제조공정
산업 제조
강철 공구는 인류가 목재, 플라스틱, 금속을 수십억 개의 생활 향상 아이템으로 가공할 수 있게 합니다. 툴 스틸에서 두 단어가 중요합니다: 날(edge)과 충격(impact). 상대적으로 탄소 함량이 높은 강철 합금은 미세한 날로 연마하기 쉽고, 이 예리함은 생산 공정의 혹독함을 견뎌냅니다. 반면 저탄소 강철은 미세한 날을 내기 어렵지만 반복되는 충격을 견뎌냅니다. 프로젝트에 적합한 툴 스틸 유형을 선택하려면 등급과 제조 공정에서의 위치를 이해하는 것이 도움이 됩니다.
모든 강철과 마찬가지로 툴 스틸은 철, 탄소, 망간, 인, 황을 포함합니다. 그 출발점에서 합금 금속과 다양한 제조 공정이 결합해 6개의 문자로 구분된 등급의 툴 스틸을 생성합니다:
각 문자 등급은 다시 숫자로 표시된 여러 합금 유형을 포함합니다. 예: A2, O1.
프로젝트의 예산과 용도에 따라 이 수많은 유형 중 어느 하나가 최적의 선택이 될 수 있습니다.
제조 공정의 수냉 담금질 단계에서 이름을 딴 가장 오래되고 저렴한 툴 스틸 등급입니다. 담금질은 합금과 철 분자를 경화 강철로 결합하는 필수적인 급속 냉각 단계입니다. W-등급은 다른 툴 등급에 존재하는 합금 원소를 포함하지 않으며, 수냉 경화 공정으로 부드러운 코어와 높은 경도의 강철을 생산합니다. 신중한 어닐링을 통해 W-등급 강철은 모든 툴 스틸 중 최고의 가공성을 자랑합니다. 높은 탄소 함량 덕분에 일부 W-등급 유형은 추가 열처리가 필요하지 않습니다. W-등급 유형은 300°F(약 149°C) 이상에서 연화되며 고온 용도에 부적합합니다.
W-등급 툴 스틸 용도:
W-등급과 유사하게 O-등급은 비교적 저렴한 고탄소 강철입니다. O-등급 유형은 일반적으로 경화를 돕기 위해 미량의 크롬과 망간을 포함합니다. 수냉 담금질과 비교해 유냉 담금질은 생산 단계에서 더 느린 냉각을 허용합니다. 이 점진적 냉각은 열처리 생산 단계에서 변형될 가능성이 훨씬 낮은 툴 스틸을 생성합니다. 결과 합금은 또한 덜 취성입니다.
가장 인기 있는 O-등급 합금인 O1 유형은 연마 시 날을 유지하는 범용 툴 스틸입니다. 제조 현장에서 이 합금은 지그, 가이드, 펀치, 트림 다이로 인기가 높습니다. O1 강철은 용접 가능하지만 합금은 균열을 피하기 위해 신중한 가열이 필요합니다.
O6 합금 유형은 실리콘과 더 높은 크롬 함량을 포함합니다. 이 고가공성 합금은 탁월한 금속 대 금속 마모 성능을 보입니다. O6 유형은 윤활 시 오일을 유지해 나사 절삭에 이상적인 선택입니다. O6 합금은 캠, 부싱, 전단 블레이드, 과립판에 적합합니다.
공냉 경화 툴 스틸은 가격, 강도, 인성, 가공성의 훌륭한 균형을 제공합니다. 직경 100mm까지 5% 크롬 함량으로 A-등급 툴 스틸 유형은 공기 또는 가압 가스로 경화할 수 있습니다. 공냉 경화 툴 스틸 유형은 열처리 단계에서 낮은 변형을 유지합니다. 이 기술은 O-등급 유형보다 내마모성이 뛰어나고 고크롬 D-등급보다 저렴한 강철을 만듭니다.
A2는 가장 많이 사용되는 A-등급 툴 스틸로, 일반적인 용도로 목공 절삭 공구, 중형 펀치 및 해머가 있습니다. A2 유형은 덜 복잡한 몰드의 플라스틱 사출 성형에도 사용됩니다. A7 유형은 크롬과 바나듐을 사용해 A2 대비 50% 향상된 내마모성을 생성합니다. 모래, 자갈, 슬러리의 마모를 견딜 수 있어 분말 압축 툴링, 세라믹 압출 공구, 벽돌 몰드 라이너에 적합합니다.
A-등급 유형의 기타 용도:
A-등급 툴 스틸보다 탄소 1% 더 많고 크롬 함량이 거의 3배인 D-등급 유형은 고온 애플리케이션에서 탁월합니다. 일부 D-등급 합금은 몰리브덴, 코발트, 바나듐을 포함해 열 성능을 더욱 높입니다. 800°F(약 427°C)에 육박하는 온도에서도 경도를 유지할 수 있어 다이 캐스팅, 다이 벤딩, 단조 다이에 이상적입니다. 높은 내열성 외에도 D-타입은 다른 금속과의 슬라이딩 접촉 마모를 견뎌냅니다. 이 내마모성 덕분에 D-등급 툴 스틸은 봉, 튜브, 와이어용 인발 다이로 기능할 수 있습니다. 강철 생산자는 D-등급 제품에 공냉과 유냉 담금질을 모두 사용합니다.
D-타입의 기타 응용 분야:
끊임없는 고충격을 견디도록 설계된 저탄소 강철인 S-등급 툴 스틸은 착암기 비트와 중형 펀치의 소재로 선택됩니다. 실리콘, 크롬, 텅스텐이 S-등급 합금의 내충격성을 부여하지만, 내마모성은 낮은 대가를 치릅니다. 강철 생산자는 직경 60mm까지의 S-등급 강철에 유냉 경화를, 더 큰 부품에는 수냉 경화를 사용합니다. 내충격성 외에도 S-등급 툴 스틸은 넓은 온도 범위에서 탁월하고 평균 이상의 가공성을 제공합니다.
S7 강철은 전단 블레이드, 끌, 펀치 등 냉간 가공 공구에 적합한 선택입니다. S7 유형은 1,000°F(약 538°C) 이하의 툴링 애플리케이션에도 옵션입니다. S-등급 강철 중 가장 높은 내충격성을 가진 S5 유형은 공압 공구 클러치와 스탬핑 다이에 최고의 선택입니다. S-등급 유형의 기타 응용 분야:
H-등급 유형은 극한 온도 요구에 적합한 저탄소 툴 스틸입니다. 이 품질은 강철의 독특한 생산 단계에서 비롯됩니다. 열간 가공 공정은 강철을 금속의 재결정 온도 이상으로 가열합니다. 이 가열로 유도된 분자 변화는 탁월한 균일성을 가진 툴 스틸을 생성합니다. 열간 가공 공정은 금속의 고유한 인장 강도를 개선하지는 않지만, 균일성은 H-등급 강철의 균열 위험을 크게 줄입니다.
툴 스틸 중 H-등급 유형은 적열 경도(둔한 붉은 색으로 가열되었을 때 경도를 유지하는 품질)의 챔피언입니다. 세 가지 합금 금속이 서로 다른 제조 임무를 위해 H-등급 유형을 미세 조정합니다:
올바른 툴 스틸 등급 선택은 프로젝트 성공에 필수적입니다. 툴 제조사 선택도 마찬가지로 중요합니다. Special Tool & Engineering의 사내 역량은 20년 이상 세계에서 가장 까다로운 제조업체의 툴링 니즈를 충족할 수 있게 했습니다.
제조공정
해외 제작을 위한 강재 지정 해외에서 제조할 때 북미 설계자는 언어 차이를 극복해야 할 수 있습니다. 엔지니어링 사양 또한 하나의 언어이며, 재료와 공정에 대한 표준 사양은 전 세계 각국에서 다르게 정의됩니다. 초보 설계자에게 강재 등급은 단순해 보일 수 있습니다. 316 스테인리스강은 한 재료이고 주철은 또 다른 재료처럼 보이지만, 이러한 각 금속 범주 내에도 변형이 존재합니다. 다른 관할 구역에서 품질이 낮은 강재를 받았다는 소문이 많습니다. 이로 인해 일부 설계자는 다른 나라의 공식 표준에 이러한 불만을 야기하는 내재적 요소
과거 경화강 황삭 밀링 시 매우 낮은 절삭 속도와 이송률, 큰 절삭 깊이와 공구 보행 거리만 사용 가능했습니다. 이 가공법은 느리고 시간 많이 걸리며 공작물에 깊은 계단식 공구 자국 형성 가능. 따라서 다중 후속 반정밀/정밀 밀링 필요. 대안은 저경도 공작물 황삭 후 열처리, 경화 공작물 재클램핑하여 밀링기에서 다중 클램핑 통해 반정밀/정밀 밀링 완료. 다른 방법은 경화강 방전 가공(EDM)이나 이 공정도 시간/비용 많이 듬. 이제 작은 절삭 깊이와 큰 이송의 고속 하드 밀링(High-speed Hard Milling) 기술이 이런