CNC 가공에 이상적인 연질 금속 Top 3: 실용 가이드

텅스텐과 크롬 같은 천연 경질 금속은 제조 산업에서 꽤 드뭅니다. 사실, 상대적으로 말하면 대부분의 금속은 천연적으로 부드럽지만, 합금을 첨가하거나 재료를 굽히고, 늘리고, 망치질하여 제조에 충분히 강하게 만듭니다.

연질 비철(철이 없는) 금속은 최소한의 후처리 열처리만으로 절삭과 가공이 쉽습니다. CNC 가공용 가장 일반적인 연질 금속은 구리 합금이며, 일반적인 용례로는 보석 제작, 도금, 전기 도관이 있습니다. 알루미늄은 CNC 가공에서 이 연질 금속과 비슷한 역할을 하지만, 알루미늄은 충분히 널리 사용되어 별도의 논의가 필요합니다.

연질 금속은 여러 제조 공정과 호환되지만, 엔지니어와 제품 팀은 자주 CNC 가공을 통해 연질 금속으로 파트를 만듭니다. 오늘 시장에서 가장 인기 있는 연질 금속 상위 3가지인 구리, 청동, 황동에 대해 제품 팀이 알아야 할 모든 것을 소개합니다.

1. 구리

구리 C101은 항균 특성으로도 독특합니다. 환경보호청(EPA) 테스트에 따르면 C101을 포함한 355개 구리 합금이 접촉 후 2시간 내에 박테리아의 99.9% 이상을 죽였습니다.

이러한 이유로 구리는 침대 레일, 싱크대, 수도꼭지, 변기 하드웨어 등 의료 산업의 고접촉 지점에서 흔히 발견됩니다. 기타 인기 용례로는 반도체 산업의 전기 와이어, 전자석, 회로 기판이 있습니다.

구리는 대부분의 해양 및 산업 환경에서 내식성이 있지만, 할로겐, 황화물, 암모니아 기반 용액에 의해 부식될 수 있습니다. 또한 C101은 높은 산소 함량으로 인해 고온에서 수소 취성에 특히 취약합니다.

기계적 사양:

• 극한 인장 강도: 310–380 MPa
• 탄성 계수: 125–135 GPa
• 파단 신율: 6–25%
• 경도: 27 HV
• 열전도율: 390–398 W/(m·°C)

2. 황동

예를 들어, 아연 32~39%를 함유한 황동 합금은 우수한 열간 가공 능력을 가지지만 냉간 가공 능력은 떨어질 수 있습니다. 엔지니어와 제품 팀은 최종 결정 전 황동 합금의 아연 함량을 기록해 두어야 합니다.

많은 제품 팀이 360 황동을 사용하는데, 이는 양호한 인장 강도와 천연 내식성을 가지기 때문입니다. 게다가 이 소재는 가공성이 높고 용접 가능하며 CNC 기계에 과도한 마모를 일으키지 않습니다.

그러나 이 소재에도 단점은 있습니다. 황동이 암모니아나 암모니아 기반 용액과 접촉하면 응력 부식 균열에 취약해집니다. 대부분의 경우 이 제한은 후처리 중 어닐링으로 해결할 수 있습니다. 재정적 관점에서 황동은 더 비싼 연질 금속 중 하나입니다.

360 황동은 저마찰 용도에 이상적이며 악기, 잠금 부품, 기어 제작에 흔히 사용됩니다. 황동이 금과 강한 유사성을 가지므로 순수하게 장식적인 용도도 광범위합니다.

기계적 사양:

• 극한 인장 강도: 140 MPa
• 파단 신율: 23%
• 경도: Rockwell B35
• 밀도: 0.307 lbs/cu.in.
• 최대 온도: 1650°F

3. 청동

황동처럼 청동 합금도 구리 베이스에 다른 합금이 결합된 것입니다. 주석이 가장 흔한 첨가물 중 하나입니다. 인, 알루미늄, 망간, 실리콘 및 기타 소재가 첨가되면 청동의 기계적 및 물리적 특성이 변하는데, 엔지니어와 설계자는 이를 염두에 두어야 합니다.

642 청동은 연성이 있고 내식성, 내마모성, 내피로성이 있으며 모든 황동 및 청동 합금 중 가장 높은 가공성을 가집니다. 또한 청동은 강도와 내식성에서 구리를 능가합니다. 청동 합금의 일반적인 용례로는 악기, 메달, 해양 용도, 항공기 부싱 같은 저마찰 금속이 필요한 산업 용도가 있습니다. 불행히도 청동은 높은 구리 함량으로 인해 작업 비용이 비쌉니다.

기계적 사양:

• 인장 강도: 517–621 MPa
• 탄성 계수: 16,000 ksi
• 강성 계수: 6,000 ksi
• 밀도: 68°F에서 0.278 lb/in³
• 전기 전도도: 68°F에서 8% IACS

작업에 적합한 소재 선택하기

연질 금속은 CNC 가공 파트에 많은 유리한 특성을 제공합니다. 일반적으로 가공하기 쉽고, 천연적으로 내식성이 있으며, 산업 전반의 광범위한 용도에 적합합니다. 특히 황동과 청동의 경우, 엔지니어와 제품 팀은 이 연질 금속의 합금 함량을 반드시 재확인해야 합니다. 추가 원소 첨가는 최종 파트의 기계적 및 물리적 특성에 확실히 영향을 미치기 때문입니다.

엔지니어와 제품 팀에게 주어진 프로젝트에 가장 적합한 소재를 선택하는 것은 개발 과정에서 내야 할 가장 중요한 결정 중 하나입니다. 제품 팀은 원하는 결과를 달성하기 위해 실사를 다해야 하며, Fast Radius 같은 전문 제조 및 설계 파트너가 도울 수 있습니다.

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