제품 설계 시 소재의 특징을 잘 이해하는 것도 매우 중요한 포인트입니다. 이번 포스팅에서는 우리에게 너무나도 친숙한 알루미늄의 특징과 가공 시 주의해야 할 점 등을 준비했습니다. 알루미늄 가공을 염두해 두고 계신 분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.
알루미늄이란?
알루미늄은 가볍고, 내식성이 높은 금속 소재로 가공성이 뛰어나 폭넓게 사용되고 있습니다. 단위 중량당 강도가 높아 제품의 경량화, 효율화를 위해 채택되는 소재이기도 합니다. 보통 절삭 가공 시 사용되는 알루미늄은 알루미늄 합금 소재이며, 이는 마그네슘, 망간 등의 다른 금속을 첨가하여 순수 알루미늄의 약점을 보완하고, 장점을 극대화한 소재입니다. 알루미늄 합금의 종류는 다양하며 용도에 따라 적절한 소재를 선택하는 것이 중요합니다.
알루미늄의 특징
가볍다
알루미늄의 무게는 철에 비해 약 1/3 정도입니다. 따라서 항공기, 인공위성, 전자 제품을 비롯한 경량화가 요구되는 분야에서 이용되고 있습니다.
강하다
사실 우리가 사용하고 있는 대부분 알루미늄은 다른 금속 성분을 합한 알루미늄 합금입니다. 알루미늄은 다른 금속에 비해 재질이 연해 손상되기 쉬운데, 이를 보완할 수 있는 다른 금속 성분을 섞어 강도를 높일 수 있습니다. 예를 들어 아연과 마그네슘을 첨가한 후 열처리한 7000번대 알루미늄 합금은 강도가 매우 뛰어나 항공기 부품에 많이 이용됩니다.
녹슬기 어렵다
알루미늄은 산소와 반응하여 표면에 산화 피막을 형성하여 부식을 막습니다. 높은 내식성 덕분에 해양 개발, 선박, 건축 등의 분야에서 이용되며, 바 바람과 같은 혹한의 환경에서도 잘 녹슬지 않습니다.
가공이 쉽다
알루미늄은 다양한 방법으로 가공할 수 있습니다. 소성 가공에도 적합하고, 열에 의한 용해도 낮아 주조에도 적합합니다. 절삭 가공도 쉽고, 용접도 가능합니다. 가공성이 훌륭한 점 때문에 알루미늄은 호일처럼 얇은 형상부터 복잡한 형상까지 다양한 형태로 가공할 수 있습니다.
열을 잘 전달한다
알루미늄의 열전도율은 철의 약 3배 정도입니다. 열전달이 쉽기 때문에 자동차의 라디에이터나 전자기기의 방열기 등에서 자주 사용됩니다. 절삭, 연삭 가공 시 툴과 알루미늄 소재의 가공물 사이에 가공열이 발생하는데, 알루미늄 소재는 열전도성이 높기 때문에 국부적인 온도 상승이 비교적 적습니다. 이는 가공물의 왜곡이나 툴의 마모를 억제하므로 툴의 수명이 늘어난다는 장점도 있습니다.
저온에 강하다
-196도의 액체질소나 -162도의 액화 천연가스를 보관하는 탱크에 사용할 만큼 극저온에서도 강도가 오히려 증가하는 성질이 있습니다. 이 때문에 우주개발과 생명공학 등에도 이용되고 있습니다.
재활용이 쉽다
장기간 사용하여도 열화 하기 어렵고, 녹는 점도 낮기 때문에 제품을 녹여 쉽게 재활용할 있습니다. 게다가 재활용 후 품질이 크게 변하지도 않습니다.
빛과 열을 반사
잘 연마한 알루미늄은, 적외선이나 자외선, 전자파, 각종 열선을 반사하는 성질이 있습니다. 순도가 높은 알루미늄일수록 반사율은 더 높고, 경면 가공을 실시하여 반사율을 높일 수 있습니다. 따라서 난방 기구와 조명 기구의 반사판이나 우주복 등에 사용되고 있습니다.
독성이 없음
알루미늄은 무해, 무취로 위생적인 소재라고 할 수 있습니다. 특히 체내에 흡수되어도 99% 이상 배출되고, 토양을 오염시키지 않습니다. 이러한 특징 때문에 식품이나 의약품의 포장 용기, 음료 캔, 의료기기 등에 자주 이용되고 있습니다.
알루미늄 가공의 장점
알루미늄은 가벼워 제품 경량화에 도움이 됩니다. 철이나 스테인리스에 비해 1/3이하의 중량으로 단위 중량당 강도가 높습니다. 따라서 충분한 강도를 유지하면서 부품의 경량화를 진행할 수 있습니다. 또 가공성이 뛰어나 절삭가공에 매우 적합한 소재입니다. 복잡한 형상도 비교적 빠르고 정밀도 높게 가공할 수 있습니다. 강도가 높고 가벼운 금속 중에는 마그네슘 합금이나 티타늄 등이 있지만, 이들은 난삭재로 절삭가공하기 꽤 까다로운 소재로 가공 비용이 높습니다.
알루미늄 가공 시 주의점
알루미늄은 가공성이 매우 좋지만 경도, 강도가 비교적 낮은 소재에 속하므로 상처나 자국이 생기기 쉽습니다. 외관을 담당하는 부품에 사용된다면 작업 환경이나 취급에 주의가 필요하며, 아노다이징과 같은 표면 처리를 함께 고려하는 것이 좋습니다. 또한 알루미늄은 녹는점이 낮은 특징 때문에 절삭가공 시 가공툴에 알루미늄이 녹아 붙어버리는 용착 현상이 일어나기 쉽습니다. 에어 블로우, 절삭유 등을 잘 사용하거나, 공구를 잘 선택해야 하는 등 가공 기술자의 노하우가 필요한 부분입니다.
알루미늄 합금은 뛰어난 특징을 갖춘 금속 소재로 다양한 산업 군에서 두루 사용되고 있습니다. 다만, 알루미늄 합금 종류마다 특성이 조금씩 다르고, 가공 시에 주의해야 할 점도 있는 등 섬세하게 다뤄야 할 소재이기도 합니다. 만약 알루미늄 가공을 준비 중이시라면 온라인 제조 플랫폼, 크렐로에 맡겨보세요. 최고의 실력자들로 구성된 업계 최대 규모의 생산 네트워크에서 뛰어난 품질과 정확한 납기를 제공하고 있습니다. 전문 PM이 신속히 배정되어 고객에게 최고의 제조 경험을 제공하기 위하여 생산 현장을 수시로 모니터링하며 품질 검수와 안전한 배송까지 책임집니다. 크렐로에서 지금 바로 알루미늄 가공 시작하세요!
