센서 금속 부품 솔루션을 위한 최고 수준의 정밀 금속 스탬핑 기술

센서 금속 부품에 아주 작은 오차, 즉 단 1미크론의 오차만 생겨도 전체 시스템의 정확도가 완전히 무너집니다. 수백만 개의 부품을 대량 생산해야 하는 상황에서, 어떤 스탬핑 기술을 선택하느냐에 따라 정확도가 유지되거나 매번 프레스 스트로크마다 오차가 발생할 수 있습니다.

대부분의 제조업체는 기본적으로 한 가지 스탬핑 방식을 전 제품에 적용하는데, 이는 새로운 센서 설계가 등장하여 더 정밀한 공차, 더 얇은 재료 또는 기존 방식으로는 처리할 수 없는 매우 복잡한 형상을 요구할 때까지는 어느 정도 작동합니다. 올바른 방식은... 정밀 금속 스탬핑 기술이 부품에 맞는 것이지, 그 반대가 아닙니다.

이번 시간에 다룰 내용은 다음과 같습니다.

●   고속 프로그레시브 다이 스탬핑 - 이 기술을 활용하여 ±0.01mm의 정밀도로 센서 금속 부품을 생산하는 방법

●   정밀 블랭킹 - 깨끗하고 매끄러우며 흠집이 없는 모서리만 필요한 센서 부품에 적합합니다.

●   복합 금형 스탬핑 - 취급이 용이하고 단일 스트로크로 효율적인 센서 부품 제작에 적합

●   4슬라이드 스탬핑 - 매우 정교하고 작은 형태의 센서 금속 부품, 특히 복잡한 곡면을 가진 부품에 적합합니다.

●   딥 드로잉 - 이음매 없고 완벽하게 균일한 벽면이 필요한 센서 하우징 및 인클로저에 사용됩니다.

각 기술은 센서용 정밀 스탬핑에 있어 고유한 장점과 한계를 가지고 있으며, 앞으로 각 기술의 최적 적용 분야와 장단점을 자세히 살펴보겠습니다.

센서용 고속 프로그레시브 다이 스탬핑

수백만 개의 동일한 금속 부품이 1mm 미만의 정밀도로 요구되는 센서 설계에서는 고속 프로그레시브 다이 스탬핑이 최적의 방법입니다. 이 방식은 금속 스트립을 단일 금형 내부의 여러 스테이션을 통과시키면서 각 스테이션에서 절단, 벤딩, 엠보싱 또는 얕은 드로잉과 같은 다양한 작업을 수행합니다. 부품은 프레스를 벗어나지 않고 단계별로, 스테이션별로 형태를 갖춰갑니다.

이것이 바로 Fortuna이 센서 금속 부품 생산을 구축한 기술이며 , 분당 최대 1,200회 스트로크 속도를 낼 수 있는 85대의 고속 펀칭기가 이를 뒷받침합니다.

센서가 제대로 작동하는 비결은 무엇일까요?

센서 부품은 모든 제품에서 일관성을 요구합니다. 프로그레시브 다이 스탬핑은 모든 성형 작업을 하나의 금형 설정 내에 통합하여 공정상의 변동성을 제거함으로써 이러한 일관성을 제공합니다.

가장 잘 어울리는 곳

모든 센서 부품에 이 기술이 필요한 것은 아니지만, 적절한 용도에 한해서는 단위당 비용과 처리량 면에서 이 기술에 필적할 만한 것이 없습니다.

●   센서 소자와 컨트롤러 사이에서 전기 신호를 전달하는 스탬핑 단자 및 커넥터

●   센서 칩 패키징의 구조적 뼈대를 제공하는 리드 프레임

●   금속 파편 및 스프링 접촉부는 모든 부품에서 일관된 탄성을 가져야 합니다.

●   전자기 간섭으로 인해 센서 판독값이 왜곡되는 것을 방지하는 차폐 케이스

●   센서 어셈블리 내부의 전류 경로를 연결하는 전도성 시트 및 버스바

여기서 가장 큰 장점은 금형 정밀도와 프레스 안정성의 결합 입니다 . 이 두 가지가 모두 정확하게 조정되면, 프로그레시브 금형을 통한 정밀 금속 스탬핑으로 센서 조립 시 밀봉이 완벽한 버(burr) 없는 부품을 생산할 수 있습니다. 센서 하우징에 아주 작은 버라도 있으면 밀봉이 손상되어 습기가 유입되고 시간이 지남에 따라 센서 판독값이 오차를 발생시킬 수 있기 때문에 이는 매우 중요합니다.

자동차, 통신 또는 가전 제품 분야에서 센서 금속 부품을 대량으로 주문하는 제조업체의 경우, 프로그레시브 다이 스탬핑은 다른 고속 가공 방식으로는 따라잡기 어려운 정밀도를 유지하면서 단위당 비용을 낮게 유지할 수 있습니다.

정밀 블랭킹으로 센서 부품의 가장자리를 더욱 깔끔하게 다듬었습니다.

일반적인 스탬핑 공정은 금속 부품의 절단면을 따라 거친 전단 영역을 남깁니다. 대부분의 용도에서는 이것이 허용될 수 있지만, 밀봉면에 밀착되거나 다른 마이크로 어셈블리와 정밀하게 결합해야 하는 센서 부품의 경우, 이 거친 가장자리는 문제가 되어 2차 가공을 통해 제거해야 합니다.

정밀 블랭킹은 이러한 추가 단계를 제거합니다. 절단 과정에서 3중 힘이 작용하는데 , 클램핑력이 재료를 제자리에 고정하고, 카운터 펀치가 아래에서 부품을 지지하며, 메인 펀치가 판재를 관통합니다. 그 결과, 전체 두께에 걸쳐 매끄럽게 절단된 모서리를 가진 부품이 만들어지며, 공차는 ±0.01mm에서 ±0.02mm까지 매우 정밀합니다 .

표준 스탬핑과의 차이점은 무엇일까요?

차이점은 외관상의 차이가 아니라 기계적인 차이입니다. 기존 프레스는 절단 과정 중 재료를 부분적으로 파손시키는 반면, 정밀 블랭킹은 절단면 전체를 제어하여 전단력을 발생시킵니다. 그 결과 다음과 같은 차이가 발생합니다.

●   파손 부위 없이 완벽하게 깨끗한 전단 모서리를 가지 므로 2차 디버링이나 연삭 작업이 필요하지 않습니다.

●   별도의 수평 조정 작업이 필요 없는, 도장면 그대로의 평탄도

●   기어 톱니 및 엔코더 패턴과 같은 복잡한 프로파일의 최종 형상

●   표준 스탬핑 방식으로는 일관되게 구현할 수 없는 절단면 자체의 더욱 정밀한 치수 제어가 가능 합니다.

하지만 속도 면에서 절충이 필요합니다. 정밀 블랭킹 프레스는 고속 프로그레시브 셋업 방식보다 속도가 느리고, 툴링도 더 복잡합니다. 따라서 정밀도가 생산량보다 중요한 중규모 센서 금속 부품 생산에 적합합니다.

센서 활용 분야 중 가장 큰 이점을 얻는 분야

정밀 블랭킹은 스탬핑된 부품에 기능적인 모서리가 있을 때 , 즉 절단면 자체가 센서의 성능이나 밀봉 방식에 영향을 미칠 때 그 진가를 발휘합니다.

●   회전 중 가장자리 프로파일이 신호 정확도에 직접적인 영향을 미치는 인코더 디스크

●   압력 센서 다이어프램 시트 는 누출 방지 밀봉을 위해 완벽하게 평평한 접촉면이 필요합니다.

●   톱니 형상을 가진 기어 모양 센서 부품은 후처리 없이 네트셰이프로 스탬핑해야 합니다.

●   치수 일관성이 정렬에 영향을 미치는 ADAS 및 자동차 센서용 장착 플레이트 및 브래킷

현재 센서 부품을 스탬핑한 후 2차 연삭 또는 디버링 공정을 거쳐 모서리를 다듬고 있다면, 정밀 블랭킹 공정으로 전환하면 부품당 총비용을 절감할 수 있습니다.

스탬핑 공정 자체는 비용이 더 많이 들지만, 생산 흐름에서 전체 2차 공정을 제거하는 효과가 있습니다. 센서용 정밀 스탬핑 밀봉 무결성이나 회전 정확도에 의존하는 경우, 이는 품질과 비용 효율성 모두에서 상당한 향상을 의미합니다.

단일 스트로크 효율성을 위한 복합 다이 스탬핑

프로그레시브 다이는 스트립을 여러 스테이션을 거쳐 이동시키는 반면, 컴파운드 다이는 한 스테이션에서 한 번의 스트로크 로 모든 작업을 수행합니다 . 펀치가 하강하면 절단, 천공 및 성형이 완료된 부품이 단일 프레스 사이클에서 완전히 성형된 상태로 나옵니다. 스트립 이송도, 스테이션 간 이송도, 순차 공정도 필요 없습니다.

이러한 단일 스트로크 방식 덕분에 복합 금형 스탬핑은 비교적 단순한 형상을 가지지만 특징부 간의 높은 동심도와 위치 정확도가 요구되는 센서 금속 부품에 매우 적합합니다 .

센서 제조업체가 이를 사용하는 이유

복합 금형은 모든 형상이 동시에 형성되는 부품을 생산합니다. 즉, 구멍, 절단면, 외부 프로파일 간의 공간적 관계가 첫 번째 부품부터 마지막 ​​부품까지 완벽하게 정렬된 상태를 유지합니다. 이는 센서 금속 부품에 있어 매우 중요한데, 신호 경로에 대한 장착 구멍의 위치가 센서의 판독값에 영향을 미치기 때문입니다.

이 기법은 다음과 같은 경우에 가장 효과적입니다.

●   해당 부품의 형상은 복잡한 굽힘이나 드로잉 없이 단일 평면에서 블랭킹 및 피어싱을 포함합니다.

●   내부 형상과 외부 프로파일 간에는 높은 위치 정확도가 필요합니다.

●   생산량은 적당한 수준이며, 부품당 금형 비용은 낮게 유지되어야 합니다.

●   해당 소재는 두께 0.2mm~4mm 범위 의 평판형 강판입니다.

이 방식에 맞는 센서 부품

복합 금형 스탬핑은 특히 여러 개의 펀칭 특징이 있는 평평하거나 거의 평평한 센서 부품과 같은 특정 유형의 센서 부품을 처리하는 데 적합합니다.

●   정확한 위치에 통풍구 또는 신호 구멍이 있는 센서 커버 플레이트

●   구멍 위치에 따라 전기적 연속성이 결정되는 평면 스프링 접점

●   스페이서 링과 와셔는 두께와 동심도가 정밀하게 제어되어야 하는 센서 스택업에 사용됩니다.

●   복잡한 3D 성형 없이 간섭을 차단하는 간단한 차폐 삽입물

센서 금속 부품 설계에 벤딩, 드로잉 또는 다축 성형이 필요하지 않다면 프로그레시브 다이를 사용하는 것은 과도합니다. 불필요한 금형 복잡성에 비용을 낭비하게 됩니다. 복합 금형은 금형 비용을 절감하면서도 센서 어셈블리에 필요한 정밀 금속 스탬핑의 위치 정밀도를 제공합니다. 이는 부품의 복잡성에 맞는 적절한 크기의 솔루션입니다.

4슬라이드 스탬핑으로 좁은 공간에서 복잡한 곡면 가공 가능

대부분의 스탬핑 프레스는 위에서 아래로 한 방향으로만 힘을 가합니다. 하지만 4슬라이드 프레스는 작동 방식이 다릅니다. 4개의 슬라이딩 툴이 여러 방향에서 공작물에 접근하여 금속을 수평 및 수직 방향으로 빠르게 순차적으로 구부리고 성형합니다. 각 슬라이드는 독립적으로 타이밍을 조절할 수 있어 단축 프레스로는 물리적으로 불가능한 다양한 굽힘 조합을 구현할 수 있습니다.

작은 크기에 여러 개의 굽힘, 비틀림 또는 스프링 장착 기능이 포함된 센서 금속 부품의 경우 , 2차 수작업 공구를 사용하지 않고 제작할 수 있는 유일한 실용적인 옵션은 4슬라이드 스탬핑인 경우가 많습니다.

센서 생산 분야에서 그 자리를 확고히 하는 곳

이 기술은 일반적으로 두께가 2mm 미만인 얇은 스트립 소재로 만든 작고 복잡한 부품에 특히 효과적입니다. 센서 설계는 제품이 출시될 때마다 점점 더 작아지는 추세이며, 4슬라이드 스탬핑 방식은 반복성을 희생하지 않고 이러한 추세에 발맞춰 나갈 수 있습니다.

이러한 방식으로 생산되는 일반적인 센서 금속 부품은 다음과 같습니다.

●   웨어러블 센서 장치 내부의 스프링 클립 및 배터리 접점

●   센서 모듈을 감싸는 다중 굴곡 EMI 차폐 탭

●   온도 및 근접 센서용 성형 와이어 접점

●   센서 소자를 제자리에 고정하는 복합 각도를 가진 소형 브래킷

4슬라이드 스탬핑은 좁은 스트립 소재를 사용하고 프로그레시브 다이에 필요한 캐리어 웹이 필요 없기 때문에 프로그레시브 다이 방식에 비해 재료 낭비가 매우 적습니다. 센서 금속 부품이 소형이고 대량 생산되는 경우, 재료 절감만으로도 금형 투자 비용을 상쇄할 수 있습니다.

여기에 한 번의 공정으로 복잡한 굴곡을 만들 수 있는 능력을 더하면, 현대 센서에 필요한 초소형 부품에 최적화된 정밀 스탬핑 방식이 탄생합니다.

딥 드로잉 공법으로 이음매 없는 센서 하우징 제작

가혹한 환경에서 작동하는 모든 센서는 습기, 먼지 및 부식성 물질로부터 보호되는 하우징이 필수적입니다. 용접 또는 여러 부품으로 구성된 하우징은 이음매가 생기고, 이음매는 언제든 문제가 발생할 수 있는 취약점입니다. 딥 드로잉 공법은 정밀하게 제어된 일련의 드로잉 공정을 통해 하나의 평평한 금속 블랭크를 이음매 없는 3차원 쉘로 성형함으로써 이러한 문제를 해결합니다.

펀치는 금속 블랭크를 금형 캐비티 안으로 끌어당겨 재료를 파손시키지 않고 컵이나 상자 모양으로 늘립니다. 제대로 가공하면 완성된 부품은 벽 두께가 균일하고 용접선이 없으며 압력이나 진동에 의해 파손될 수 있는 이음매가 없으므로, 이것이 바로 핵심입니다.

과정을 쉬운 단계로 나누어 설명

1. 평평한 금속 재료를 최종 부품 치수에 따라 계산된 직경으로 절단합니다.

2. 블랭크 홀더는 드로잉 공정 중 재료 흐름을 제어하기 위해 외부 가장자리를 고정합니다.

3. 펀치가 아래로 내려가면서 블랭크를 다이 캐비티 안으로 끌어당겨 초기 컵 모양을 형성합니다.

4. 더 깊은 형상이 필요한 부품의 경우, 재설계 단계를 통해 벽면 두께가 허용 오차 범위를 벗어나지 않도록 컵을 점진적으로 더 깊게 늘립니다.

5. 최종적인 크기 조정 또는 다림질 과정을 통해 벽 두께와 표면 마감을 사양에 맞게 정확하게 맞춥니다.

이 기술에 적합한 센서 응용 분야

딥 드로잉 공법은 구조적 무결성을 손상시키지 않는 이음매 없이 밀폐되고 보호된 형태를 필요로 하는 센서 금속 부품에 이상적입니다.

●   고압 환경에 적합한 압력 센서 하우징으로 , 용접 이음매가 문제가 될 수 있는 환경에 적합합니다.

●   화학 물질이나 극한의 열에 노출되는 산업용 온도 및 유량 센서용 원통형 센서 하우징 .

●   엔진룸 내부의 센서 소자를 오일, 냉각수 및 진동으로부터 보호하는 자동차 센서 케이스 .

●   의료용 센서 케이스는 오염을 방지하고 멸균을 간소화하는 매끄럽고 이음새 없는 내부 구조를 가지고 있습니다.

재료 선택은 딥 드로잉에서 다른 어떤 부분보다 더 세심한 고려가 필요한 부분입니다.

모든 금속이 딥 드로잉에 적합한 것은 아니며, 균열 없이 여러 단계의 드로잉 공정을 거치려면 재료가 높은 연성과 적절한 한계 드로잉 비율(LDR)을 가져야 합니다 . 센서 금속 부품에 가장 일반적으로 사용되는 드로잉 재료는 다음과 같습니다.

●   부식에 취약한 센서 환경에는 스테인리스강(SUS304L, SUS316L)을 사용합니다.

●   항공우주 및 전기차 분야의 경량 센서 하우징용 알루미늄 합금(AL5052, AL6061) .

●   전기 전도성도 필요한 센서 하우징용 인청동 (C5191) .

●   성형 후 가공성이 요구되는 센서 커넥터 및 밸브 시트 하우징에는 황동(H62, H68)이 사용됩니다.

센서 부품에 적합한 기술 선택하기

센서 부품용 정밀 금속 스탬핑에는 만능 해결책이 없습니다. 그리고 그것은 오히려 좋은 점입니다. 대량 생산에는 고속 프로그레시브 다이 스탬핑이 제격입니다. 이 방식은 부품을 매우 빠른 속도로, 그리고 흔들림 없는 일관성을 유지하며 생산하는 데 매우 효과적입니다. 하지만 센서 성능에 있어 절단면의 정밀도가 중요한 경우에는 정밀 블랭킹이 최적의 선택입니다.

복합 금형 스탬핑은 복잡한 형상이 필요하지 않은 부품, 특히 평면 프로파일 제작에 적합합니다. 단축 프레스로는 접근하기 어려운 미세한 굴곡이 있는 부품에는 4슬라이드 스탬핑이 최적의 선택입니다. 또한, 딥 드로잉 공법은 가장 민감한 센서 소자까지 외부 환경으로부터 안전하게 보호하는 이음매 없는 하우징을 제작할 수 있도록 해줍니다.

핵심은 몇 가지 중요한 질문을 던지는 데 있습니다.

●   당신이 맡을 부분은 어떤 모양인가요?

●   센서 설계에 필요한 허용 오차는 어느 정도입니까?

●   대량 생산을 원하시나요, 아니면 소량 생산을 원하시나요?

●   부품에 정교한 모서리 가공, 이음매 없는 외피, 또는 복잡한 다방향 굽힘이 필요하신가요?

이러한 질문에 대한 답을 얻으면 작업에 적합한 기술을 선택할 수 있습니다. 간단한 부분을 지나치게 복잡하게 만들지 말고, 복잡한 부분을 잘못된 접근 방식으로 대충 처리하지 마십시오.

~에Fortuna 저희는 저희의 역량을 완벽하게 다듬어 왔습니다. 정밀 금속 스탬핑 저희는 20년 이상 이 분야에서 쌓아온 경험과 노하우를 자랑합니다. 특히 85대의 고속 프로그레시브 다이 프레스를 통해 ±0.01mm의 정밀한 공차를 구현할 수 있습니다. 센서 부품 스탬핑을 고려 중이시거나 설계에 가장 적합한 방법에 대한 전문가의 조언이 필요하시다면, 저희 엔지니어링 팀이 언제든 도와드리겠습니다 .