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2015년 1월 1일 목요일

대패날의 형상에 대하여...

서양대패나 동양대패를 보면 종류가 다양합니다.
용도에 따라, 그 기능에 따라 전체의 형상도 다양하고 또 그 대패에 사용되는 날(blade)의 모양도 다양합니다.

이러한 다양한 대패중에서 가장 많이 사용하는 평대패의 날 구조에 대하여 살펴보고자 합니다.

아래의 내용은 베리타스의 'Plane Blade Profile' 의 자료를 요약한 내용입니다.

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수작업으로 나무를 대패질을 하게 되면 엄청난 즐거움을 느낄 수 있게 됩니다. 마지막 대패질을 한 후에 흠집이 없는 막 완료한 판재를 살펴보고 그 과정을 되새겨 보는 과정은 진정으로 만족스러운 경험을 하게 된다. 그러나 누구나가 성공전에 어떻께 작업을 하여야 하는지 확실히 이해하고 어느 정도의 스킬이 필요하다는 것을 알게 된다. 그 중요한함에도 불구하고 대패질에서 간과하기 쉬운 것중의 하나는 날의 형상이다. 올바른 날의 형상은 대패 작업의 품질을 향상시키는 중요한 요소이다. 몰딩이나 복합대패를 제외하고 기본적인 형상이 4가지로 분류된다.
아래의 그림처럼 직선형, 라운드형, 크라운형, 코너 라운드형이다.
대패의 형태에 따라 어떻게 사용하는지 어떤 작업을 수행하는지 살펴보자.



  • 직선형(Straight)

조인터, 래빗 또는 숄더 플레인을 위한 형태이다. 
조인터나 숄더 플레인을 사용할 때 직선의 절삭 엣지가 없으면 만족할만한 접착 라인을 얻기는 거의 불가능한다. 반면에 래빗에서는 약간의 비틀림을 수용될 수도 있지만, 주요 목적은 날카로운 단면의 직각면을 달성하기 위한 것이다. 직선 엣지는 날 제조업체가 생산하기에는 가장 쉬운 형상중의 하나이다. 그러나 우드워커가 그에 따른 기구에 투자없이는 유지하는 것이 하나의 과제가 된다. 그럼에도 불구하고 약간의 훈련으로 평이 잘 맞은 숫돌과 좋은 호닝 가이드로 언제나 좋은 엣지를 만들어내게 된다.
  • 라운드(Round)
이 날의 형상은 손으로 톱질된 거친 재료를 대패질할 때 바람직하다. 스크럽 플레인이 이러한 라운드 형태의 날로 구성되어 있어 이러한 작업에 특별히 사용된다.  또한 잭 플레인 날을 필요한 형상으로 그라인딩하여 아주 실용적으로 활용한다. 스페어 날을 사용하면 전용 날보다 아주 저렴하게  활용할 수 있다. 
(1/16"~1/8" : 1.58mm~3.17mm)
  • 크라운(Crowned) 
대부분의 스무스 플레인에 해당되며 이러한 형상은 또한 잭 플레인이나 포어 플레인에 블레이드보다 폭이 넓은 판재의 면을 평면으로 만들때 사용될 수 있다.
목적은 바닥에서 날의 중간부위를 내밀어 넓은 면을 대패질할 때 중첩되는 부위에서 층/단이 지는 것을 감추기 위한 것이며 날끝의 코너가 지나가는 자국이 안나타나게 된다. 
그 결과로 생기는 표면은 넓고, 전체가 평편하게 나타나지만 주의깊에 관찰하는 우드워커에겐 일련의 폭을 지닌 얇게 굴곡이 있는 평면이다. 크라운의 정도는 날의 폭에 달려있다. 커브의 깊이가 동일하게 하는 것이 바람직하며 동일한 반지름은 #4-1/2의 스무더(2-3/8"의 날물)과 #3의 보다 작은 스무더(1-3/4"날물)에 대하여는 적합하지 않다.
이상적인 크라운의 높이는 의도하는 절삭 두께보다 약간 두텁게한다(예를 들면 마무리에 대하여 (0.0381mm).
이 형상은 보통  완전히 평이 잡히지 않은 숫돌(특히 물숫돌)이 대부분 자연스럽게 만들어주는 날물 형상으로 우드워커가 가장 쉽게 만들어낼 수 있는 형상이다.
딱딱하고 평면인 오일 숫돌(하드 아카나스와 같은)을 사용할 때, 크라운 형상이 코너에서 압력을 번갈아 더 세게 주어 나타나게 할 수도 있다.
( 0.05 mm ~ 0.1 mm)

  • 라운드 코너

이 형상은 많은 전문가들이 스무스 플레인과 잭 플레인에서 가장 좋은 모든 목적의 형상이라고 일컬어 지는데 이것은 가장 넓게 절삭이 되고 넓은 면에서 중첩이 되어 대패질이 되는 부위에서도 층/단이 발생하지 않는 형상이며, 집성을 위한 판의 엣지를 다듬을 때에도 사용될 수 있다. 그러나 그러한 형상을 잘 만드는 것이 과제가 된다. 직선의 엣지를 날카롭게 만드는데 필요한 모든 것이 만족하고 여기에 코너를 스무스하게 라운드되도록 만드는 과정이 날을 갈때 필요하다. 날의 엣지나 각 코너가 직선으로 호닝이 되면 작업 표면에 선이 남게 된다.
이렇게 날을 세우는데 필요한 판매되는 지그는 없다. 손으로 그라인딩을 하며 약간의 훈련이 이러한 날을 정확하게 세우는데 필요하다.

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** 라운드 코너 형상이 마무리 대패에서 필요하고 또 이 방법만이 대패질을 하였을 때 표면에 얕은 단이나 층으로 인한 선이 남지 않는 유일한 방법입니다.(역주)
필자의 경우에는 #600~800의 다이아몬드 숫돌로 양 코너를 라운드지게 간 다음 날끝의 엣지를 완전 직선으로 방수를 올리면서 세웁니다. 물론 당연히 숫돌은 완전 평면이 잡혀있는 숫돌을 사용합니다. 날을 세우는 마지막 단계(#8000)에서 양끝을 다시 한번 살짝 부드럽게 곡선이 지는 라운드 코너를 만드는 방법을 사용합니다.   

2014년 12월 31일 수요일

로크웰 경도의 값이 의미하는 것은?

공구에 사용하는 강의 판단 기준이 여러가지 있지만 수치로 된 것중의 중요한 항목에 경도(Hardness)가 있습니다.
베리타스의 리벨리 사이트나 리닐슨 대패의 카타로그를 보면서 대패날의 경도값을 제시하며 상품의 가격을 정해놓은 것들을 많이 볼 수 잇는데, 과연 공구강의 경도값은 어떤 의미가 있을까요?

다음의 자료는 리벨리 사이트에서 소개한 내용을 요약한 것입니다.

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리벨리의 카타로그에 설명된 많은 공구에, 로크웰 경도의 기호인 "Rc"를 그에 상응하는 값과 함께 표시되어 있는 것을 많이 보았을 것이다. 이것은 로크웰 C 경도의 스케일로 공구의 경도를 가리키는 수치이다. 여러해에 걸쳐 경도를 검사하는 많은 시스템이 있어왔다. 그러나 주요 두가지 방법이 최근에는 많이 사용되며 그중 하나는 브리넬이며 이는 미리 정해진 부하를 측정 시편에 압력을 가할 때 조그만 강구(steel ball)로 눌러 측정을 한다. 

나머지 하나는 로크웰 경도이며 브리넬 경도와 비슷하게 특별한 형상의 다이아몬드의 삽입물로 측정을 한다.


로크웰 경도 시스템은 A, B 그리고 C이며 이중 C가 많이 사용되며 다른 재질과 상대적인 경도를 측정한다. 경화시킨 강에 대한 스케일은 로크웰 C를 사용한다. 스케일의 가장 낮은 것이 일반적으로 톱(handsaw)으로 Rc38~42이다. 캐비넷 스크래퍼가 일반적으로 오래된 톱날로 흔히 만들기 때문에 이와 같은 범위이다.
업체에서 캐비넷 스크래퍼로 사용하는 사각 철판을 공급하기 시작했을 때, 같은 범위로 경화처리를 하였다. 몇년 지나서 Sandvik 과 베리타스가 10포인트 정도 더 경화시킨 Rc50 정도의 스크래퍼를 공급하였다. 이러한 스크래퍼는 엣지를 버니싱하는데 좀 더 많은 작업이 필요하지만, 소프트한 스크래퍼보다 날 끝이 상당히 더 오래 유지된다. 치즐은 일반적으로 Rc58~62 범위이며 일본의 끌은 Rc60이상이다.
로크웰 경도는 카타로그에서 명시적으로 강조하고 있는데 좋은 엣지를 유지하는 도구의 능력중의 하나이다. 이와 같은 수준에서 중요한 것은 사용된 합금이고 경화처리 과정이다. 로크웰 경도는 인성(toughness)와 취성(brittleness)간의 이율배반적인 성질을 가리킨다는 것을 강조한다. Rc63 치즐은 더디게 마모되지만 Rc58 치즐보다 더 쉽게 깨진다.
경도는 검증하기 가장 쉬운 품질 요소이다. 아마도 그것이 가장 대중적으로 사용하게 된 이유가 될 것이다.

– L.L.


경도 측정(Hardness Testing)
약간의 실험을 통하여, 줄을 사용하여 누구든지 공구의 경도를 테스트할 수 있다. 일반적인 기준으로, 보다 쉬운 방법이 줄로 쓸어 더 연한지 검사하는 것이다. 만약 어떤 공구가 망간 함유량이 높다면 망간이 공구강으로 첨가되면 기계적인 성질을 증가시키므로 좀 더 쉽게 줄로 쓸릴 것이다. 흔히 있는 탄소강은 상대적인 경도가 줄 쓸어서 결정될 수 있다. 그러한 목적으로 흔히 사용되는 줄을 기준이 되는 줄이라 부른다. 줄로 쓸어질 어떤 재료를 시료 줄로 먼저 확인한다. 검사 기준줄은 주의 깊게 Rc63이나 Rc64로 관리된다.  그 줄들은 계속되는 시험을 위하여 품질을 유지하고 검사의 용도로만 사용되어야 한다.
보통의 줄을 같은 목적으로 사용할 수도 있다, 하지만 예리함에 있어서 사소한 변화가 보다 더 하드한 공구에서 "skating"의 원인이 된다.
Lee Valley Archives

2014년 12월 25일 목요일

베리타스 대패의 날 재질에 대한 설명 (2) - Veritas Plane Blade PM-V11

베리타스 대패의 날 재질 PM-V11에 대한 소개 입니다.
기존의 A2와 O1의 재질과는 여러 측면에서 차이를 보여주고 있습니다.

베리타스 자체에서 작성된 레포트를 요약하여 아래에 소개합니다.

참고로 본인은 베리타스와 아무런 이해관계가 없습니다. 베리타스 대패를 사용하는 고객일 뿐입니다.

----------- PM-V11 스토리 -----------------
베리타스 툴로 처음부터 설계한다. 우리가 개발한 모든 제품은 새로운 개념, 새로운 재질 그리고 새로운 제조 공정을 고려한다. 설계하는 툴이 혁신적이고 고객들에게 뛰어난 가치를 제공하기를 원한다.
우드워커는 오랫동안 툴에 사용하는 완전한 공구강을 찾아왔다. 그동안 이러한 주제로 논쟁을 해왔던 다양한 공구강을 알파벳 순서로 나열한다면 M2, O1, M4, CPM-3V, A2 그리고 D2 등이다.
우리의 목표는 다양한 활용에 대하여 뛰어난 퍼포먼스를 제공할 뿐만 아니라 아마추어와 전문우드워커에게 동일한 가치를 제공해주는 베리타스가 제조하는 가공툴의 다음 세대를 위한 강을 찾는 것이다.
많은 지원자로 시작하여 21종류의 강/열처리 조합으로 압축했다.
이러한 모든 조합은 아래의 항목으로 광범위하게 테스트했다.

  • 날의 유지(Edge Retention)
  • 내충격성(Impact Resistance)
  • 손쉽고 신속한 날갈기(Ease of Sharpening)
다양한 활용은 다양한 베벨 각을 필요로 하므로, 모든 21종류에 대한 테스트는 베벨각 20, 25, 30 그리고 35도로 반복적으로 수행하였다. 이상한 샘플로 변칙적인 검사가 발생하지 않도록 각 테스트는 여러개의 날로 반복적으로 수행되었다. 분석을 위하여 여러달 동안 테스트를 수행하여 다양한 데이터 셋트를 수집했다.

테스트를 통하여 얻은 몇가지 재미있는 사실은,

  • 5600장의 디지털 마이크로스코프 사진을 통하여 날의 퍼포먼스를 측정하고 평가.
  • 나무를 깍은 길이가...연장하면 2.6 Km에 달하는 작업을 수행하였다.
  • 3 m의 오크 전체를 잘게 썰었다.
  • 온전한 대패날 3개를 갈아서 먼지처럼 없애 버렸다.
  • 엔지니어들이 모두 한번씩 가공을 수행하였다.
승자
분석이 완료된 후, 하나의 재료가 분명하게 승자로 나타났다. - PM-V11
PM-V11 합금은 충격 실험에서 가장 내구성이 있는 금속으로 테스트되었고 마모성 테스트에서 거의 두번째에 가까운 것으로 끝이 났다.
우리에게나 당신(소비자)에게 가장 중요한 것중의 하나가 PM-V11 합금으로 만들어진 날이 물 숫돌과 같은 일반적인 연마석으로 날카롭게 될 수 있느냐는 것이다.
결과는 PM-V11이 연마에  O1 보다 조금 더 시간이 걸리나, A2 보다는 약간 빨리 날카롭게 된다.
테스트의 결과는 'PM-V11의 테스트 결과 레포트'를 참조하기 바란다.
아래의 그래프는 테스트했던 4가지의 날에 대한 테스트 결과를 보여주는 레이다 차트이다. 각 축은 0~10의 스케일로 테스트 결과를 보여주며, 0은 중앙으로 가장 낮은 퍼포먼스를 가리킨다. 꼭지점인 10은 가장 우수한 퍼포먼스를 의미한다. PM-V11 합금의 퍼포먼스는 여러 강의 가장 좋은 특성을 포괄적으로 가지고 있는 것을 분명히 보여준다.

PM-V11과 분말 금속
PM-V11은 분말 금속(Powdered Metal) 합금으로, 구성 성분 금속을 녹여서 서로 혼합하며 만들어지는데, 이때 안개모양으로 산산이 부서진 아주 작은 입자들을 냉각시켜 분말로 만든다. 이 분말은 구성 입자 크기로 채로 걸른후, 압력을 가한 상태로 열을 가해 빌렛으로 만든다. 빌렛은 필요한 두께로 롤링되고 일반적인 용융 강의 처리 과정을 거친다. PM 처리는 전체에 걸쳐 균질한 아주 미세한 입자 구조를 가진 강을 만들어낸다.

PM-V11의 날은 어떻게
우리가 여러 우드워커에게 날을 테스트 용도로 제공했을 때, 피드백 받은 것은 한결같이 긍정적이었다(어떤 경우에는 거의 환상적인 반응). 그들은 PM-V11 날을 매일 매일 사용하며 손쉽게 날을 날카롭게 세우며 O1 이나 A2 강의 날보다 더 오랫동안 날카로운 상태를 유지하고 있다고 보고를 했다.

2014년 12월 24일 수요일

베리타스 대패의 날 재질에 대한 설명 (1) - Veritas Plane Blade A2 vs O1

사용중인 베리타스 대패 Bevel-Up Low Angle Smoother 의 대패날 재질이 PM-V11 이라는 베리타스 자체에서 붙인 모델입니다.

PM-V11 에 대하여는 다음 기회에 베리타스 자체에서 작성한 퍼포먼스 레포트를 소개하기로 하고 오늘은 베리타스의 blade로  많이 알려진 A2 vs O1에 대하여 간단히 설명 자료를 소개하겠습니다.

원문은 아래와 같습니다.

Many of the planes in the Veritas® line of planes are available with lapped blades made of either A2 or O1 tool steel. Both steels are excellent choices, but have different characteristics. Deciding whether to use an A2 or O1 blade depends on your personal preferences – how you prefer to work, how much planing you do, and your sharpening methods.
Our A2 blades are air-quenched and double-tempered to a hardness of Rc60-62. They hold an edge longer than most high-carbon steel blades, but also take more effort to sharpen. Choose A2 if edge durability is of primary importance to you.
Our O1 blades are oil-quenched and double-tempered to Rc58-60. They can be sharpened more quickly than an A2 blade, but they will also dull faster. The chromium content of O1 is less than that of A2 steel (0.5% vs. 5%), so they will also rust more readily. O1 blades are a good choice for rapid honing, but at a higher frequency.

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두가지 재질 모두 우수하다고(당연히 자신들이 만든 날이니 그렇다고 하겠지요?)..
그렇지만 다른 특성을 가지고 있다고 합니다.

둘중 어느 것을 사용하느냐 하는 문제는 개인적인 취향에 달려 있다고...
즉 어떻게 작업하느냐에 따라 선택할 수 있다는 얘기입니다.
대패질을 얼마나 많이 하고 날을 세우는 방법에 따라 다르다고 하는데...

A2 blade
: 공기중에서 냉각(Quenching)하였고, 2번의 열처리(더블 템퍼링)을 통하여 로크웰 경도 60~62로 만들었다고 합니다. 
대부분의 고탄소강 보다 날 수명이 길지만 날을 세우는 데 더 많은  시간이 소요된다. 
만약 날의 엣지를 오래 유지하고 싶으면 A2를 선택하라는 얘기입니다.

O1 blade
: 오일에서 냉각하였고 더블 템퍼링을 통하여 로크웰 경도 58~60을 만들었다고 합니다.
A2 날보다는 신속하게 날을 세울 수 있지만 그만큼 더 빨리 무뎌진다고 하네요.
O1의 크롬 함량이 A2 강의 크롬 함량보다 작다(0.5% vs 5%). 
그러므로 보다 쉽게 무뎌진다고 합니다.
그래서 O1 날은 신속하게 날을 세워 작업할 때 선택할 수 있는 날이지만 보다 자주 갈아야 한다는 얘기입니다.

저는 개인적으로두 재질중 선택하라면, A2 날물을 선택합니다.

다음에는 PM-V11에 대한 설명을 소개하겠습니다.

또 기회되면 로크웰 경도와 날에 대하여도 베리타스에서 설명하는 자료를 소개하겠습니다.

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