가공물 소재

가공물 소재 그룹

금속 절삭 산업은 다양한 소재로 매우 다양한 가공물을 생산합니다. 각 재료에는 합금 요소, 열처리, 경도 등의 영향을 받는 고유한 특성이 있습니다. 이는 절삭 공구 형상, 재종 및 절삭 조건의 선택에 영향을 미칩니다. 더욱 쉽게 선택할 수 있도록 가공물 소재는 ISO 표준에 따라 6개의 주요 그룹으로 구분되며, 각 그룹마다 고유한 가공 특성을 갖습니다.

ISO P – 강은 비합금 소재에서 고합금 소재에 이르기까지 주강과 페라이트 및 마르텐사이트 스테인리스강을 포함하는 가장 큰 소재 그룹입니다. 가공성은 일반적으로 좋지만 소재 경도, 탄소 함량 등에 따라 크게 다릅니다.

ISO M – 스테인리스강은 최소 12%의 크롬이 함유된 합금 소재입니다. 다른 합금에는 니켈 및 몰리브덴이 포함될 수 있습니다. 페라이트, 마르텐사이트, 오스테나이트, 오스테나이트-페라이트(듀플렉스) 등 다양한 조건에 따라 다양한 소재가 만들어집니다. 이 모든 소재의 공통점은 절삭날이 엄청난 열, 노치 마모 및 구성인선에 노출된다는 것입니다.

ISO K – 주철은 강과는 반대로 짧은 칩 소재입니다. 회주철(GCI)과 가단주철(MCI)은 가공이 매우 쉬운 편이지만, 구상흑연주철(NCI), 콤팩트주철(CGI) 및 오스템퍼 구상흑연주철(ADI)은 가공이 더 어렵습니다. 모든 주철에는 절삭날에 대한 연마성이 매우 높은 SiC가 포함되어 있습니다.

ISO N – 비철 금속은 알루미늄, 구리, 황동 등과 같은 부드러운 금속입니다. Si 함량이 13%인 알루미늄은 연마성이 높습니다. 일반적으로 날이 날카로운 인서트를 사용할 때 높은 절삭 속도와 긴 공구 수명을 기대할 수 있습니다.

ISO S – 내열합금에는 다양한 고합금 철, 니켈, 코발트 및 티타늄 계열 소재가 포함됩니다. 점착성이 있고, 구성인선을 생성하며, 작업 중에 경화되고(가공 경화), 열이 발생합니다. ISO M 소재와 매우 유사하지만 절삭하기가 훨씬 더 어렵고 인서트 날의 공구 수명이 짧습니다.

ISO H – 이 그룹에는 경도가 45-65 HRc인 강과 약 400-600 HB의 칠드 주철이 포함됩니다. 경도 때문에 가공이 어렵습니다. 이 소재는 절삭 중에 열을 발생시키고 절삭날에 대한 연마성이 매우 높습니다.

O(기타): 비 ISO. 열가소성 수지, 열경화성 수지, GFRP(유리 섬유 강화 폴리머/플라스틱), CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱), 탄소 섬유 복합재, 아라미드 섬유 강화 플라스틱, 경질 고무, 흑연(기술). 현재 다양한 산업, 특히 우주 항공 산업에서 복합소재를 더 많이 사용하고 있다.

MC 코드를 사용한 가공물 소재 분류

단순히 소재를 6개의 그룹으로 나누는 것만으로는 올바른 절삭 공구 형상, 재종 및 절삭 조건을 선택하기 위한 충분한 정보를 얻을 수 없습니다. 따라서 소재 그룹을 하위 그룹으로 더 세분화할 필요가 있습니다. Sandvik Coromant는 CMC 코드 시스템(Coromant Material Classification)을 사용해 다양한 공급업체, 표준 및 시장의 소재를 식별하고 설명합니다. CMC 시스템을 사용하면 가공성에 따라 소재를 분류하고 Sandvik Coromant는 적합한 툴링 및 가공 데이터도 제공합니다.

Sandvik Coromant는 생산성 향상을 지원하기 위한 더욱 구체적인 권장사항을 제공하기 위해 새로운 소재 분류를 만들었습니다. 더 상세한 구조를 가지고 있으며 더 많은 하위 그룹을 포함하며 유형, 탄소 함량, 제조 공정, 열처리, 경도 등에 대한 별도의 정보가 있습니다.

MC 코드 구조

MC 코드는 문자와 숫자의 조합을 통해 가공물 소재의 다양한 특성과 성질을 나타내도록 구성됩니다.

예제 1

코드 P1.2.Z.AN
P 는 강의 ISO 코드입니다.
1 은 비합금강 소재 그룹입니다.
2 는 탄소 함량 >0.25% ≤ 0.55% C에 대한 소재 하위 그룹입니다.
Z 는 제조 공정입니다 : 단조 / 압연 / 냉간 압연
AN 은 열처리, 풀림, 경도 값 공급입니다.

예제 2

N1.3.C.AG
N 은 비철 금속용 ISO 코드입니다.
1 은 알루미늄 소재 그룹입니다.
3 은 Si 함량이 1-13%인 알루미늄 하위 그룹입니다.
C 는 제조 공정: 주조
AG 는 열처리를 위한 것입니다: 시효

재료 조성뿐만 아니라 의심할 여지 없이 기계적 특성에 영향을 미치는 제조 공정 및 열처리도 설명함으로써 보다 정확한 설명이 가능합니다. 이를 통해 개선된 권장 절삭 조건을 생성할 수 있습니다.

가공성 정의

일반적으로 소재의 가공성, 즉 가공 능력을 결정하기 위해 파악해야 하는 세 가지 주요 요소가 있습니다.

1. 야금학적/기계적 관점에서 가공물 재질을 분류합니다.
2. 마이크로 및 매크로 수준에서 사용할 절삭날 형상.
3. 적절한 성분이 포함된 절삭 공구 재료(재종)예: 코팅 초경 합금, 세라믹, CBN 또는 PCD 등.

위의 선택은 소재의 가공성에 가장 큰 영향을 미칩니다. 다른 요인으로는 절삭 조건, 절삭 부하, 소재의 열처리, 표면 표면, 야금 개재물, 공구 고정, 일반 가공 조건 등이 있습니다.

가공성은 등급이나 숫자와 달리 직접적인 정의가 없습니다. 넓은 의미에서 가공물 소재의 가공 능력, 이로 인해 절삭날에 발생하는 마모 및 얻을 수 있는 칩 형성이 포함됩니다. 이러한 측면에서 저합금 탄소강은 까다로운 오스테나이트 스테인리스강에 비해 절삭이 더 쉽습니다. 저합금강은 스테인리스강에 비해 가공성이 우수한 것으로 간주됩니다. 일반적으로 "우수한 가공성"이라는 개념은 중단 없는 절삭 수행과 공정한 공구 수명을 의미합니다. 특정 소재에 대한 가공성에 대한 대부분의 평가는 실제 테스트를 통해 이루어지며, 그 결과는 거의 동일한 조건에서 다른 유형의 소재의 결과와 비교됩니다. 이 테스트에서는 미세 구조, 점착 성향, 가공 기계, 안정성, 소음, 공구 수명 등과 같은 다른 요인을 고려합니다.

ISO P 강

• 강용 MC 코드
• 비합금강 – P 1.1-1.5
• 저합금강 – P 2.1-2.6
• 고합금강 – P 3.0-3.2

ISO P 강이란?

• 강은 금속 절삭 분야에서 가장 넓은 가공물 소재 그룹입니다
• 강은 비경화 또는 최대 400HB의 일반 경도로 경화 및 템퍼링할 수 있습니다. 경도가 약 48 HRC 이상 최대 62-65 HRC인 강은 ISO H에 속합니다.
• 강은 철을 주성분으로 하는 합금(Fe 계열)입니다.
• 비합금강은 탄소 함량이 0.8% 미만이고 다른 합금 원소 없이 철(Fe)로만 구성됩니다
• 합금강은 탄소 함량이 1.7% 미만이고 Ni, Cr, Mo, V 및 W와 같은 합금 원소를 포함합니다
• 저합금강에는 5% 미만의 합금 원소 함유
• 고합금강에는 5% 이상의 합금 원소가 포함되어 있습니다.

일반적인 가공성

• 강의 가공성은 합금 요소, 열처리 및 제조 공정(단조, 압연, 주조 등)에 따라 다릅니다.
• 일반적으로 칩 컨트롤은 비교적 쉽고 매끄럽습니다
• 저탄소강은 점착성이 있고 날카로운 절삭날이 필요한 긴 칩을 생성합니다
• 특정 절삭 저항 k_c1: 1400-3100 N/mm
• 절삭 부하와 이를 가공하는 데 필요한 동력은 제한 범위 내에 유지됩니다

합금 요소

C 는 경도에 영향을 미칩니다(함량이 높을수록 연마 마모가 증가함). 탄소 함량<0.2%이 낮으면 접착 마모가 증가하여 구성인선과 칩 브레이킹 불량이 발생합니다.

Cr, Mo, W, V, Ti, Nb (초경 형성제) – 연마 마모를 증가시킵니다.

O 는 가공성에 큰 영향을 미칩니다. 그것은 비금속, 산화 및 연마성 개재물을 형성합니다.

Al, Ti, V, Nb 는 강철의 미립자 처리로 사용됩니다. 그들은 강을 더 단단하게 만들고 가공하기 더 어렵게 만듭니다.

페라이트의 P, C, N은 연성을 감소시켜 접착 마모를 증가시킵니다.

긍정적인 효과

쾌삭강(융점이 낮음)에서 Pb는 칩과 인서트 사이의 마찰을 줄이고 마모를 줄이며 칩 브레이킹을 향상시킵니다.

Ca, Mn (+S) 은 부드러운 윤활 황화물을 형성합니다. S 함량이 높으면 가공성과 칩 브레이킹이 향상됩니다.

유황(S) 은 가공성에 유익한 영향을 미칩니다. 0.001%와 0.003%의 작은 차이도 가공성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이 효과는 쾌삭강에서 사용됩니다. 약 0.25%의 황 함량이 일반적입니다. 황은 칩과 절삭날 사이에 윤활층을 형성하는 연질 황화망간(MnS) 개재물을 형성합니다. MnS는 칩 파손도 개선합니다. 납(Pb)도 비슷한 효과를 내며 쾌삭강에서 S와 함께 약 0.25% 수준으로 자주 사용됩니다.

긍정과 부정 모두

Si, Al, Ca는 마모를 증가시키는 산화물 개재물을 형성합니다. 강의 개재물은 전체 조성에서 차지하는 비중이 매우 작지만 가공성에 중요한 영향을 미칩니다. 이 영향은 부정적일 수도 있고 긍정적일 수도 있습니다. 예를 들어, 알루미늄(Al)은 철 용융물을 탈산시키는 데 사용됩니다. 그러나 알루미늄은 단단한 연마성 알루미나(Al2O3)를 형성하여 가공성에 해로운 영향을 미칩니다(인서트의 알루미나 코팅 비교). 그러나 이러한 부정적인 영향은 연마 입자 주위에 부드러운 껍질을 형성하는 칼슘(Ca)을 첨가하여 상쇄할 수 있습니다.

• 주강 은 모래와 슬래그를 포함할 수 있는 거친 표면 구조를 가지고 있으며 절삭날의 인성이 매우 중요합니다
• 압연강 은 입자 크기가 상당히 커서 구조가 고르지 않아 절삭 부하에 변동이 발생합니다
• 단조강 은 입자 크기가 작고 구조가 더 균일하여 절단 시 문제가 덜 발생합니다

강용 MC 코드

강은 가공성의 관점에서 비합금강, 저합금강, 고합금강, 소결강으로 분류됩니다.

비합금강 – P 1.1-1.5

정의

비합금강의 탄소 함량은 일반적으로 0.8%에 불과하지만 합금강에는 추가 합금 원소가 있습니다. 경도는 90에서 350HB까지 다양합니다. 탄소 함량이 높을수록 (>0.2 %) 재료가 경화됩니다.

공통 구성 요소

주요 용도는 구조용 강철, 구조용 강철, 딥 드로잉 및 스탬핑 제품, 압력 용기 강철 및 다양한 주강입니다. 일반적인 용도에는 차축, 샤프트, 튜브, 단조 및 용접 구조물(C<0.25%)이 포함됩니다.

가공성

칩 브레이킹 및 스미어링 성향(구성인선)의 어려움은 저탄소강(< 0.25%)에서 특별한 주의가 필요합니다. 높은 절삭 속도와 날카로운 날 및/또는 형상, 포지티브 상면과 얇은 코팅 재종은 점착성 성향을 감소시킵니다. 선삭 가공에서는 칩 브레이킹을 개선하기 위해 절입 깊이를 노즈 반경에 가깝거나 더 크게 유지하는 것이 좋습니다. 일반적으로 고경도강은 가공성이 매우 우수합니다. 그러나 절삭날에 상대적으로 큰 플랭크 마모가 발생하는 경향이 있습니다.

저합금강 – P 2.1-2.6

정의

저합금강은 현재 금속 절삭에서 가장 일반적으로 사용되는 소재입니다. 이 그룹에는 연성 소재와 경화 소재(최대 50 HRc)가 모두 포함됩니다.

공통 구성 요소

Mo 및 Cr 합금 압력 용기 강은 더 높은 온도에 사용됩니다. 일반적인 용도로는 차축, 샤프트, 구조용 강재, 튜브 및 단조품이 있습니다. 자동차 산업용 가공물의 예로는 콘로드, 캠 샤프트, CV 조인트, 휠 허브, 스티어링 피니언 등이 있습니다.

가공성

저합금강의 가공성은 합금 함량과 열처리(경도)에 따라 달라집니다. 그룹의 모든 소재에서 가장 일반적인 마모 메커니즘은 크레이터 마모와 플랭크 마모입니다.

고경도 소재는 절삭 영역에서 더 큰 열을 발생시켜 절삭날의 소성 변형을 유발할 수 있습니다.

고합금강 – P 3.0-3.2

정의

고합금강에는 총 합금 함량이 5% 이상인 탄소강이 포함됩니다. 이 그룹에는 연성 소재와 경화 소재(최대 50 HRc)가 모두 포함됩니다.

공통 구성 요소

이러한 강의 일반적인 용도에는 공작 기계 부품, 다이, 유압 부품, 실린더 및 절삭 공구(HSS)가 포함됩니다.

가공성

일반적으로 합금 함량과 경도가 높을수록 가공성이 떨어집니다. 예를 들어, 합금 원소가 12-15%이고 경도가 최대 450HB인 경우 절삭날의 소성 변형에 견디기 위해서는 우수한 내열성이 필요합니다.

ISO M 스테인리스강

• 스테인리스강용 MC 코드
• 페라이트 및 마르텐사이트 스테인리스강 – P5.0-5.1
• 오스테나이트 및 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강 – M1.0-2.0
• 듀플렉스 스테인리스강 – M 3.41-3.42

ISO M 스테인리스강이란?

• 주성분이 철(Fe)인 합금
• 크롬 함량이 12%를 초과합니다.
• 일반적으로 탄소 함량이 낮습니다(C ≤ 0.05%)
• 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)의 다양한 첨가물은 내식성 및 고온에서의 강도와 같은 다양한 특성을 제공합니다
• 크롬은 산소(O)와 결합하여 강철 표면에 Cr2O3의 부동태화 층을 생성하여 재료에 비부식성을 제공합니다

일반적인 가공성

스테인리스강의 가공성은 합금 요소, 열처리 및 제조 공정(단조, 주조 등)에 따라 다릅니다. 일반적으로 합금 함량이 높을수록 가공성이 떨어지지만, 쾌삭 가공 또는 가공성이 향상된 소재는 모든 스테인리스강 그룹에서 사용할 수 있습니다.

• 긴 칩 소재
• 페라이트/마르텐사이트 소재에서는 칩 컨트롤이 양호하지만, 오스테나이트 및 듀플렉스 소재에서는 더욱 복잡해집니다.
• 특정 절삭 부하: 1800-2850 N/mm
• 가공 중 높은 절삭력, 구성인선, 열 및 가공 경화 표면 발생
• 질소(N) 함량이 높은 오스테나이트계 구조는 강도를 증가시키고 내부식성에 대한 저항성을 제공하지만, 가공성은 감소하고 변형 경화는 증가합니다
• 가공성 향상을 위해 황(S)을 첨가합니다.
• 높은 C 함량(>0.2%)은 상대적으로 큰 플랭크 마모를 제공합니다.
• Mo와 N은 가공성을 감소시킵니다. 그러나 그들은 산성 공격에 대한 내성을 제공하고 고온 강도에 기여합니다
• SANMAC(Sandvik 상품명)은 내식성을 희생하지 않으면서 황화물과 산화물의 부피 점유율을 최적화하여 가공성을 향상시킨 소재입니다

스테인리스강용 MC 코드

가공물 소재 그룹 식별

스테인리스강이 얻는 미세 구조는 주로 주요 합금 성분인 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)이 가장 중요한 화학 성분에 따라 달라집니다(다이어그램 참조). 실제로 오스테나이트나 페라이트를 안정화하려는 다른 합금 성분의 영향으로 인해 변동이 클 수 있습니다. 구조는 열처리 또는 경우에 따라 냉간 가공으로 수정할 수도 있습니다. 석출 경화 페라이트 또는 오스테나이트 스테인리스강은 인장 강도가 증가합니다.

오스테나이트강

오스테나이트-페라이트(듀플렉스)강

페라이트 크롬강

마르텐사이트 크롬강

페라이트 및 마르텐사이트 스테인리스강 – P5.0-5.1

정의

가공성의 관점에서 페라이트 및 마르텐사이트 스테인리스강은 ISO P로 분류됩니다. 일반 Cr 함량은 12-18%입니다. 다른 합금 원소의 소량 첨가 만 존재합니다.

마르텐사이트 스테인리스강은 탄소 함량이 상대적으로 높아 경화성이 있습니다. 페라이트강은 자기성을 가지고 있습니다. 용접성은 페라이트계와 마르텐사이트 모두 낮고 내부식성은 중간에서 낮으며, 부식 저항성은 Cr 함량이 클수록 증가합니다.

공통 구성 요소

내식성을 제한하는 응용 분야에 자주 사용됩니다. 페라이트계 재료는 Ni 함량이 제한되어 있기 때문에 상대적으로 비용이 저렴합니다. 적용 예로는 펌프용 샤프트, 터빈, 증기 및 수력 터빈, 너트, 볼트, 온수기, 펄프 및 내식성에 대한 요구 사항이 낮은 식품 가공 산업이 있습니다.

마르텐사이트강은 경화될 수 있으며 칼붙이강, 면도날, 수술 기구 등의 모서리에 사용됩니다.

가공성

일반적으로 가공성은 저합금강과 매우 유사하고 우수합니다. 따라서 ISO P 소재로 분류됩니다. 높은 탄소 함량(>0.2%)은 재료의 경화를 가능하게 합니다. 가공 중 일부 구성인선과 함께 전면 및 상면 마모가 발생합니다. ISO P 재종 및 형상이 잘 작동합니다.

오스테나이트 및 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강 – M1.0-2.0

정의

오스테나이트강은 스테인리스강의 주요 그룹입니다. 가장 일반적인 조성은 18% Cr 및 8% Ni(예: 18/8-강, 유형 304)입니다. 부식에 대한 저항성이 더 좋은 강철은 종종 "내산강"(유형 316)이라고 하는 2-3% 몰리브덴을 첨가하여 만들어집니다. MC 그룹에는 Ni 함량이 20% 이상인 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강도 포함됩니다. 오스테나이트계 석출경화강(PH)은 열처리된 상태에서 오스테나이트 구조로 되어 있으며 Cr 함량은 >16%, Ni 함량은 >7%이며 알루미늄(Al)은 약 1%입니다. 일반적인 석출 경화강은 17/7 PH 강입니다.

공통 구성 요소

우수한 내부식성이 요구되는 가공물에 사용됩니다. 용접성이 매우 우수하고 고온에서 특성이 우수합니다. 응용 분야에는 화학, 펄프 및 식품 가공 산업, 항공기용 배기 매니폴드가 포함됩니다. 우수한 기계적 성질은 냉간 가공에 의해 향상됩니다.

가공성

가공 경화는 단단한 표면과 단단한 칩을 발생시키고, 이는 다시 노치 마모를 유발합니다. 또한 점착을 일으켜 구성인선(BUE)을 발생시킵니다. 상대 가공성은 60%입니다. 경화 조건은 코팅과 모재 소재가 가장자리에서 찢어져 치핑과 표면 조도 불량을 유발할 수 있습니다. 오스테나이트는 브레이킹이 어려운 단단하고 길고 연속적인 칩을 생성합니다. S를 추가하면 가공성은 향상되지만 내부식성은 떨어집니다. 포지티브 형상의 날카로운 날을 사용하십시오. 가공 경화층 아래를 절단하십시오. 절삭 깊이를 일정하게 유지하십시오. 가공 시 많은 열 발생.

듀플렉스 스테인리스강 – M 3.41-3.42

정의

페라이트 스테인리스강에 Ni를 첨가하면 페라이트와 오스테나이트를 모두 포함하는 혼합 기본 구조/매트릭스가 형성됩니다. 이를 듀플렉스 스테인리스강이라고 합니다. 듀플렉스 재료는 인장 강도가 높고 매우 높은 내식성을 유지합니다. 슈퍼 듀플렉스(super-duplex) 및 하이퍼 듀플렉스(hyper-duplex)와 같은 명칭은 합금 원소의 함량이 더 높고 내식성이 훨씬 더 우수함을 나타냅니다. 18-28%의 Cr 함량과 4-7%의 Ni 함량은 듀플렉스강에서 일반적이며 25-80%의 페라이트계 점유율을 생성합니다. 페라이트 및 오스테나이트 상은 일반적으로 각각 50-50%의 실온에서 존재합니다.

공통 구성 요소

화학, 식품, 건설, 의료, 셀룰로오스 및 제지 산업의 기계와 산 또는 염소를 포함하는 공정에 사용됩니다. 해양 석유 및 가스 산업과 관련된 장비에 자주 사용됩니다.

가공성

상대 가공성은 일반적으로 30%로 항복점이 높고 인장강도가 높기 때문에 나쁩니다. 페라이트 함량이 60% 이상이면 가공성이 향상됩니다. 가공 시 강한 칩이 발생하여 칩 해머링이 발생하고 높은 절삭 부하가 발생할 수 있습니다. 절단 중에 많은 열이 발생하여 소성 변형과 심각한 크레이터 마모를 유발할 수 있습니다.

노치 마모와 버 형성을 방지하려면 작은 절입각이 바람직합니다. 공구 클램핑 및 가공물 고정의 안정성은 필수입니다.

ISO K 주철

• 주철용 MC 코드
• 가단주철(MCI) K 1.1-1.2 및 회주철(GCI) K 2.1-2.3
• 구상흑연주철(NCI) K 3.1-3.5
• 강화흑연철(CGI) K 4.1-4.2
• 오스템퍼 구상흑연주철(ADI) K 5.1- 5.3

ISO K 주철이란?

주철에는 5가지 주요 유형이 있습니다.

• 회주철(GCI)
• 가단주철(MCI)
• 구상흑연주철(NCI)
• 강화흑연철(CGI)
• 오스템퍼 구상흑연주철(ADI)

주철은 Si 함량이 상대적으로 높은 Fe-C 조성(1-3%)입니다. 탄소 함량은 오스테나이트 상에서 C의 최대 용해도인 2% 이상입니다. Cr(크롬), Mo(몰리브덴) 및 V(바나듐)는 탄화물을 형성하여 강성과 경도를 증가시키지만 가공성은 떨어집니다.

일반적인 가공성

• 대부분의 조건에서 칩 컨트롤이 우수한 짧은 칩 소재. 비 절삭 저항: 790 – 1350 N/mm
• 특히 모래가 함유된 주철을 더 높은 속도로 가공하면 연마 마모가 발생합니다
• NCI, CGI 및 ADI는 일반 GCI에 비해 기계적 특성이 다르고 매트릭스 내 흑연이 존재하기 때문에 각별한 주의가 필요합니다.
• 주철은 강한 날과 안전한 가공을 제공하는 네거티브 인서트로 가공하는 경우가 많습니다
• 우수한 내마모성을 위해 초경 모재는 단단해야 하고 코팅은 두꺼운 산화 알루미늄 유형이어야 합니다.
• 주철은 전통적으로 건식으로 가공되지만, 주로 탄소와 철로 인한 분진 오염을 최소화하기 위해 습식 조건에서도 사용할 수 있습니다. 절삭유 공급 작업에 적합한 재종도 있습니다

경도의 영향

• 주철의 가공성과 관련된 경도의 영향은 다른 소재와 동일한 규칙을 따릅니다
• 예를 들어, ADI(오스템퍼 연성 철) 및 CGI(압축 흑연철) 및 NCI(구상흑연주철)의 경도는 최대 300-400HB입니다
• HB입니다. MCI 및 GCI 평균 200-250 HB
• 백주철은 탄소가 철과 반응하여 유리탄소가 아닌 초경 Fe3C(시멘타이트)를 형성하는 급속 냉각 속도에서 500HB 이상의 경도를 달성할 수 있습니다. 백주철은 연마성이 매우 높고 가공하기 어렵습니다

주철용 MC 코드

가공성 측면에서 주철은 가단성, 회주철, 구상흑연주철, 압축흑연철(CGI) 및 오스템퍼 연성철(ADI) 유형으로 분류됩니다. 더 높은 경도 중 일부는 구상흑연주철과 ADI에서 찾을 수 있습니다.

오스템퍼링 열처리는 오스템퍼 구상흑연주철(ADI)로 연성철(NCI)을 변환합니다.

가단주철(MCI) K 1.1-1.2 및 회주철(GCI) K 2.1-2.3

정의

가단성 주철은 백색에 가까운 철 매트릭스에서 생산된 다음 두 단계로 열처리되어 페라이트 + 펄라이트 + 템퍼링된 탄소 구조를 생성하여 회주철에서 더 파괴를 유발하는 라멜라 구조에 비해 불규칙한 흑연 입자를 생성합니다. 이는 가단성 재료가 균열에 덜 민감하고 파열강도 및 연신율 값이 더 높다는 것을 의미합니다.

회주철은 전형적인 플레이크 형태의 흑연을 가지며 주요 특성은 낮은 충격 강도(취성 거동)입니다. 좋은 열전도율, 엔진이 작동할 때 열이 적고 절단 공정에서 열이 적습니다. 우수한 감쇠 특성, 엔진의 진동 흡수.

공통 구성 요소

MCI로 제조된 부품에는 액슬 베어링, 트랙 휠, 파이프 피팅 및 고강도 기어가 포함됩니다. GCI에서 제조되는 구성 요소에는 프라이팬, 엔진 블록, 압축기용 실린더, 기어 및 기어 박스 케이스가 포함됩니다.

가공성

가단주철은 GCI보다 인장강도가 높고 가공성이 NCI와 유사하지만 일반적으로 둘 다 우수한 가공 특성을 가지고 있습니다. 일반적으로 펄라이트 구조가 있는 주철은 연마 마모를 증가시키는 반면 페라이트 구조는 접착 마모를 증가시킵니다.

회주철은 충격 강도가 낮고 절삭 부하가 낮으며 가공성이 매우 우수합니다. 마모는 마모에 의해서만 절삭 공정에서 생성됩니다. 화학적 마모가 없습니다. 회주철은 기계적 특성을 향상시키기 위해 종종 Cr과 합금됩니다. 강도가 높을수록 가공성이 감소합니다.

구상흑연주철(NCI) K 3.1-3.5

정의

구상흑연주철은 구형의 흑연을 가지고 있으며 주요 특징은 우수한 강성(Young's module)입니다. 좋은 충격 강도 = 부서지기 쉬운 거친 재료; 좋은 인장 강도; 댐핑 특성이 좋지 않고 엔진의 진동을 흡수하지 않습니다. 나쁜 열전도율, 절단 공정에서 더 높은 열. GCI와 비교하여 NCI의 흑연은 결절 형태로 나타나 더 높은 인장 특성과 인성에 기여합니다.

공통 구성 요소

허브, 튜빙, 롤러, 배기 매니폴드, 크랭크축, 디퍼렌셜 하우징, 베어링 캡, 배기 매니폴드, 베드 플레이트, 터보차저 하우징, 클러치 플레이트 및 플라이 휠.

터보차저 하우징과 배기 매니폴드는 열에 더 강한 SiMo 합금 주철로 만들어지는 경우가 많습니다.

가공성

구상흑연주철은 구성인선을 형성하는 경향이 강합니다. 이러한 경향은 페라이트 함량이 더 높은 부드러운 NCI 재료에서 더 강합니다. 페라이트 함량이 높고 단속 절삭이 있는 가공물을 가공할 때는 점착 마모가 주된 마모 메커니즘인 경우가 많습니다. 코팅이 벗겨지는 문제가 발생할 수 있습니다.

점착 문제는 펄라이트 함량이 더 높은 고경도 NCI 소재에서는 덜 두드러집니다. 여기에서 연마 마모 및/또는 소성 변형이 발생할 가능성이 더 높습니다.

강화흑연철(CGI) K 4.1-4.2

정의

CGI는 강도 및 중량 감소에 대한 증가하는 요구를 모두 충족하면서도 적절한 가공성을 유지하는 소재입니다. CGI의 열 및 댐핑 특성은 NCI와 GCI 사이에 있습니다. 금속 피로에 대한 저항성은 회주철의 두 배입니다. CGI의 흑연 입자는 회주철에서와 같이 길쭉하고 방향이 일정하지 않지만 더 짧고 두꺼우며 모서리가 둥글다. CGI의 산호와 같은 형태는 흑연 입자의 둥근 모서리와 불규칙한 울퉁불퉁한 표면과 함께 흑연과 철 매트릭스 사이에 강력한 접착력을 제공합니다. 이것이 CGI에서 기계적 특성이 회주철에 비해 크게 향상된 이유입니다. perlitic 함량이 90% 미만인 CGI가 가장 일반적입니다.

공통 구성 요소

CGI는 더 많은 출력을 흡수할 수 있는 더 가볍고 강한 소재가 필요한 엔진 제조에 매우 적합합니다. 엔진 블록 무게만 GCI로 제작할 때보다 약 20% 줄일 수 있다. 다른 예로는 실린더 헤드와 디스크 브레이크가 있습니다.

가공성

가공성의 관점에서 볼 때 강화흑연철은 회주철과 구상흑연주철 사이에 있습니다. CGI의 가공은 인장강도가 회주철보다 2-3배 높고 열전도율이 낮기 때문에 절삭 영역에서 더 높은 절삭력과 더 많은 열을 발생시킵니다. CGI 소재의 티타늄 함량이 증가하면 공구 수명에 부정적인 영향을 줍니다.

가장 일반적인 가공 작업으로는 평면 밀링 가공과 실린더 보링 가공이 있습니다. 실린더 보링 가공 대신 원형 밀링 가공으로 방식을 바꾸면 공구 수명과 생산성을 모두 향상시킬 수 있습니다.

오스템퍼 구상흑연주철(ADI) K 5.1- 5.3

정의

오스템퍼 구상흑연주철은 열처리된 주철 계열을 형성합니다. 오스템퍼링 열처리는 연성철을 오스템퍼 구상흑연주철(ADI)로 변환하며, 그 특성에는 우수한 강도, 인성 및 피로 특성이 포함됩니다. ADI는 단위 중량당 알루미늄보다 강하고 강철만큼 내마모성이 강합니다. 인장 및 항복 강도 값은 표준 연성 철의 두 배입니다. 피로 강도는 50% 더 높으며 쇼트 피닝 또는 필렛 롤링으로 향상시킬 수 있습니다.

공통 구성 요소

ADI 주물은 우수한 성능으로 인해 강철 단조 및 주물, 용접 가공, 침탄 강철 및 알루미늄을 점점 더 대체하고 있습니다. 그것의 지배적 인 용도는 서스펜션 및 변속기 부품 등에 사용되는 자동차 산업입니다. 또한 전력/에너지, 광업 및 건설 부문에서도 사용됩니다.

가공성

NCI에 비해 공구 수명이 40-50% 감소할 것으로 예상할 수 있습니다. ADI의 인장 강도와 연성은 강철에 가깝지만 칩 형성 과정에서 ADI는 연성 철(분할된 칩 형성)로 분류됩니다. ADI의 미세 경도는 비슷한 경도의 강과 비교할 때 더 높습니다. ADI 등급이 높을수록 미세 구조의 단단한 입자가 포함됩니다. 높은 강도와 연성으로 인한 높은 열적, 기계적 부하가 발생하면 분할된 칩 형성 과정으로 인해 절삭날 근처에 마모가 집중되고 상단 경사면에 마모가 발생합니다. 칩 형성 중 경화되면 높은 동적 절삭 부하가 발생합니다. 절삭날 온도는 마모를 결정하는 중요한 요소입니다.

ISO N 비철 소재

ISO N 비철 소재란?

• 이 그룹에는 고강도 청동(>225HB)을 제외하고 경도가 130HB 미만인 비철, 연질 금속이 포함됩니다
• 실리콘(Si)이 12-13% 미만인 알루미늄(Al) 합금이 가장 큰 비중을 차지합니다
• MMC : 금속 매트릭스 복합 재료 : Al + SiC (20-30 %)
• 마그네슘 계열 합금
• 구리: 99.95% Cu의 전해 구리
• 청동: 주석(Sn)(10-14%) 및/또는 알루미늄(3-10%)이 포함된 구리
• 황동: 구리(60-85%), 아연(Zn)(40-15%)

알루미늄의 가공성

• 긴 칩 소재
• 합금된 경우 칩 컨트롤이 상대적으로 쉽습니다.
• 순수 Al은 점착성이 있고 날카로운 절삭날과 높은 vc가 필요합니다.
• 비 절삭 저항: 350–700 N/mm
• 절삭 부하와 가공에 필요한 출력이 낮습니다.
• Si 함량이 7-8% 미만일 때는 미립자 비코팅 초경 재종을 사용하고, Si 함량이 높은 알루미늄에는 PCD 팁 재종을 사용해 소재를 가공할 수 있습니다
• Si 함량이 12%> 높은 과공융 Al은 연마성이 매우 높습니다.

공통 구성 요소

엔진 블록, 실린더 헤드, 트랜스미션 하우징, 케이싱, 우주항공 프레임 가공물.

N 소재용 MC 코드

ISO S HRSA 및 티타늄

• S 재질용 MC 코드
• HRSA 소재 – S 1.0-3.0
• 티타늄– S 4.1-4.4

ISO S HRSA와 티타늄이란?

• ISO S 그룹은 내열합금(HRSA)과 티타늄으로 나눌 수 있습니다
• HRSA 소재는 니켈 계열, 철 계열 및 코발트 계열 합금의 세 그룹으로 나눌 수 있습니다.
• 조건: 어닐링, 용액 열처리, 시효경화, 압연, 단조, 주조
• 특성 : 합금 함량 증가 (Ni보다 Co가 더 많음), 내열성, 인장 강도 증가 및 내식성 향상

일반적인 가공성

= 스테인리스강

= 열처리(시효경화)

= 용액 처리(어닐링)

• 각각의 물리적 특성과 가공 거동은 합금의 화학적 특성과 제조 과정에서 받는 정밀한 야금 공정으로 인해 상당히 다양합니다
• 어닐링과 시효경화는 특히 후속 가공 특성에 영향을 미칩니다
• 칩 컨트롤 어려움(분할된 칩)
• 비 절삭 부하: HRSA의 경우 2400–3100 N/mm, 티타늄의 경우 1300–1400 N/mm
• 절삭력과 필요한 동력이 상당히 높습니다.

노화

더 높은 강도를 달성하기 위해 내열 합금을 "석출 경화"할 수 있습니다.

재료를 고온에서 처리하면(예: 시효 처리) 작은 금속간 입자가 합금에 침전됩니다. 이러한 입자는 결정 구조의 움직임을 방해하여 결과적으로 재료를 변형하기가 더 어려워집니다.

S 재질용 MC 코드

가공성 측면에서 HRSA 강은 철, 니켈 및 코발트 계열 소재로 분류됩니다. 티타늄은 상업적으로 순수한 알파 합금과 거의 알파 합금, 알파/베타 합금 및 베타 합금으로 나뉩니다.

HRSA 소재 – S 1.0-3.0

정의

고온에서 경도와 강도를 유지하는 고내부식성 소재. 이 소재는 최대 1000°C에서 사용되며 숙성 공정을 통해 경화됩니다.

• 니켈 기반 버전은 항공기 엔진 무게의 50% 이상으로 가장 널리 사용됩니다. 석출 경화 재료에는 Inconel 718, 706 Waspalloy, Udimet 720이 포함됩니다. 용액 강화(경화 불가)에는 다음이 포함됩니다. 인코넬 625
• 철 계열 소재는 오스테나이트 스테인리스강에서 발전하며 고온 강도 특성이 가장 낮습니다: 인코넬 909, 그리스 아스콜로이 및 A286
• 코발트 계열 재료는 최고의 고온 성능과 내식성을 가지며 주로 의료 산업에서 사용됩니다 : Haynes 25 (Co49Cr20W15Ni10), Stellite 21, 31
• HRSA 소재의 주요 합금 요소
  Ni: 고온에서 금속 구조 및 재료 특성 안정화
  Co, Mo, W: 고온에서 강도 증가
  Cr, Al, Si: 산화 및 고온 부식에 대한 내성 향상
  C: 크리프 강도 증가

공통 구성 요소

연소 및 터빈 부문의 항공 우주 엔진 및 동력 가스 터빈, 석유 및 가스 해양 응용 분야, 의료용 조인트 임플란트, 높은 내부식성 응용 분야.

가공성

HRSA 소재의 가공성은 철 계열 소재, 니켈 계열 소재, 코발트 소재의 순서에 따라 난이도가 증가합니다. 모든 소재는 고온에서 높은 강도를 가지며 절삭 중에 조각난 칩을 생성하여 높고 역동적인 절삭 부하를 생성합니다.

열전도율이 낮고 경도가 높아 가공 중에 고온이 발생합니다. 고강도, 가공 경화 및 점착 경화 특성으로 인해 최대 절삭 깊이에서 노치 마모가 발생하고 절삭날에 극도의 연마성 환경이 조성됩니다.

초경 재종은 소성 변형에 대한 저항성을 제공하기 위해 날 인성과 모재에 대한 코팅의 접착력이 우수해야 합니다. 일반적으로 절입각이 큰 인서트(원형 인서트)를 사용하고 포지티브 인서트 형상을 선택하십시오. 선삭 및 밀링 가공에서는 용도에 따라 세라믹 재종을 사용할 수 있습니다.

티타늄– S 4.1-4.4

정의

티타늄 합금은 존재하는 구조와 합금 원소에 따라 4가지 등급으로 나눌 수 있습니다.

• 처리되지 않은, 상업적으로 순수한 티타늄
• 알파 합금 – Al, O 및/또는 N 첨가
• 베타 합금 – Mb, Fe, V, Cr 및/또는 Mn 첨가
• 두 등급의 혼합물이 존재하는 혼합 a+ß 합금

Ti-6Al-4V 타입의 혼합 α+β 합금은 현재 주로 우주 항공 산업뿐만 아니라 범용 응용 분야에서 사용되는 티타늄 합금의 대부분을 차지합니다. 티타늄은 강도 대 중량비가 높으며 강 밀도의 60%로 내식성이 우수합니다. 이를 통해 더 얇은 벽을 설계할 수 있습니다.

공통 구성 요소

티타늄은 대부분의 다른 건축 자재에 상당한 부식 공격을 일으킬 수 있는 매우 열악한 환경에서 사용할 수 있습니다. 이는 저항성이 매우 강하고 약 0.01mm 두께의 층으로 표면을 덮고 있는 산화티타늄TiO2 때문입니다. 산화물 층이 손상되고 사용 가능한 산소가 있는 경우 티타늄은 즉시 산화물을 재건합니다. 항공 우주 분야의 열교환기, 탈염 장비, 제트 엔진 부품, 랜딩 기어 및 구조 부품에 적합합니다.

가공성

티타늄 합금은 일반 강이나 스테인리스강에 비해 가공성이 나빠 절삭 공구에 대한 요구가 매우 중요합니다. 티타늄은 열전도율이 낮습니다. 고온에서 강도가 유지되어 절삭날에 높은 절삭력과 열이 발생합니다. 고전단되고 얇은 칩은 마모 성향이 있어 경사면에 좁은 접촉 면적을 만들어 절삭날 가까이에 집중된 절삭력을 발생시킵니다. 절삭 속도가 너무 높으면 칩과 절삭 공구 재료 사이에 화학 반응이 일어나 갑작스러운 인서트 치핑/파손이 발생할 수 있습니다. 절삭 공구 재료는 고온 경도가 우수하고 코발트 함량이 낮아야 하며 티타늄과 반응하지 않아야 합니다. 일반적으로 미립자의 비코팅 초경이 사용됩니다. 날 인성이 우수한 포지티브/개방 형상을 선택하십시오.

ISO H 고경도강

ISO H 고경도강이란?

• 이 소재 그룹에는 경도가 >45 – 68 HRC인 경화 및 템퍼링된 강이 포함됩니다.
• 일반적인 강에는 침탄강(~60HRc), 볼 베어링강(~60HRc) 및 공구강(~68HRc)이 포함됩니다. 고경도 주철에는 백주철(~50 HRc)과 ADI/키메나이트(~40 HRc)가 있습니다. 건설용 강(40–45 HRc), Mn 강 및 스텔라이트, P/M 강 및 초경 합금과 같은 다양한 유형의 하드 코팅도 이 그룹에 속합니다
• 일반적으로 고경도 부품 선삭 가공은 55–68 HRC 범위에 속합니다.

가공성

• 고경도강은 가공 측면에서 가장 작은 그룹이고 정삭이 가장 일반적인 가공 작업입니다. 비 절삭 부하: 2550–4870 N/mm. 이 작업은 일반적으로 칩 컨트롤이 양호합니다. 절삭 부하와 출력 요구 사항이 상당히 높습니다.
• 절삭 공구 재료는 소성 변형(고온 경도), 화학적 안정성(고온에서), 기계적 강도 및 연마 마모에 대한 내성이 우수해야 합니다. CBN은 이러한 특성을 가지고 있으며 연삭 대신 선삭이 가능합니다
• 혼합 또는 휘스커 보강 세라믹은 가공물의 표면 조도가 보통이고 경도가 초경에 비해 너무 높을 때 선삭 가공에도 사용됩니다
• 초경 합금은 밀링과 드릴링 가공에서 주로 사용되며 약 60 HRc까지 사용됩니다.

공통 구성 요소

일반적인 가공물로는 트랜스미션 샤프트, 기어박스 하우징, 스티어링 피니언, 스탬핑 다이 등이 있습니다.

고경도강용 MC 코드