다양한 산업 분야에서 활용되는 방전가공

방전 가공 응용 분야

방전 가공 방전가공(EDM)은 유전체 매질 하에서 제어된 방전을 이용하여 전기 전도성 재료를 절단, 성형 및 미세 드릴링하는 기술입니다. 기존 절삭 방식이 재료의 높은 경도나 복잡한 형상에 제약을 받을 때 선택되는 EDM은 제어된 전기 방전을 통해 재료를 제거하므로 경화된 재료와 섬세한 형상을 가공할 수 있습니다. 금형 및 다이 툴링, 연료 분사기, 정밀 기어, 수술 기구, 터빈 블레이드 등이 EDM의 대표적인 응용 분야입니다. 

EDM은 절단에 사용됩니다. 깊은 구멍, 공동, 날카로운 모서리, 곡선 구멍, 슬롯, 늑골 및 다양한 미세 구조 기존 CNC 가공 공정으로는 제작하기 어렵거나 불가능한 것들을 가능하게 합니다. 따라서 복잡한 부품, 엄격한 공차, 정밀한 표면 처리, 경화 금속 성형 등을 구현할 수 있어 다양한 산업 분야의 정밀 가공에 널리 사용됩니다.  

다음 섹션에서는 방전 가공의 응용 분야, 공정 메커니즘, 그리고 이 기술을 프로젝트에 활용하는 방법에 대해 자세히 설명합니다. 

 

방전가공: 이 비접촉 가공 방식은 어떻게 작동할까요?

제조 공정에서 EDM의 작동 원리

방전가공(EDM)은 비전통적인 절삭 가공 공정으로, 유전체 매질 내에서 제어된 전기 스파크를 이용하여 공구(전극/와이어)가 전도성 공작물에서 재료를 제거하는 방식입니다. 즉, 전극과 공작물 사이에 직접적인 접촉이 없습니다. 기존 절삭 방식보다 공작물의 경도에 훨씬 덜 민감하지만, 가공성은 여전히 ​​전기적 및 열적 특성, 재료 구성, 세척 및 공정 매개변수에 따라 달라집니다. 

전류가 전극을 통과하면 공작물과 틈이 생기고 극심한 열(플라즈마)이 발생하여 재료를 녹이고 침식시킵니다. 방전 플라즈마 채널의 온도는 다음과 같습니다. ~ 20,000 ° C 혹은 그보다 더 높을 수도 있습니다. 이러한 고온은 또한 다음과 같은 현상을 가져옵니다. 방전 안전 문제. 

방전가공 공정에 사용되는 구성 요소를 살펴보겠습니다. 

1. 펄스 생성기: 전압/전류 펄스의 타이밍과 형태를 조절합니다.
2. 전극: 구멍의 역모양이나 연속적인 와이어 모양을 한 도구 역할을 합니다. 
3. 서보 피드 및 갭 제어 시스템: 이 구성 요소들은 간극 전압 피드백을 분석하고 전극의 위치를 ​​재조정합니다. 
4. 유전체 유체: 유전체는 초기에는 전극 간극을 ​​절연시키고, 충분히 강한 전기장이 가해지면 이온화되어 전도성 플라즈마 채널을 형성합니다. 또한 가공 영역을 냉각시키고 침식된 파편을 씻어내는 역할도 합니다. 
5. 펌프 및 필터: 이러한 장치는 절연 유체를 재사용하고 시스템으로 다시 보내기 전에 유체에서 불순물을 제거하는 데 사용됩니다.

EDM에서 전기 스파크는 어떻게 발생하나요?

전극이 공작물에 접근함에 따라 펄스 전원 공급 장치는 좁은 틈 양단에 전위차를 발생시킵니다. 전기장은 유전체 유체를 이온화합니다. 음극에서 방출된 전자는 틈을 통해 가속되어 중성 유전체 분자와 충돌합니다. 따라서 음극은 전자와 이온을 잃게 됩니다. 이온/전자 밀도가 충분히 높아지면 틈이 전도성을 띠게 되어 "스파크"라고 불리는 좁은 플라즈마 채널이 형성됩니다. 

 

전기방전가공의 종류

방전가공의 주요 유형으로는 싱커 방전가공, 와이어 방전가공, 홀 드릴링 방전가공, 소공 드릴링 방전가공 등이 있습니다. 

다이싱킹 또는 싱커 EDM

와이어 vs 싱커 EDM

싱커 EDM 방식은 원하는 형상/특징에 완벽하게 맞는 구리 또는 흑연 전극을 사용하여 공작물에 전극을 함몰시키는 방식입니다. 즉, 먼저 설계된 형상의 맞춤형 전극이 필요합니다. 

전극이 가공물에 삽입되면서 음의 형상이 생성됩니다. 램 헤드가 유전체 유체에 잠긴 가공물에 전극을 밀어 넣습니다. 

적합한 응용 프로그램 : 금형, 주형 및 산업용 부품의 프로파일, 캐비티, 블라인드 형상, 복잡한 3D 형상. 

와이어 방전 가공

이름에서 알 수 있듯이, 와이어 방전가공(Wire EDM)은 지속적으로 움직이는 "와이어 전극구리, 황동 또는 아연 도금 황동으로 만들어집니다. 와이어 전극을 재료에 공급하여 CAD 모델을 따라 복잡한 형상과 윤곽을 절단합니다.

적합한 응용 프로그램 : 스탬핑 다이, 기어 및 압출 공구의 프로파일링 및 윤곽 가공.

홀 드릴링 EDM

이러한 유형의 EDM은 좁고 깊은 구멍을 만드는 데 사용됩니다. 속이 빈 관형 전극이 공작물을 관통하면서 절연 용액을 공급하여 침식된 재료를 제거합니다. 

적합한 응용 프로그램 : 연료 분사기, 방열판, 주사관 특징, 내시경 부품 등

소형 구멍 드릴링 EDM

소형 홀 드릴링 방전 가공(Small Hole-drilling EDM) 또는 고속 홀 방전 가공(Fast Hole EDM)은 속이 빈 관형 전극을 사용하여 전도성 재료에 작고 높은 종횡비의 구멍을 가공하는 기술입니다. 이 기술은 직경이 0.3mm 미만인 구멍을 만들면서 길이 대 직경비(L/D ratio)를 15:1 이상으로 유지할 수 있습니다. 한편, 특수 마이크로 방전 가공(Micro-EDM)은 직경이 0.1mm 미만이고 길이 대 직경비가 30:1 이상인 구멍을 가공합니다.

적합한 응용 프로그램 : 약물 전달 시스템, 실리콘 웨이퍼, 미세 분사 구멍이 있는 연료 분사기 및 광학 슬릿. 

다음으로, 산업 분야별 방전 가공(EDM) 적용 사례를 하나씩 살펴보겠습니다. 

 

의료기기 제조 분야에서 방전가공(EDM)의 응용 

EDM 의료 응용 분야

의료기기 제조는 진단 정확도, 환자 건강 및 맞춤형 솔루션에 직접적인 영향을 미치기 때문에 미세 가공과 매우 정밀한 공정이 요구됩니다. 따라서 EDM(전기 방전 가공)은 환자 맞춤형 임플란트부터 진단 장비 부품 및 수술 도구에 이르기까지 다양한 의료기기 제조 분야에 사용됩니다.  

방전가공(EDM)은 티타늄 합금, 스테인리스강, 코발트-크롬과 같이 완전히 경화되고 생체 적합성이 뛰어난 재료에 효과적입니다. 날카로운 모서리를 절단하고 미세한 형상(폭 약 0.1mm의 슬롯, 깊이 150mm 이상의 구멍 등)을 가공할 수 있어 의료기기 제조에 필수적입니다.

애플리케이션 예제 :

• 티타늄으로 만든 심혈관 스텐트, 316L 스테인리스강 및 니티놀.
• 표면 질감 처리된 고관절 및 무릎 임플란트
• 날카로운 절삭날과 복잡한 형태를 가진 수술용 칼날, 캐뉼라 및 겸자 
• 치과 용 임플란트
• 미세 구멍이 있는 약물 전달 장치 ⌀ < 0.3 mm)
• 골판

구체적인 사례:

EDM 가공 제조업체 사용 다이싱크 EDM 방식 이식형 장치(심혈관 스텐트, AISI 316L). 1.5A/45µs의 최적 펄스 전류를 적용합니다.1이는 원하는 재주조 두께, 크레이터 크기 및 표면 마감을 보장하기 위함입니다.

 

자동차 산업에서의 방전가공(EDM) 응용 분야

자동차용 EDM 가공 기어

방전가공(EDM) 공정은 자동차 산업에서 정밀하고 미세한 형상을 가진 부품을 제작하거나 대량 생산되는 자동차 부품용 금형 및 다이를 제작하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 연료 분사기의 미세 구멍 가공이나 대시보드 성형용 사출 금형 제작에 활용됩니다. 

기어박스 부품, 밸브 가이드, 노즐 링 및 유사 부품은 초정밀도와 세밀한 디테일을 요구하는데, 이는 CNC 밀링 및 드릴링으로는 달성하기 어렵습니다. 따라서 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 EDM(방전가공)이 사용됩니다. 

애플리케이션 예제 :

• 높은 종횡비를 가진 연료 분사 노즐의 분사 구멍
• 정밀한 밀봉 공차를 갖춘 인젝터 니들 밸브 및 시트 
• 헬리컬 기어 및 베벨 기어 캐비티
• 정밀한 간극을 가진 터보차저 부품
• 전기 커넥터 및 마이크로 스위치
• 차체 패널용 스탬핑 금형
• 구조용 알루미늄 프로파일용 압출 다이
• 자동차 플라스틱 부품용 사출 성형 금형

구체적인 사례:

지난달에 저희는 " 디젤 연료 분사 노즐 시제품저희 온라인 플랫폼을 통해 디자인을 의뢰했습니다. 구멍 직경은 140µm 미만이었고, 연료를 부채꼴 모양으로 분사하기 위해 출구가 입구보다 넓어야 했습니다. 저희 엔지니어들은 레이저 파일럿 홀 드릴링 후 EDM 소공 드릴링을 사용했습니다. 고객 측에서는 이 방식이 초기 시험 단계에서 연료 효율을 약 1.2% 향상시키는 데 도움이 된다고 했습니다.

금형 및 다이 제작에 있어 방전 가공(EDM)의 응용 

EDM 금형 툴링

The 방전 가공 공정 금형, 주형, 공구 및 고정구 제조에 광범위하게 적용됩니다. 이는 복잡한 형상 가공, 미세 가공, 경화 재료 가공, 깊은 캐비티 및 채널 생성, 그리고 높은 치수 정밀도를 제공하기 때문입니다.  

EDM(전기 방전 가공)은 기존 기계 가공처럼 절삭력을 사용하는 대신, 스파크 방전을 이용하여 공작물에서 재료를 제거합니다. 따라서 깨지기 쉬운 얇은 벽면, 긴 홈, 좁은 슬롯, 미세한 디테일이 요구되는 형상 등을 직접 가공할 수 있습니다. 또한 D2, H13, 초경합금 등의 공구 재료를 전극이나 와이어를 이용하여 직접 가공할 수 있습니다. 

Sinker EDM은 다음과 같은 혜택을 제공합니다. 위치 정밀도 ± 0.025 mm 그리고 마감 품질 0.1 정밀도는 마이크로미터(Ra) 수준이며, 특수 장비를 사용하면 더욱 낮출 수 있습니다. 이러한 장비는 금형 및 다이 툴링에 이젝터, 통풍구, 냉각구를 위한 정밀한 위치의 구멍을 만들 수 있습니다.

애플리케이션 예제 :

• 사출 금형(코어 및 캐비티)
• 금형의 이젝터 핀 구멍 및 경사진 냉각 구멍 
• 단조 금형의 3D 인상 캐비티
• 판금 성형 금형(프로그레시브 금형 및 트림 금형)
• 스탬핑 펀치 및 다이 세트 
• 타이어 금형 세그먼트용 트레드 블록 및 사이프 
• 후속 침강 EDM 작업에 사용되는 EDM 전극 
• 선반 및 CNC 밀링 머신용 맞춤형 고정 장치.
• Go/no-go 게이지 및 프로파일 게이지
• 게이지 삽입물 및 검사 템플릿

 

항공우주 산업에서의 방전가공(EDM) 응용 분야 

항공우주용 EDM 가공 

EDM(방전가공)은 경질, 내열성, 고성능 금속 및 합금으로 다양한 항공우주 부품을 생산합니다. Ti-6Al-4V, Ti-17, 인코넬, 텅스텐 및 Waspaloy방전가공은 터빈의 냉각 채널, 벌집형 밀봉 장치 및 복잡한 엔진 형상에 사용됩니다.

항공우주 부품 제조에 사용되는 방전가공(EDM)은 마이크론 단위의 공차를 유지하고, 열영향부를 최소화하며, 가공 경화 위험을 제거하여 정밀도와 항공기 안전에 필수적인 요소를 제공합니다.

또한 EDM은 항공우주 제조에 필요한 안전 및 품질 기준을 준수합니다. AS9100, SAE AS7116/3예산 및 MIL-STD-2175. 

애플리케이션 예제 :

• 터빈 블레이드에 있는 작고 깊고 경사진 구멍
• 터빈 디스크의 전나무 모양 슬롯 프로파일
• 제트 엔진 케이스의 벌집형 밀봉재
• 연료 노즐 스월러
• 복잡한 박형 날개
• 착륙 장치 부품의 구조 단면 및 복잡한 형상 
• 유압 액추에이터
• 밸브 부품
• 위성용 티타늄 브래킷 및 마운트

 

전자 및 반도체 분야에서의 방전 가공(EDM) 응용 

전자 및 반도체 산업에서 실리콘 카바이드(SiC) 및 질화갈륨(GaN)과 같은 경질 소재의 사용이 증가함에 따라 마이크로 레벨 부품에 대한 수요가 증가했습니다. 방전가공(EDM)은 고농도로 도핑된 SiC 및 GaN을 가공할 수 있습니다. 마이크로 스위치, 커넥터, 센서 하우징, 테스트 소켓 및 프로브 카드 등이 그 예입니다.

EDM(전기 방전 가공)은 절단 방식을 사용하지 않기 때문에 반도체 부품의 미세 커넥터의 기하학적 구조를 그대로 유지합니다. 결과적으로, 버(burr)가 발생하지 않는 가공이 가능하여 미세 피치의 전자 부품을 정밀하게 가공할 수 있습니다. 

애플리케이션 예제 :

• 미세 피치 마이크로 커넥터 부품
• 반도체 공정 장비 고정 장치 
• 프로브 카드 테스트 바늘
• 웨이퍼 테스트 부품/웨이퍼 슬라이싱 
• MEMS 및 잉크젯 프린트 헤드 
• IC 테스트 소켓
• 스퍼터링 타겟

방산품 제조 분야에서의 EDM 응용 분야 

전자 분야에서의 EDM 응용

방위 장비 및 부품 제조에는 정밀도와 세부적인 품질이 매우 중요하므로, 방전가공(EDM)은 미사일 시스템, 레이더, 무기 및 군용 항공기용 부품 생산에 사용됩니다. 또한, 방전가공은 극한의 압력과 열을 견딜 수 있는 고성능 합금의 정밀 가공에도 적합한 기술입니다.

방산 부품 제조에서 EDM(방전가공)이 높이 평가되는 주요 이유는 경화된 항공우주 합금을 성형 및 가공할 수 있는 능력, 거의 제로에 가까운 절삭력과 표면 무결성, 치수 정밀도, 그리고 소공 드릴링 능력 때문입니다.

애플리케이션 예제 :

• 항공전자 장비 하우징 및 정밀 커넥터 부품
• 자이로스코프 굴곡부
• 우주 추진급 하드웨어
• 항공기 엔진 노즐 가이드 베인
• 미사일 유도 구성 요소
• 정밀 위성 부품

 

경질 재료 가공에서의 EDM 응용 분야

앞서 언급했듯이 EDM은 단단하고 열처리된 재료(예: ...)를 절단, 성형 및 드릴링할 수 있습니다. 코발트 결합 텅스텐 카바이드, 경도 >70 HRC기본 요건은 가공물이 전기 전도성을 가져야 한다는 것입니다. 

밀링과 같은 기존 CNC 가공 공정은 전단 절삭 방식을 사용하기 때문에 공구 마모가 빨라 단단한 재료를 가공하는 데 어려움을 겪습니다. 하지만 EDM(전기 방전 가공)은 제어된 전기 스파크를 이용하여 재료를 제거하기 때문에 이러한 문제에 효과적으로 대응합니다. 밀링이나 드릴링에서 발생하는 공구 도달 거리의 제약과 달리, EDM은 전극/와이어를 사용하여 길고 깊은 구멍을 정밀하게 가공할 수 있습니다.

방전가공 공정에 사용할 수 있는 몇 가지 경질 금속/합금을 살펴보겠습니다.

소스	경도 (약 HRC)	어플리케이션
AISI H13 공구강	45-55	다이, 인서트, 복잡한 캐비티
D2 공구강	55-62	펀치, 다이, 프로파일
M2 고속철	60-65	절삭 공구 및 금형
마레이징강(예: M300)	50-55	얇은 굴곡부 및 항공우주 부품
인코넬 718	35-50	터빈 부품
니켈 기반 초합금	30–50 +	터빈 블레이드/베인
티타늄 합금(Ti-6Al-4V)	30-40	항공우주/방위 부품
시멘트 카바이드(WC-Co)	> 70	다이, 펀치 및 공구

EDM 가공 서비스 귀하의 CAD 설계도를 기반으로 

프로린테크는 정밀한 공차를 요구하는 부품의 작고 복잡하며 세밀한 형상 가공에 탁월한 역량을 보유하고 있습니다. ±0.004mm 정도로 낮음당사는 공구강, 경화강, 티타늄 합금, 인코넬, 탄화물 등 30가지 이상의 단단하고 가공하기 어려운 소재를 다룰 수 있습니다. 

저희 공장에는 다음과 같은 제품이 있습니다. 와이어 방전가공, 다이싱커 방전가공, 홀 드릴링 방전가공 및 마이크로 방전가공 맞춤형 금형 및 주형 제작과 다양한 산업 부품 생산에 사용할 수 있는 장비입니다. 당사의 EDM 서비스는 또한 다음과 같은 결과를 제공할 수 있습니다. 혼성 접근법가공물이 밀링, 선삭, 드릴링 또는 기타 방법으로 가공 가능한 경우, 방전가공(EDM)과 결합하여 가공합니다. CNC 가공은 빠른 대량 재료 제거 및 가공하기 쉬운 형상에 적합합니다. 반면, 방전가공은 단단하고 복잡하며 작고 깊거나 힘에 민감한 형상 가공에 사용됩니다. 

에 견적을 원하시면 바로 연락주세요 방전가공(EDM) 설계 관련 문의는 CAD 파일을 업로드하고 요구 사항을 명시해 주세요. 저희 엔지니어들이 설계를 검토 후 설계 용이성 분석(DFM)을 포함한 견적을 제공해 드립니다.