3M orange trifecta mesh
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3M VHB tape shown bonding metal hatchannel adhesive joint to metal panel in industrial manufacturing application

금속

설계 공정에서 금속의 결합 및 접합

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금속을 이용한 설계

제조사의 관점에서 금속은 가성비가 높고 넓은 온도 범위에서 잘 견디며 내후성이 상당히 우수하고 강도가 탁월합니다. 최종 소비자는 금속을 신뢰합니다. 금속은 내구성이 강하며, 촉감 및 뛰어난 외관을 자랑합니다. 금속은 중공업용부터 하이테크 합금까지 원하는 모든 산업에서 폭넓게 적용 됩니다.

주조, 스탬핑, 구부림 등 금속의 형태를 만들거나 가공하는 방법은 끝이 없습니다. 설계를 위해 금속을 선택한 이유는 이러한 특성을 잘 알고 있기 때문일 것입니다. 3M 역시도 금속 소재에 대해서 연구하여서, 금속을 잘 부착하기 위해서 여러가지 연구를 해왔습니다.


기존의 기계적 결합과 접착제 솔루션의 비교

  • Technician uses applicator to bond metal with 3M metal glue

    기계적 결합를 이용한 결합과 접착제 솔루션 비교

    금속 결합는 금속 세공업 만큼이나 역사가 오래 되었으며 시장에서 익숙한 방식입니다. 금속을 기계적 결합으로로 접합하는 것이 "당연히" 가장 좋은 것이라고 생각하지만, 최선의 방법이 아닐 수도 있습니다. 산업용 접착제는 다른 산업용 부착 방법에 비해 다음과 같은 6가지 주요 장점을 지니고 있습니다.  

    1. 드릴작업과 구멍을 내지 않아도 됩니다. - 드릴작업은 시간이 걸리고 표면에 구멍을 뚫으면 약화 되어서 부식될 수 있습니다.
    2. 접합면에 응력을 고르게 분배 - 하나 이상의 고정 포인트에 응력이 집중되는 대신 접합면에 응력이 고르게 분배됩니다.
    3. 더 얇고 가벼운 재료 사용 가능 - 접합되는 전체 부위를 따라서 응력이 분배되기 때문에 표면이 결합의 응력 포인트를 감당할 만큼 두껍지 않아도 됩니다.
    4. 로 다른 재료끼리의 접합 - 특정 기계적 결합은 비금속 표면에서 성능을 제대로 발휘하지 못하며, 두 가지의 각기 다른 금속이 서로에게 부식 문제를 유발할 수 있습니다.
    5. 접합 및 씰링이 동시에 이루어짐 - 접착제는 단순히 접합만 하는 것이 아니라 유체가 드나들지 않도록 밀봉해주기 바랍니다.
    6. 진동 경감 - 유연한 접착제로 인해 에너지가 전달되지 않고 소멸합니다.

     

  • Sparks fly as technician welds metal substrates together in a factory

    용접/경납땜/납땜(열접합)과 테이프 및 접착제 솔루션의 비교

    용접으로 대표되는 열접합 공법은 친숙한 방식이며 소모자재가 저렴하기 때문에 시장에서 일반적으로 사용합니다. 열접합 공법은 경화 시간이 없기 때문에 대체로 작업 시간이 짧습니다. 열접합 공법과 테이프 및 접착제 솔루션 모두 올바르게 작업한 경우에 접합력과 씰링이 우수합니다. 하지만 접착제는 열접합 공법에 비해 다음과 같은 장점을 지니고 있습니다.

    1.  서로 다른 금속 물질끼리 접합 가능 - 이종 금속간의 접촉으로 인한 부식 없이 사용할 수 있습니다.
    2. 재작업성 – 접착제 접합 방식은 분해, 재작업 및 복구가 더 쉽습니다.
    3. 인건비 절감 - 접착제를 사용하면 숙련된 작업을 위한 인력 교육 및 전문 기술의 필요성이 크지 않습니다.
    4. 외관 향상 - 접착제 공정은 표면에 상처를 내거나 변색시키지 않습니다.
    5. 상대적으로 얇은 소재 사용 가능 - 금속이 변형되지 않기 때문에 표면이 더 얇아져도 충분히 견고합니다.
    6. 연료비 절감 - 열접합 공법은 아주 많은 에너지를 소비합니다.
    7. 작업자 편의 증진 - 대부분의 접착제는 상온에서 바를 수 있습니다.

금속 접합 시 고려사항

금속 접합을 위한 최적의 공법을 선정하기 위해서는 경질/연질, 부식 방지, 열에 대한 노출, 응력 집중 등의 여러 요소를 고려해야 합니다.

  • 3M VHB tape is used to join metal part to metal sheeting

    경질 대 연질

    경질 접착제는 골프채 샤프트가 헤드에 에너지를 전달하는 것처럼 에너지를 효과적으로 전달합니다. 연질 접착제는 기차의 진동처럼 에너지를 소멸시키는데 도움이 되기 때문에 구조에 부정적인 영향을 주지 않습니다. 각기 다른 용도에 적용되는 경질 또는 연질 접착제가 있으므로 어플리케이션에 가장 적합한 접착제를 선택할 수 있습니다.

  • Pitting, rust, and galvanic corrosion detail on a metal screw head

    부식

    이종금속간의 접촉으로 인한 부식은 활성도가 높은 금속이 활성도가 낮은 금속에게 전자를 잃었을 때 발생하며 부식으로 인해 외관이 손상되고 재료가 손상되게 됩니다. 이는 금속 결합이 전자를 쉽게 전달할 때 특히 문제가 됩니다. 접착제는 각기 다른 종류의 금속을 접합시킬 뿐만 아니라 이러한 부식에 저항하는 얇은 절연층을 제공합니다.

  • A rotor and brake system symbolize thermal issues in metal. Metal friction impacts temperature and  stress in materials.

    열에 노출되는 경우

    재료마다 열이나 냉기에 노출되었을 때 팽창 및 수축하는 비율이 각기 다르며 이는 구조에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. 충분히 유연한 접착제는 두 가지 각기 다른 금속을 접합하든, 금속과 유리, 목재 또는 플라스틱 등의 비금속을 접합하든 관계없이 이러한 응력을 일부 흡수하여 완화시켜 줍니다.

  • Warped metal showing damage from a screw fastening metal sheets together

    응력 집중/드릴 작업

    구멍을 뚫는 작업은 시간이 소요될 뿐만 아니라 표면을 약화시키고 구멍 가장자리에 응력을 집중시킵니다. 반면 접착제는 빠르게 부착할 수 있으며 접합면에 응력을 고르게 분배합니다

산업용 테이프 및 접착제를 활용한 접합 솔루션

금속을 접합하는데 가장 우수한 성능을 자랑하는 산업용 테이프 및 접착제 종류가 있습니다. 표면 및 용도에 적합한 접착제의 강도 및 내구성을 선택하는 것이 중요합니다. 아래 링크를 통해 각 제품에 적용된 기술을 확인하십시오.

  • 3M™ VHB™ 테이프

    VHB™ 테이프를 이용하여 설계 단계 부터 실제 제조 공정까지 일관성 있는 작업공법 및 사용량을 유지할 수 있습니다. 이 양면 아크릴 폼 테이프는 작업성이 좋으며 강도가 오랜 기간동안 지속되며 시간이 지날수록 더 강해지는 접합력을 형성합니다. 이 테이프는 다양한 종류의 표면/소재를 접합할 수 있습니다.

  • 3M™ Scotch-Weld™ 에폭시 구조용 접착제

    3M™ Scotch-Weld™ 구조용 2액형 에폭시 접착제는 견고하고 내구성이 우수하며 고온에서 잘 견디고 내화학성이 우수하여 산업용으로 가장 적합합니다. 이 고강도 구조용 접착제는 탁월한 내충격성을 제공하며 항공기, 건설, 운송을 비롯한 다양한 산업 분야에서 사용할 수 있습니다.

  • 3M™ Scotch-Weld™ 아크릴 구조용 접착제

    3M™ Scotch-Weld™ 아크릴 구조용 접착제는 견고하고 단단한 접합강도로 인해서 생산성과 성능을 개선할 수 있으며 경화 시간이 빠르고 미관상으로도 우수합니다. 3M™ 구조용 아크릴 접착제는 내충격성이 우수하고 냉장 보관하지 않아도 사용기간이 최대 18개월에 달합니다.

각기 다른 종류의 금속 접합

금속은 쉽게 접합할 수 있지만 각각 고유의 특성을 가지고 있습니다. 주요 금속 종류는 다음과 같습니다.

  • Stainless steel kitchen cabinets in a commercial kitchen

    SUS

    SUS는 내식성을 위해 탄소 및 다른 물질을 추가한 철합금입니다. 가정용 취사도구, 식기, 상업용 주방 및 식품 가공 과정에서 흔히 볼 수 있으며 외과용 기구에도 사용됩니다. 자동차 및 항공기 산업, 일반 산업 장비 및 건축물 외관에도 사용됩니다. SUS는 쉽게 접합되지만 먼지, 지문 및 유분을 제거하기 위해 닦아야 하는 경우도 있습니다.

  • Plates of corrugated steel (diamond pattern) in industrial manufacturing

    강철

    강철은 강도를 높이기 위해 소량의 탄소를 추가한 철합금입니다. 강철의 표면은 부식 예방을 위해 접합 전이나 후에 아연(아연 도금 강)이나 일부 페인트 종류로 코팅하는 것이 일반적입니다. 접합 전에 코팅이 된 경우, 접착제는 강철 자체가 아니라 실제로는 코팅면에 접합되는 것이므로 표면 에너지 및 접착제 발림 정도에 변화가 생깁니다. 접합 후에 코팅 및 도색 공정이 진행되는 경우 이에 맞게 설계된 산업용 테이프 및 접착제가 있습니다.

  • Strips of aluminum ready for metal adhesive

    알루미늄

    알루미늄은 상대적으로 부드럽고 내구성이 있으며 가벼운 연성 금속으로 기계적 가공, 주조, 드로잉 및 압출이 쉽습니다. 역학적 성질을 개선하기 위해 거의 대부분 합금됩니다. 순수 알루미늄이 공기에 노출되면 거의 즉시 산화 되어서 얇은 층이 형성되기 때문에 알루미늄은 부식에 강합니다. 알루미늄은 먼지, 지문 및 유분 제거를 위해 자주 닦거나 연마 작업을 해야 합니다.

  • Cut copper pipes and tubing

    구리가 함유된 금속

    구리는 부드럽고 가단성이 있는 연성 금속으로 전기 및 열 전도성이 탁월합니다. 부식될 수 있으며 부식을 일으키거나 부식성을 높이는 물질, 특히 다른 금속과 접촉하면 안 됩니다. 구리 및 구리 합금 황동처럼 오랜 시간이 지나면 부식될 수 있는 금속은 접착제 선택 시 특별한 주의가 필요합니다. 3M은 부식을 촉진하지 않고 구리와 호환되는 특별 제조된 접착제를 만들고 있습니다.


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