가공성 소개, 영향 요인, 개선 및 측정

절삭 공구로 금속을 절단하는 용이성을 기계 가공성이라고 합니다. 그러나 금속의 가공성을 결정하는 많은 요인으로 인해 이 특성을 정량화하기가 어렵습니다. 이 기사에서는 기계 가공성의 기본 사항, 가공성에 영향을 미치는 요인, 금속 가공성 차트, 가공성을 개선하는 방법 및 가공성을 측정하는 방법 등을 소개합니다.

가공성이란 무엇입니까?

가공성은 절단 도구로 재료를 절단하는 것이 얼마나 쉬운지 또는 금속을 절단하는 것이 얼마나 쉬운지를 측정합니다. 만족스러운 표면 마감을 제공하면서 재료(주로 금속)를 얼마나 쉽게 절단하거나 성형할 수 있는지 정의합니다. 가공성이 좋은 재료는 절단하는 데 매우 적은 힘이 필요하므로 매끄러운 표면 조도를 생성하고 공구 마모를 최소화합니다. 대조적으로, 덜 가공 가능한 재료는 더 높은 절삭 부하를 필요로 하고, 열악한 표면 조도를 가지며, 공구를 마모시킵니다. 따라서 가공성이 불량한 재료는 가공 비용이 더 많이 듭니다.

American Iron and Steel Institute(AISI)는 다양한 재료에 대해 160 Brinell B1112 강의 가공성에 비해 100%의 가공성 등급을 설정했습니다. B1112보다 가공성이 높은 금속은 100% 이상으로 평가되고 가공성이 낮은 금속은 100% 미만으로 평가됩니다. 가공성 등급은 각 재료에 대한 정상 절삭 속도, 표면 조도 및 공구 수명의 가중 평균을 측정하여 결정됩니다.

금속 가공성 차트

(출처:https://www.cnclathing.com/guide/cnc-machining-material-machinability-chart-machinability-of-metals-and-plastics-cnclathing )

금속 가공성 영향 요인

1) 공작물의 특성과 관련된 요소

금속 경도:

금속이 단단하면 더 많은 전력이 필요하고 고온이 발생합니다. 따라서 공구 마모가 발생하여 가공성이 떨어질 수 있습니다.

화학 성분:

순수한 금속을 가공할 때 절삭 부하와 공구 마모가 매우 높습니다. 그러나 소량의 탄소, 망간, 납, 황 및 인을 강에 첨가하면 가공성을 향상시킬 수 있습니다. 생산성과 표면 조도도 향상되었습니다.

0.01% ~ 0.15%의 탄소를 함유한 저탄소강은 높은 연성과 인성으로 인해 가공성이 좋지 않습니다.

탄소 함량이 더 많으면(즉, 0.25%에서 0.3%) 좋은 가공성을 나타냅니다.

1% 망간과 0.15% 인을 첨가하면 금속의 가공성이 향상됩니다.

금속에 유황과 인이 존재하면 취성으로 인해 가공 칩이 부서지는 경향이 있습니다.

그러나 규소, 니켈, 크롬, 바나듐 및 몰리브덴과 같이 강철에 첨가되는 일부 금속은 가공성에 해로운 영향을 미칩니다.

미세구조:

금속에 연마성 개재물과 불균일한 구조, 크고 왜곡된 입자가 포함된 경우 기계 가공성이 좋지 않습니다.

금속 취급:

냉간 가공된 강철은 공구 수명을 늘리고 높은 절삭 속도로 가공할 수 있기 때문에 더 나은 가공성을 나타냅니다.

고탄소강의 가공성은 열간 가공으로 향상될 수 있습니다.

노멀라이징, 어닐링, 템퍼링 등의 다양한 열처리로 가공성 향상에 도움이 됩니다.

2) 도구 관련 요소

금속 가공성에 영향을 미치는 다양한 절삭 공구 관련 요인은 다음과 같습니다.

도구 재료

도구 형상

절단 자연

공구 강성

3) 절삭 조건과 관련된 요소

금속 가공성에 영향을 미치는 절삭 조건과 관련된 다양한 요소는 다음과 같습니다.

절단 속도

이송 및 절삭 깊이

절단 온도

절삭유

4) 기계와 관련된 요소

가공 작업에 사용되는 공작 기계는 더 나은 공작물 가공성을 위해 단단하고 강해야 합니다.

재료의 가공성 향상

금속은 물리적 특성이 고정되어 있지만 가공물의 상태를 변경하여 가공하기 쉽도록 할 수 있습니다. 가공성을 향상시키기 위해 합금에 첨가제를 첨가할 수도 있습니다.

첨가제:주어진 재료의 가공성을 향상시키는 한 가지 방법은 다른 재료의 요소를 추가하여 절단하기 쉽게 만드는 것입니다. 예를 들어, 강철을 가공할 때 납과 황을 추가하면 공작물을 더 쉽게 절단할 수 있습니다.

열처리:금속은 종종 특성을 변경하기 위해 가열 및 냉각됩니다. 열처리는 금속의 경도를 낮추어 작업을 용이하게 합니다. 예를 들어, 니켈 기반 합금의 어닐링은 가공성을 향상시킬 수 있습니다.

외부 요인:공작물 재료를 실제로 변경하지 않고 가공을 더 쉽게 만듭니다. 예를 들어, 공구 재료, 절단 속도, 절단 각도, 작동 조건 및 기타 매개변수를 조정하면 가공하기 어려운 재료를 쉽게 절단할 수 있습니다.

가공성 측정

재료의 가공성에 영향을 미치는 요인은 다양하기 때문에 가공성은 정량화하기 어려운 모호한 개념으로 간주될 수 있습니다.

그러나 엔지니어와 재료 과학자들은 전력 소비(재료를 절단하는 데 필요한 에너지), 절삭 공구 수명(재료를 절단할 때 공구가 얼마나 빨리 마모되는지), 표면 조도(결과적으로 절단 재료의 부드러움) .

전력 소비:가공성은 표준 에너지 메트릭을 사용하여 측정된 재료 절단에 필요한 힘으로 평가할 수 있습니다.

절삭 공구 수명:주어진 재료를 절삭하는 동안 공구가 얼마나 오래 지속되는지 계산하여 가공성을 평가할 수 있습니다.

표면 조도:가공 중 구성인선이 발생하는 정도에 따라 가공성을 평가할 수 있으며, 가공성이 높은 재료는 구성인선이 발생하지 않습니다.