'가공성'이란 무엇이며 어떻게 측정합니까?

가공의 제조 공정 금속과 플라스틱을 절단하는 다재다능하고 효과적인 수단입니다. 엄격한 공차로 매우 미세한 세부 사항을 생성할 수 있으며 프로토타입 및 소량의 부품 배치를 만드는 데 매우 비용 효율적입니다.

그러나 머시닝은 모든 재료에 대해 똑같이 잘 작동하지 않습니다. 강력한 회전식 절단 도구를 사용하기 때문에 재료의 일부를 제거하려면 재료가 절단 도구가 관통할 수 있을 만큼 충분히 부드러워야 합니다. 그렇지 않으면 도구 자체가 손상되고 부품 품질이 저하됩니다. 그러나 너무 부드러우면 절단 도구에 닿으면 재료가 바람직하지 않은 방식으로 변형되어 부품이 휘고 비효율적입니다.

절삭 공구로 금속을 절단할 수 있는 용이성을 가공성이라고 합니다. . 그러나 금속의 가공성을 결정짓는 요소는 여러 가지가 있어 그 특성을 수량화하기 어렵다. 이 기사에서는 가공성의 기본 사항, 즉 가공성이 무엇인지, 가장 가공성이 좋은 재료, 가공성을 높이는 방법, 가공성을 측정하는 방법에 대해 설명합니다.

가공성이란 무엇입니까?

가공성은 쉬움 또는 어려움의 척도입니다. 재료를 자를 수 있는 절단 도구 사용 . 주변 영역의 변형을 일으키지 않고 최소한의 힘으로 절단할 수 있는 재료는 더 많은 노력이 필요하고 더 많은 변형을 일으키는 재료보다 가공하기 쉽습니다.

실제로 가공성이 좋은 재료를 사용하면 장단기 이점이 제공됩니다. . 단기적으로는 가공 가능한 재료를 사용하여 더 나은 부품을 만들 수 있습니다. 엄격한 공차, 최소한의 변형 및 우수한 표면 조도를 제공합니다. 또한 기계로 가공하기 어려운 재료로 만든 부품보다 더 빨리 만들 수 있습니다. 장기적으로 가공 가능한 재료를 사용하면 공구 마모가 감소하고 공구 수명이 길어집니다. , 궁극적으로 기계 공장의 비용을 절감합니다.

그렇다면 왜 기계공들은 가장 기계가공 가능한 재료만을 사용하지 않습니까? 문제는 가공성이 종종 재료 성능을 희생한다는 것입니다. , 그 반대. 일반적으로 강한 재료는 약한 재료보다 절단하기가 더 어렵기 때문에 엔지니어는 종종 기계 가공성과 성능 사이에서 균형을 맞춰야 합니다.

주어진 재료의 가공성은 과학적 물리적 특성에 따라 달라집니다. 재료 그룹(구성 요소) 및 조건 특정 작업 재료(어떻게 만들어졌는지). 재료의 물성은 고정되어 있지만 가공물의 상태는 크게 다를 수 있습니다.

물리적 속성은 다음과 같습니다.

• 작업 강화
• 열팽창
• 열전도율
• 탄성 계수

조건 요인은 다음과 같습니다.

• 미세구조
• 입자 크기
• 열처리
• 경도
• 인장 강도

가공 가능한 재료

알루미늄

가공에 가장 적합한 재료 중 하나인 알루미늄은 비교적 저렴하고 여러 일반 합금으로 제조됩니다. 6061 알루미늄과 같은 덜 일반적인 합금이기는 하지만 2011 및 8280 훨씬 더 가공이 용이하여 매우 작은 칩과 우수한 표면 조도를 생성합니다.

스틸

강은 일반적으로 알루미늄 합금보다 가공하기가 더 어렵지만 303과 같이 탄소 함량이 적당한 재종입니다. 스테인리스강이 가장 기계가공성이 높습니다(탄소가 너무 많으면 강철이 너무 단단해지고 너무 적으면 끈적끈적해짐). 납을 첨가제로 사용하면 강을 더 가공성 있게 만들어 칩 클리어런스를 개선할 수 있습니다. 유황은 또한 강철의 가공성을 증가시킬 수 있습니다.

기타 금속

기타 가공 가능한 금속에는 다양한 황동이 포함됩니다. 상당히 부드럽지만 인장 강도가 좋은 합금. 마찬가지로 구리 전기 전도성과 같은 특성과 함께 우수한 수준의 가공성을 가지고 있습니다.

플라스틱

열가소성 플라스틱은 절삭 공구에서 발생하는 열로 인해 플라스틱이 녹아 공구에 달라붙을 수 있으므로 기계 가공이 어려울 수 있습니다. 이를 염두에 두고 최고의 가공 플라스틱에는 ABS가 포함됩니다. , 나일론 , 아크릴 , 및 델린 .

재료의 가공성 향상

금속은 물리적 특성이 고정되어 있지만 가공물의 상태를 변경하여 가공성을 높일 수 있습니다. 가공성을 향상시키기 위해 합금에 첨가제를 도입할 수도 있습니다.

• 첨가물: 주어진 재료의 가공성을 향상시키는 한 가지 방법은 절단에 더 잘 적응할 수 있는 다른 재료의 요소를 통합하는 것입니다. 예를 들어 강철을 가공할 때 납과 황을 추가하면 공작물을 더 쉽게 절단할 수 있습니다.
• 열 처리: 금속은 종종 특성을 변경하기 위해 가열 및 냉각을 거치며 열처리는 금속의 경도를 줄여 기계 가공을 더 쉽게 할 수 있습니다. 예를 들어 니켈 기반 합금의 어닐링은 가공성을 향상시킬 수 있습니다.
• 외부 요인 :실제로 피삭재의 재질을 바꾸지 않고도 가공을 쉽게 할 수 있습니다. 예를 들어, 절삭 공구 재료, 절삭 속도, 절삭 각도, 작동 조건 및 기타 매개변수를 조정하면 가공하기 어려운 재료를 보다 쉽게 ​​절단할 수 있습니다.

가공성 측정 방법

너무 많은 다양한 요인이 가공성에 영향을 미치기 때문에 재료의 가공성은 수량화하기 어려운 모호한 개념으로 간주될 수 있습니다.

그러나 엔지니어와 재료 과학자는 전력 소비와 같은 측정항목을 통해 가공성을 측정하려고 시도했습니다. (재료를 절단하는 데 필요한 에너지), 절단 공구 수명 (재료를 절단할 때 도구가 얼마나 빨리 마모되는지) 및 표면 마감 (절단된 재료의 결과 부드러움).

• 소비 전력 :가공성은 표준 에너지 메트릭을 사용하여 측정된 재료를 절단하는 데 필요한 힘으로 평가할 수 있습니다.
• 절삭 공구 수명 :가공성은 주어진 재료를 절단할 때 도구가 얼마나 오래 지속되는지 타이밍으로 평가할 수 있습니다.
• 표면 마감 :가공 중 발생하는 구성인선의 정도를 참고하여 가공성을 평가할 수 있습니다. 가공성이 높은 재료는 빌드업 엣지를 생성하지 않습니다.

불행히도 이러한 방법 중 어느 것도 완전히 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다. 독립적인 요인이 전력 소비, 절삭 공구 마모 및 표면 조도에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

American Iron and Steel Institute(AISI)도 가공성 등급 시스템을 만들었습니다. 터닝 테스트를 기반으로 합니다. 백분율로 표시되는 이 등급은 가공성 등급이 100%인 160 Brinell B1112 강(임의로 선택)의 가공성에 상대적입니다. B1112보다 가공성이 높은 금속은 등급이 100% 이상이고 가공성이 낮은 금속은 등급이 100% 미만입니다.