다층 구리 복합재 단면 분석 | 와이어 방전가공 사례 연구

층간 박리를 최소화하고 첨단 전자 분야의 생산 샘플링 검사를 지원하기 위해 절삭 방향과 방전가공 조건을 최적화했습니다.

고객 배경 및 생산 샘플링 요구 사항

이 사례는 구리를 주요 전도성 재료로 포함하는 다층 구조의 단면 검사가 필요한 대만의 첨단 전자 제조업체와 관련이 있습니다. 기밀 유지 계약에 따라 고객의 신원, 제품 이미지, 전체 재료 구성 및 정확한 피검사물 치수는 공개되지 않습니다.

고객은 품질 검사 과정의 일환으로 생산 배치에서 샘플을 수집하고 내부 구리층 배열, 접합 상태, 박리 또는 균열과 같은 육안으로 확인 가능한 결함을 검사해야 했습니다.

서로 다른 위치 배치가 필요한 10개 이상의 제품 모델을 처리해야 했기 때문에, 이 솔루션은 절삭 효율과 조작 편의성을 유지하면서 다양한 공작물 구성을 지원해야 했습니다.

다층 구조의 절삭 손상 최소화

고객은 처음에 단면 준비를 위해 기존 톱날과 다이아몬드 와이어 절단 장비를 사용했습니다. 그러나 이러한 방법은 재료 끌림과 층간 분리를 유발하여 후속 검사의 정확도에 영향을 줄 가능성이 있었습니다.

기존의 기계식 절삭과 달리, 와이어 방전 가공은 제어된 전기 방전을 통해 전도성 재료를 제거하므로 절삭 공구와 가공물 사이에 직접적인 접촉이 없습니다.이는 섬세한 다층 구조에 작용하는 기계적 힘을 크게 줄여 줍니다.

초기 와이어 방전 가공 시험을 통해 기계적 끌림은 제거되었지만, 층간 박리는 일부 남아 있었습니다.JSEDM 엔지니어들은 따라서 허용 가능한 단면 품질을 달성하기 위해 절삭 방향 및 방전 매개변수를 최적화하는 데 집중했습니다.

그림 1 | JSEDM 와이어 방전 가공 및 고정구 제조(고객 제품 아님)

절삭 시험 및 정밀 단면 측정

그림 2 | 단면 분석을 지원하는 사내 정밀 측정

JSEDM은 다양한 절삭 방향과 가공 조건을 평가하기 위해 여러 차례 절삭 시험을 실시했습니다.사내 KEYENCE VK-X3000 정밀 측정 시스템을 사용하여 단면 외관과 층간 무결성을 검사했습니다.

초기 테스트 결과 층 적층 방향과 평행하게 절삭하면 가공 경로는 더 짧아지지만 박리가 발생할 가능성이 더 높은 것으로 나타났습니다.층에 수직으로 절삭하면 절삭 경로가 더 길어지고 추가 가공 시간이 필요하지만 이 문제를 피할 수 있었습니다.

방전 조건, 이송 설정 및 플러싱을 반복적으로 테스트하고 최적화한 결과, JSEDM는 더 짧은 평행 절삭 경로를 사용하여 허용 가능한 단면 품질을 성공적으로 달성했습니다. 또한 사내 측정을 통해 평가와 공정 조정을 더욱 신속하게 수행할 수 있었습니다.

10개 이상의 제품 모델을 위한 범용 치구 설계

고객은 각기 다른 치수와 위치 결정 요구 사항을 가진 10개 이상의 제품 모델에 대해 정기적인 단면 검사를 요구했습니다. 모델마다 별도의 치구를 개발하면 비용이 증가하고 일상적인 운영이 복잡해질 수 있습니다.

가공물 치수와 필요한 절삭 방향을 바탕으로 JSEDM은 10개 이상의 제품 모델과 호환되는 맞춤형 범용 고정구를 개발하고 테스트했습니다.위치 결정 설계로 작업물만 교체하면 작업자가 간편하게 모델을 전환할 수 있습니다.

모델 전환 중에는 치구 교체 또는 재조정이 필요하지 않습니다.기존 가공 매개변수와 결합하여 이 솔루션은 공작물 설정을 간소화하고 더욱 표준화된 생산 샘플링 검사 프로세스를 지원합니다.

그림 3 | 10개 이상의 제품 모델 단면 검사를 지원하는 범용 지그

절삭 효율 및 현장 작업 개선

생산 샘플링 검사에서는 가공 효율과 단면 품질이 모두 중요합니다. JSEDM은 가능한 가장 낮은 표면 거칠기를 추구하기보다 고객의 실제 검사 요구 사항에 따라 절삭 조건을 최적화했습니다.

최종 공정에서는 표준 Ø0.25mm 전극 와이어를 사용하여 단일 절단(1회 절단)으로 약 작업물당 15~20분을 달성했습니다.층 적층 방향에 수직으로 절삭하는 경우와 비교하여, 테스트 조건에서 허용 가능한 단면 외관을 유지하면서 가공 시간이 50% 이상 단축되었습니다.

Wi-200S 설치 과정에서 JSEDM 엔지니어들은 고객사의 작업자들과 직접 협력하여 공작물 클램핑 및 가공 절차를 검토했습니다. 실제 작업 조건을 바탕으로 사용성을 개선하고 정기 점검을 지원할 수 있도록 지그를 추가로 개선했습니다.

공정 검증부터 생산 검사까지

절삭 방향 비교와 EDM 매개변수 최적화를 통해 JSEDM은(는) 초기 시험에서 관찰된 층간 박리를 성공적으로 개선했습니다.최종 단면은 JSEDM와 고객 모두가 육안으로 검사하고 승인했으며, 필수 검사 기준을 충족했습니다.

가공 최적화와 더불어 JSEDM는 10개 이상의 제품 모델을 지원하는 범용 지그를 제공했습니다. 이를 통해 작업자는 지그를 반복적으로 교체하거나 조정하지 않고도 샘플링 검사를 수행할 수 있어 일관성과 작업 편의성이 향상됩니다.

초기 절삭 시험과 정밀 측정부터 치구 개발 및 현장 조정에 이르기까지 JSEDM은 프로젝트 전반에 걸쳐 통합 엔지니어링 지원을 제공했습니다.Wi-200S가 성공적으로 설치되어 고객의 정기 생산 샘플링 검사 프로세스에 통합되었습니다.

다층 전도성 소재의 와이어 방전가공 단면 절단에 관한 자주 묻는 질문

와이어 방전가공은 다층 구리 소재를 절단할 때 층간 박리를 줄일 수 있나요?

와이어 방전 가공은 톱날이나 다이아몬드 와이어 절단에서 발생하는 직접적인 기계적 끌림 없이 전기 방전을 통해 전도성 재료를 제거합니다. 그러나 박리는 방전 조건, 절단 방향 및 재료 구조의 영향을 받을 수 있습니다. 이 경우 JSEDM는 절단 테스트와 매개변수 최적화를 통해 초기 시험에서 관찰된 박리를 줄였습니다.

절삭 방향이 가공 품질과 가공 시간에 영향을 미치는 이유는 무엇인가요?

이 경우 적층 방향과 평행하게 절삭하면 절삭 경로가 짧아지지만 초기에는 층간 박리가 발생했습니다. 수직 절삭은 허용 가능한 단면을 생성했지만 더 긴 가공 경로가 필요했습니다. EDM 매개변수를 최적화한 후 JSEDM은 평행 절삭 방향을 성공적으로 채택하여 수직 절삭 방식에 비해 가공 시간을 50% 이상 단축했습니다.

이 단면 검사 공정에는 특수 전극 와이어나 여러 번의 스킴 절삭이 필요합니까?

이 경우 특수 전극 와이어나 추가 스킴 컷은 필요하지 않았습니다. JSEDM는 표준 Ø0.25mm 전극 와이어를 사용해 한 번의 절삭으로 가공했으며, 공작물당 가공 시간은 약 15~20분이었습니다. 실제 가공 시간과 단면 품질은 재료, 공작물 형상, 절삭 경로 및 검사 요구 사항에 따라 달라집니다.