적시성

스테인리스라고 불리는 합금은, 화학적으로 활성인 환경으로부터 오랜 시간 동안 저항할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이는 비우호적인 대기 조건, 화학 생산 환경에서의 산성 또는 알칼리성 환경이 포함될 수 있습니다. 최근 들어 여러 부속품, 기계와 장치에서 탄소강의 사용이 점점 줄어들고 있으며, 점차 특수 강철로 된 요소들이 그 자리를 대신하고 있습니다. 이는 일반 강철이 특정 한계를 가졌기 때문입니다. 예를 들어, 높은 온도, 압력에서 또는 공격적인 환경에서 사용이 불가능해지는 한계를 가지고 있습니다. 이 경우, 내열성과 스테인리스 강철과 독특한 특성을 가진 합금이 그 자리를 성공적으로 대체하여, 일반 강철이 감당할 수 없는 곳에서도 잘 작동합니다.

스테인리스 강철의 장점

내열성. 내열성은 높은 온도에 견디며 기계적 강도를 잃지 않는 재료의 특성을 말합니다. 내열성 강철은 미세 결정 형태로, 기초 강철과 다른 합금 요소가 분산 경화되는 그룹으로 분류됩니다. 내열성은 가열 시에도 부식 저항성을 잃지 않는 재료를 특징지어 줍니다. 이러한 특성들의 결합을 가진 합금 부식 저항성 강철이 있습니다. 높은 강도와 인성으로 인해 이러한 재료는 가공하기 어려운 종류로 분류되며, 특히 절삭과 칩 제거 시 많이 나타납니다. 이를 위해서는 특수 도구와 절삭 조건, 절삭유의 선택 및 기타 중요한 세부 사항이 필요합니다.

가공

합금 강철과 일반 강철의 물리적, 기계적 특성을 비교했을 때, 인장 강도와 경도 등 지표가 거의 비슷하다는 것이 밝혀졌습니다. 하지만 합금 강철과 일반 강철은 기계적 지표만 비슷할 뿐, 다른 특성에서는 큰 차이가 있을 수 있습니다. 이는 특히 미세 구조, 부식에 대한 저항성, 기계적 작용을 받으면서 강화되는 능력에서 두드러집니다. 우리는 잘 알려진 구조 역학 강의에서 인장-압축 다이어그램을 상기할 수 있습니다. 다이어그램은 재료가 하중 후 본래 상태로 돌아가며 변형되지 않는 탄성 변형 구간으로 시작합니다. 하중이 증가하면 "유동"이라고 불리는 영역에 도달하는데, 이때 미세 결정격자가 기계적 하중에 의해 변화하고 금속 표면층에서만 체험됩니다. 일반 강철을 가공할 때도 마찬가지로 이 특징이 나타나지만, 합금 강철에서는 훨씬 더 두드러집니다. 또한 열전도율, 녹는점 등의 특성적 차이는 가공 과정에도 상당한 영향을 미칩니다.

절삭 가공

따라서, 절삭 가공 시, 합금 강철의 강화 지표가 상당히 높아 많은 힘을 필요로 합니다. 게다가 대부분의 합금 강철들은, 특히 내열성 강철들은 매우 유연해서 절삭 가공이 어렵습니다. 유연성 지표는 가상의 항복 강도와 인장 강도의 비율로 결정됩니다. 이 비율이 작을수록 재료가 더 유연하고, 기계적 부하에서 더 강화됩니다. 스테인리스 강철은 높은 유연성을 가진 것으로 분류됩니다. 또한 유연성의 또 다른 측면인, 재료의 "점성"도 있습니다. 합금 강철을 선반에서 가공할 때 칩이 부러지지 않고, 예를 들어 비슷한 경도를 가진 탄소강을 가공한 것처럼 긴 띠로 말려 나옵니다. 이는 많은 불편을 초래하고 자동 모드로 가공하는 것을 어렵게 만듭니다.

두 번째 특징은 합금 강철의 열전도성이 낮다는 것입니다. 이는 작업 구역에서 온도를 높이고 최적의 냉각재 선택을 요구하며, 냉각재는 효과적으로 열을 제거하면서 절삭을 쉽게 하고 간격을 방지해야 합니다. 절삭 공구의 작업 가장자리에서 발생하는 간격은 공구의 기하학적 변화를 초래하고 결국 조기 고장으로 이어집니다. 일반적으로 내열성 합금 강철을 가공할 때 높은 절삭 속도가 권장되지 않으며, 이는 부품의 비용 상승을 초래합니다. 이 문제는 합금 강철과 특수 절삭유 전용 특수 절삭 공구를 사용하여 해결할 수 있습니다.

세 번째 특징은 높은 온도 조건에서도 강도와 경도를 유지한다는 것입니다. 이는 특히 내열성 강철의 특성으로, 간극과 결합하여 절삭 공구의 가속화를 초래하고 높은 회전 속도를 사용할 수 없게 만듭니다.

넷째, 철강 내에는 매우 단단한 금속간 화합물 및 탄화물 화합물이 포함된 고용체가 존재하며, 이는 비록 미세한 크기이지만 절삭 공구 표면에 마모재처럼 작용합니다. 공구가 빠르게 마모되고 무뎌져 자주 연마와 절삭날 모양 수정을 필요로 합니다. 실내에서는 합금강을 가공할 때의 마찰 계수가 일반 탄소강을 가공할 때보다 훨씬 큽니다.

다섯째, 저진동 내성은 가공 과정에서 부분의 강화 과정이 불균일하기 때문에 발생합니다. 소형 부품 가공 시 이 현상을 무시할 수 있지만, 긴 부품, 예를 들어 축을 가공할 때는 문제가 발생할 수 있습니다.

기술 최적화

이러한 현상은 자동화 기기, 예를 들어 자동 선반 및 CNC 머신에서 합금강을 가공할 때 특별한 접근이 필요합니다. 부정적 요인의 영향을 감소시키는 방법을 가장 일반적인 선반 가공을 예로 들어 설명하겠습니다. 선반 가공은 부품의 축을 중심으로 회전하면서 칩 형태로 소재를 제거하는 것입니다. 절삭공구의 움직임은 수평면에서 두 좌표에 따라 발생합니다. 절삭력의 영향으로 결정격자가 부분적으로 이동하며, 표면 강화가 발생합니다. 마찰열의 상당 부분이 열로 변환됩니다. 열 전도율이 낮은 소재는 불균일하게 가열되고 진동이 발생하며, 이는 부정적 요인이 악화됩니다.

공구가 빠르게 무뎌지지 않도록 제거하는 소재 두께를 줄이고 공구의 이송 속도를 줄이며 스핀들 속도를 올릴 수 있습니다. 결과적으로 표면은 더 높은 품질의 거칠기를 갖게 됩니다. 산을 이용한 합금강 가공 방법도 효과적입니다. 이는 공구의 빠른 마모와 표면 경화를 줄여주지만 기계 및 작업자에게 부정적입니다. 합금강 가공 최적화는 우선 내구성이 높은 절삭공구를 선택하고 최적의 절삭 조건과 냉각수의 선택 및 적합한 공급을 의미합니다.

공구 브랜드

경질합금 T30K4, T15K6, VK3는 높은 경도와 내마모성을 가지며, T5K7, T5K110은 더 유연하지만 내마모성은 낮습니다. VK6A, VK8은 낮은 내마모성과 높은 유연성을 지니며 충격 부하에 적합합니다.

코팅된 초경질 합금판 - TiC

이 합금판은 높은 마모 저항성을 가지며, 질화 및 시안화 처리와 같은 다양한 방식으로 더 개선됩니다. 초경질 합금판으로 베어 보(보론 질화) 코팅은 비용이 많이 들지만 절삭 공구의 경도, 내구성 및 내마모성을 크게 강화합니다.

내열강 가공

경질합금 등급인 R14F4, R10K5F5, R9F5, R9K9가 사용됩니다. R은 고속강에 속함을 나타냅니다. 이 합금에는 코발트 및 바나듐이 추가되어 절삭 공구의 기계적 내구성을 크게 향상시킵니다. 고속강 합금 사용은 합금강 가공 속도와 공구 소비를 크게 줄여줍니다. 그러나 이 합금은 과열에 취약합니다. 냉각유 공급이 끊기면 대부분의 경우 공구가 손상되어 새 판을 재부착해야 합니다.

냉각유 사용

이것은 합금강 가공의 필수 조건입니다. 냉각유는 주로 장기간의 공구 수명 방지, 절삭 성능 개선, 가공 표면 품질 개선 및 가공 정확성을 높이기 위해 필요합니다. 처리되는 강철 유형에 따라 냉각 매체와 공급 방식이 달라집니다.

가장 효과적인 방법은 절삭대에서 열을 최대한 빠르게 제거하는 것입니다. 여기서 높은 압력으로 절삭 공구의 후면에 냉각유를 공급하는 방식은 매우 효과적이며, 주로 군수 산업에서 사용되는 드문 이산화탄소 냉각보다도 효과적입니다.

냉각 방법 선택

가공 조건 및 기계의 기술적 가능성에 따라 다릅니다. 가장 일반적인 것은 고압 냉각입니다. 이 방법은 선반, 밀링, 그라인딩 등 다양한 가공에 적용할 수 있습니다. 이 방법은 많은 기계 제조업체에서 사용됩니다. 절삭 구역으로 냉각수가 분사되며, 뜨거운 금속과 접촉하여 빠르게 증발하면서 열을 가져가고 작업 표면을 효과적으로 냉각시킵니다. 이 방법의 단점은 냉각유의 높은 손실입니다. 그러나 이 방법은 공구의 내구성을 거의 6배 증가시켜 부품의 최종 비용에 반영됩니다.

더 효과적인 방법은 절삭 및 칩 형성 구역에 동시에 냉각유를 공급하는 것입니다. 이는 기술 장비의 개조가 필요할 수도 있습니다. 이 방법은 중소형 생산에 적합합니다.

가장 효과적인 열 제거 방법은 이산화탄소 냉각으로, 절삭 구역의 온도를 약 -79°C까지 낮춥니다. 이 방법은 비용이 많이 들며 단편 생산에만 적합합니다. 군수 산업 및 특수 속성을 갖는 합금강 부품의 소량 생산 시 사용됩니다.

가공하는 데 필요한 주요 요구 사항

합금강을 가공하기 위해 기계 및 시스템 SPID(기계 - 장치 - 도구 - 부품)는 몇 가지 품질을 가져야 합니다. 주로 시스템의 강성이 높아야 합니다. 합금강은 가공 중 진동을 일으킬 수 있으며, 이는 전체 시스템에 전달됩니다. SPID 시스템의 낮은 강성은 결함과 도구 마모를 초래할 수 있습니다. 두 번째로, 시스템은 가공 과정에서 발생하는 기계적 하중을 견딜 수 있어야 합니다. 이는 검은색 금속보다 훨씬 큽니다. 세 번째는 금속 가공 장비의 모듈 및 메커니즘의 최소 유연성입니다.

전동기는 상당한 강도를 가져야 합니다. 합금강 가공은 높은 하중을 예상합니다. 이와 같은 이유로 가공 전에 벨트와 풀리의 상태를 점검해야 합니다. 장치와 도구는 최대한 짧고 견고하게 제작되어야 절삭력의 영향을 줄일 수 있습니다.

대체적 접근

합금강 가공 최적화는 초음파 진동, 미세 전류, 사전 부품 가열을 통해 가능합니다. 그러나 이 방법은 모두 비용이 비싸며, 추가 설비가 필요하여 잘 사용되지 않습니다. 주로 경험이 많은 공작 기계 조작자들은 대개 특별한 산을 사용하며, 가끔 양파즙을 사용하여 표면 기계를 개선하고 절삭을 용이하게 하며 공구 수명을 연장합니다.

구매, 가격

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