샷피닝 (shot peening)

샷피닝 / 쇼트피닝 (shot peening)

개요

일종의 냉간 가공으로 보통 금속 구슬 (유리나 세라믹 입자도 사용된다, 숏 볼 또는 피닝 볼이라고도 한다) 을 표면에 충돌시켜 소성 변형을 시키고 압축 잔류 응력을 발생시켜 기계적 물성치를 변화시킨다. 특히 피로성능을 향상시키며 10배 이상의 피로성능을 내는 경우도 있다. 

샌드블라시팅과 유사하나 마모를 이용하지 않고 소성을 이용하므로 원소재가 덜 제거된다. 샷피닝은 밸브 스프링의 피로 수명을 증가시키는 곳에 적용되었으나 현재는 다양한 분야에 사용되고 있다. 현재는 기어, 캠, 캠샤프트, 클러치 스프링, 코일 스프링, 로드, 기어휠, 터빈 블레이드 등에 사용된다. 

원리

소형 입자가 금속표면에 충돌하게 되면 충돌부위에 변형이 생기고 그 강도가 일정 에너지를 넘게 되면 변형이 회복되지 않는 소성변형이 일어나게 된다. 이 변형층과 충돌 영향을 받지 않는 금속 내부와 힘의 균형을 맞추기 위해 표면에는 압축잔류응력이 생성되고, 변형층 바로 아래에는 인장잔류응력이 생성되어 전체적으로는 평형상태가 된다. 

효과

숏 피닝 처리는 금속 재질의 피로수명과 표면 강도를 높이는 효과가 있으며, 용접 부위에 발생하는 인장잔류응력을 완화시키는 기술로 많이 활용되고 있다. 일반적으로 숏 피닝에 의한 표면처리를 통해 금속의 산화 특성도 좋아지는 것으로 알려져 있는데 이는 금속 표면에 형성된 압축잔류응력이 금속성분의 용출을 억제하여 금속표면에서 외부매질과 반응이 감소함으로써 이러한 효과를 얻을 수 있다.

가공 기계

숏 피닝기는 압축공기로 소형입자 (피닝 볼) 를 분사시켜 가공물에 부딪치게 하는 장비이다. 숏 피닝기는 blast chamber, cyclone tank, blast unit tank, dust collector, control panel, hopper, air control system으로 구성된다. 

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출처

영문 위키

http://mdportal.kaeri.re.kr/own-technology/452-d20140004

http://www.echemproducts.com/industrial-metal-finishing

http://cwst.com/

http://www.kvfquad.com/services/shot-peening/