PEEK·PI·PEI·PAI 가공 실전 — 등급 선택과 절삭에서 갈리는 것

고기능 수지는 소재를 고르는 것보다 등급을 고르는 일이 더 어렵습니다. 같은 PEEK라도 무충전·유리섬유·카본·PTFE 충전에 따라 강성, 마모, 팽창, 가공 난이도가 달라집니다. 이 글은 PEEK·PI·PEI·PAI를 실제로 가공하고 발주하는 순서로 정리했습니다.

1. 등급 선택 — 충전재가 바꾸는 것

핵심은 “무엇을 얻고 무엇을 포기하는가”입니다. 강성을 얻으면 인성을 잃고, 내마모를 얻으면 공구 수명을 잃습니다. 도면에 등급이 지정되지 않았다면, 사용 조건을 기준으로 등급을 먼저 합의하는 편이 안전합니다.

2. 소재별 절삭에서 갈리는 지점

PEEK — 결정화와 잔류응력

PEEK는 결정성 수지라 가공 중 발생한 열과 응력이 냉각되면서 변형으로 나타납니다. 두꺼운 재료에서 얇게 깎아내는 형상(박육 리브, 얇은 바닥)은 특히 주의가 필요합니다. 황삭 후 중간 응력 완화, 최종 마무리 순서로 나누는 것이 정석입니다.

PEI — 응력 균열과 백화

비정질이라 가공은 수월한 편이지만, 날카로운 공구와 과도한 절입은 응력 집중으로 백화·균열을 만듭니다. 투명·반투명 부품은 내부 응력이 그대로 보이므로 마감 조건을 초기에 합의해야 합니다.

PI — 취성

PI의 가장 큰 가공 리스크는 파손입니다. 박육부, 미세 홀, 얇은 플랜지에서 공구 압력만으로 깨질 수 있습니다. 낮은 절입, 진동 억제, 충분한 지지대가 필수이고, 가공 순서를 바꿔 최종 형상을 마지막에 만드는 방법이 효과적입니다.

PAI — 흡습과 치수

PAI는 흡습에 따라 치수가 변합니다. 가공 전 함수율 상태를 관리하고, 정밀 부품은 사용 환경 기준으로 치수를 잡아야 합니다. 가공 후 측정값이 다음 날 달라지는 일이 실제로 생깁니다.

3. 어닐링 — 후가공이 아니라 사전 공정

응력 완화 열처리는 “문제가 생긴 뒤 하는 것”이 아니라 가공 전에 계획하는 것입니다. 소재 상태에서 응력을 먼저 풀어두면 절삭 후 변형이 크게 줄어듭니다. 반대로 이미 형상을 다 만든 뒤 열처리하면 치수가 다시 움직입니다.

• 두꺼운 재료를 얇게 가공하는 형상은 사전 어닐링을 기본으로 검토합니다.
• 열처리 조건(온도·시간·냉각)은 소재·등급별로 다르며, 제조사 권장 조건을 따라야 합니다.
• 어닐링 후에도 치수가 미세하게 변할 수 있어 최종 마무리 가공 여유를 남기는 순서가 안전합니다.

4. 발주할 때 도면에 꼭 적어야 하는 것

가공 정밀도 문제의 상당수는 도면에 조건이 없어서 생깁니다. 아래 네 가지만 있어도 커뮤니케이션 비용이 크게 줄어듭니다.

• 사용 온도 — 상온 검사 기준인지, 사용 온도 기준인지. 열팽창 보정 여부가 여기서 갈립니다.
• 소재 등급 — 무충전/GF/CF/충전 등급, 가능하면 제조사·등급명까지.
• 검사 기준 — 측정 온도, 열평형 시간, 사용 게이지·측정기.
• 후처리 여부 — 어닐링·세정·건조 필요 여부와 순서.

특히 고기능 수지는 같은 치수라도 측정 조건에 따라 합격·불량이 뒤집힙니다. 검사 기준을 도면 또는 검사 기준서에 명시하는 것이 분쟁을 줄이는 가장 확실한 방법입니다.

5. 정리

PEEK·PI·PEI·PAI 가공에서 성패를 가르는 것은 설비보다 등급 선택, 가공 순서, 검사 조건입니다. 이 세 가지가 정해지면 나머지는 조건에 맞춰 따라옵니다. 반대로 이 셋이 비어 있으면, 좋은 설비로도 현장에서 안 맞는 부품이 나옵니다.

도면과 사용 조건을 보내주시면 등급 후보와 가공 방법, 검사 포인트까지 함께 정리해 드립니다.