을 방지하며, 끈적끈적한 칩을 절단 영역에서 적극적으로 씻어내는 세 가지 역할을 수행합니다.
- 마무리: 최종 패스는 순전히 표면 마감과 치수 정확도에 중점을 둡니다. 가벼운 절삭 깊이, 매우 날카로운 공구, 정밀한 기계 제어를 통해 ± 0.005mm의 엄격한 공차와 Ra 0.4µm의 표면 마감을 달성할 수 있습니다.
- 칩 제어: 드릴링 시 특수 공구 형상(칩 브레이커)과 펙킹 사이클을 사용하여 길고 연속적인 구리 가닥이 형성되어 부품이 엉키거나 손상되거나 작업자가 부상을 입을 수 있는 것을 방지합니다.
구리 가공의 재료 및 등급
올바른 구리 소재를 선택하려면 다음과 같은 균형이 필요합니다. 전기 전도도, 강도 및 가공성. CNC 가공에서 구리 재료는 일반적으로 몇 가지 주요 재료로 분류됩니다. 재료 유형다음으로 가장 일반적으로 사용되는 가공 가능한 등급.
I. 주요 재료 유형
| 재료 유형 | 주요 특징 | 기계 가공성 개요 | 일반적인 용도 |
| 순수 구리 (C11000 제품군) | 전기 및 열전도율이 가장 높지만 매우 부드럽습니다. | Poor. 번짐 및 빌트업 에지(BUE) 형성이 발생하기 쉽습니다. | 전기 전도체, 버스바, 열교환기. |
| 자유 가공 합금 (예: C14500, C14700) | 전도성은 약간 낮지만 칩 파손 및 공구 수명이 우수합니다. | 높음. 뛰어난 칩 제어 및 처리 속도. | 고속 회전 부품, 정밀 커넥터. |
| 황동 (Cu-Zn 합금) | 뛰어난 가공성과 내식성. | 높음. 일반 가공에 이상적입니다. | 밸브, 배관 피팅, 패스너. |
| 브론즈 (Cu-Sn 합금) | 높은 강도와 내마모성. | 보통. 마찰이 많은 부품에 적합합니다. | 부싱, 슬리브, 베어링 하우징. |
| 베릴륨 구리 (Cu-Be 합금) | 열처리 후 높은 전도성과 스프링과 같은 강도를 결합합니다. | 보통/전문. 특정 안전 프로토콜이 필요합니다. | 항공우주 커넥터, 고응력 스프링. |
| 큐프로-니켈 (Cu-Ni 합금) | 해양 환경에서의 내식성이 뛰어납니다. | 보통. | 해양 열교환기, 해수 배관. |
II. 일반적인 가공 가능한 구리 등급
| 등급 | 이름 / 구성 | 주요 기능 | 기계 가공성 | 일반적인 애플리케이션 |
| C11000 | 전해질 터프 피치 구리 ($99.9\%$ Cu) | 최고의 전도성매우 부드럽고 접착력이 강합니다. | Poor | 버스바, 전기 접점. |
| C14500 | 텔루륨 구리 ($\약 0.5\%$ Te) | 최고의 균형 전도성 및 절단 효율을 향상시킵니다. | 우수 | 커넥터, 용접 팁, 나사 기계 부품. |
| C14700 | 유황 구리 ($\약 0.3\%$ S) | 우수한 칩 제어 그리고 적당한 전도성. | Good | 피팅, 배관 구성품. |
| C10100 | 무산소 구리 | 초고순도, 진공 및 극저온 호환성. | Poor | 진공 씰, 초전도체. |
| C17200 | 베릴륨 구리 | 고강도(최대 $1300 \text{ MPa}$ 열처리 후). | 보통 | 항공우주 금형, 스프링 접점. |
주요 가공 파라미터 및 툴링 팁
성공적인 구리 가공의 기술적 핵심은 다음을 최적화하는 데 있습니다. 구리 가공 매개변수-특수 툴링과 함께 절삭 속도(Vc), 톱니당 이송(fz), 축 방향 절삭 깊이(ap)를 조정할 수 있습니다.
- 레이크 각도: 절삭 공구는 높은 양의 경사각(15°~25°)과 넓은 이격각을 가져야 합니다. 이렇게 하면 재료를 밀지 않고 깔끔하게 절단하는 날카로운 모서리를 제공하여 절단력과 열을 크게 줄일 수 있습니다.
- 커팅 속도: 일반적으로 높은 절삭 속도(정삭의 경우 최대 300m/min)가 유리합니다. 목표는 공구를 효율적으로 절단하여 구리가 가장자리에 용접되는 것을 방지하는 것입니다.
- 피드 속도: 칩이 깨끗하게 분리되도록 하기 위해 높은 이송 속도(높은 칩 부하)가 선호되는 경우가 많습니다. 가벼운 이송은 마찰과 BUE 위험을 증가시킵니다.
- 툴 재질: 코팅되지 않은 고광택 카바이드 공구가 가장 먼저 선택되는 경우가 많습니다. 까다로운 응용 분야에서는 저마찰 코팅(예: 다이아몬드 라이크 카본, DLC)으로 코팅된 공구를 사용하여 접착력을 최소화하고 우수한 구리 가공 표면 마감.
- 엣지 준비: 절삭날은 면도날처럼 날카로워야 합니다. 가장자리 강도를 향상시키기 위해 황삭 작업에는 약간의 연마가 허용되지만 고품질 마감 작업을 위해서는 완벽하게 날카롭고 광택이 나는 가장자리가 필수입니다.
구리 가공의 일반적인 과제 및 솔루션
구리의 고유한 재료 특성으로 인해 특정 완화 전략이 필요한 몇 가지 반복적인 운영상의 장애가 발생합니다.
| 도전 과제 | 원인 | 솔루션 |
| 빌트업 엣지(BUE) | 구리는 마찰과 열로 인해 공구 팁에 달라붙습니다(용접). | 높은 포지티브 레이크 도구, 광택이 나는 도구 표면, 풍부한 고윤활성 냉각수. |
| 길고 끈적한 칩 | 순수 구리 등급의 뛰어난 연성. | 자유 가공 재종(C145)을 사용하고, 인서트에 칩 브레이커 형상을 구현하고, 특수 페킹 사이클(예: 드릴링용 G83)을 사용합니다. |
| 열팽창 | 높은 열팽창 계수는 절단 중 치수 불안정성을 유발합니다. | 고유량의 온도 제어식 절삭유를 사용합니다. 중요한 측정/마감 전에 부품이 주변 온도에 안정화되도록 합니다. |
| 표면 마감 불량 | 낮은 강성으로 인한 자료 번짐, 찢어짐 또는 진동. | 기계의 강성을 보장하고, 매우 날카롭고 연마된 공구를 사용하며, 정삭 가공 중에 높은 칩 부하를 일정하게 유지합니다. |
구리 가공에서 가장자리가 쌓이는 것을 방지하는 방법 은 해결해야 할 가장 중요한 문제입니다. 높은 절단 속도, 충분한 양의 레이크, 적극적인 윤활의 조합은 구리 입자가 축적되어 부품의 최종 품질을 저하시키는 것을 방지하는 유일한 신뢰할 수 있는 방법입니다.
산업에서 가공된 구리 부품의 응용 분야
열 및 전기 성능의 고유한 조합으로 인해 가공된 구리 부품은 수많은 고신뢰성 분야에서 필수적인 구성 요소입니다.
정밀 구리 가공의 일반적인 응용 분야: 전기 부품, 열 관리 및 정밀 기계 부품.
- 전자 및 반도체: 고순도 구리를 대형으로 가공하여 방열판 슈퍼컴퓨터, 전력 모듈 및 특수 과학 장비용 냉각판으로 막대한 열 부하를 관리합니다.
- 전력 분배: C110 및 C145 구리는 다음과 같은 표준입니다. 버스 바, 고전류 커넥터 및 안전과 효율성을 위해 최소한의 저항이 중요한 스위치 기어 접점에 사용됩니다.
- 항공우주 및 방위: 구리 합금은 다음과 같은 까다로운 환경에서 사용됩니다. 연소실 라이너 로켓 엔진의 노즐 등에 사용되어 열을 빠르게 전달하고 중요 부위에서 열을 발산하는 구리의 특성을 활용합니다.
- 자동차(EV/하이브리드): 가공 구리는 다음 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 배터리 냉각 시스템 알루미늄에 비해 가벼운 열 관리 특성과 우수한 전도성으로 인해 고전압 전력 전자 장치에 사용됩니다.
- 의료: X-레이 타겟에 사용 및 특수 RF 차폐 밀도가 높고 전기적 특성이 높기 때문입니다.
결론
구리 가공은 고성능 열 및 전기 부품을 제조하는 데 있어 매우 중요한 분야입니다. 이 소재는 BUE, 끈적한 칩 및 열팽창과 관련된 문제를 야기하지만, 고 포지티브 레이크 형상, C145와 같은 자유 가공 합금, 정밀한 스핀들 파라미터 및 강력한 냉각수 관리를 포함하는 맞춤형 접근 방식을 통해 전문적으로 극복할 수 있습니다. 당사의 엔지니어링 팀은 이러한 기술 전문성을 활용하여 전자, 항공우주 및 에너지 부문에서 요구하는 가장 엄격한 공차를 준수하는 구리 부품을 제공합니다. 엔지니어링 팀에 견적 요청하기 를 클릭하거나 도면을 업로드하여 빠른 엔지니어링 검토 및 견적을 받아보세요.
