CNC 가공 부품 열처리

금속의 특성과 정밀 가공에 대한 반응을 변경하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. . 이러한 방법 중 하나는 열처리입니다. 열처리는 강도, 경도, 인성, 가공성, 성형성, 연성 및 탄성을 포함하여 금속의 다양한 측면에 영향을 미칩니다. 또한 금속의 물리적 및 기계적 특성에 영향을 미치므로 금속의 용도를 변경하거나 금속의 미래 작업을 변경합니다. 이러한 변화는 재료의 미세 구조 및 때로는 화학적 조성의 변화로 인해 발생합니다.

여기서는 CNC 가공에서 가장 일반적으로 사용되는 금속 합금 관련 열처리와 이러한 열처리가 정밀 가공에서 부품에 미치는 영향을 주의 깊게 연구합니다.

열처리란 무엇입니까?

많은 표준 CNC 생산 시설은 열처리를 사용합니다. 제조업체는 열처리 공정을 포함하도록 선택하여 완성 부품의 강도, 가소성 및 내식성을 변경할 수 있습니다.

이러한 처리에는 금속 합금을 (일반적으로) 극한의 온도로 가열한 다음 제어된 조건에서 냉각하여 재료의 물리적 상태 또는 기계적 특성을 변경하는 것이 포함됩니다. 재료가 가열되는 온도, 이 온도를 유지하는 시간, 냉각 속도는 금속 합금의 최종 물성에 큰 영향을 미칩니다.

설계 및 엔지니어링 프로세스의 일부는 부품에 필요한 물리적 특성을 결정하고 이러한 요구 사항을 충족하는 최상의 금속을 선택하는 것입니다. 가공 전 또는 후 금속 합금의 열처리는 주요 물리적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 열처리는 금속의 경도, 강도 또는 가공성을 증가시킵니다.

열처리 유형

어닐링

어닐링은 재료를 임계 온도까지 가열한 다음 천천히 냉각시키는 열처리 공정입니다. 어닐링 공정은 재료의 물리적 구조를 변경하여 재료를 더 부드럽고 연성으로 만듭니다.

어닐링은 알루미늄, 구리, 강철, 은, 황동 등의 금속을 특정 온도로 가열하고 그 온도를 일정 시간 유지하여 변태시킨 후 공랭하는 열처리 방법이다. 이 공정은 금속의 연성을 증가시키고 경도를 감소시켜 금속을 가공하기 쉽게 만듭니다. 구리, 은 및 황동은 빠르게 또는 천천히 냉각될 수 있지만 강철과 같은 철 금속은 어닐링이 발생하기 위해 항상 점진적으로 냉각되어야 합니다.

어닐링은 일반적으로 모든 금속 합금이 형성된 후 및 추가 가공 전에 수행되어 더 단단한 재료가 쉽게 깨지거나 깨지지 않도록 연화하고 가공성을 향상시킵니다. 다른 열처리가 지정되지 않은 경우 대부분의 CNC 가공 부품은 어닐링된 상태에서 재료 특성을 갖습니다.

템퍼링

또한 템퍼링은 일반적으로 연강(1045 및 A36) 및 합금강(4140 및 4240)을 담금질한 후 어닐링보다 낮은 온도에서 부품을 가열합니다. 템퍼링은 금속의 경도, 연성 및 강도를 변경하는 데 사용할 수 있으며, 이는 일반적으로 금속을 가공하기 쉽게 만듭니다. 낮은 온도는 경도를 유지하면서 취성을 감소시키기 때문에 금속은 임계점 이하의 온도로 가열됩니다.

스트레스 완화

응력 완화에는 부품을 고온(어닐링보다 낮음)으로 가열한 다음 부품을 천천히 냉각하는 작업이 포함됩니다. 일반적으로 CNC 가공 후 제조 공정에서 발생하는 잔류 응력을 제거하기 위해 사용됩니다. 이러한 방식으로 보다 일관된 기계적 특성을 가진 부품을 생산할 수 있습니다.

응력 제거는 이전 제조 공정에서 재료의 내부 응력을 제거하는 데 필요한 조건입니다. 응력 완화가 없으면 사용 중에 부품에 균열이 생기거나 내성이 없어져 결국 부품이 손상될 수 있습니다.

냉각

담금질은 금속을 매우 높은 온도로 가열한 다음 급속 냉각 단계를 수행하는 것을 포함합니다. 일반적으로 재료는 기름이나 물에 담그거나 차가운 공기 흐름에 노출됩니다. 그러나 부품에 필요한 최종 기계적 특성에 따라 폴리머 또는 염이 사용되는 경우가 있습니다. 급속 냉각은 가열될 때 재료가 겪는 미세 구조 변화를 "고정"하여 부품의 매우 높은 경도를 초래합니다.

부품은 일반적으로 높은 표면 경도를 달성하기 위한 제조 공정의 마지막 단계로 CNC 가공 후 담금질됩니다. 그런 다음 템퍼링 프로세스를 사용하여 결과 경도를 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 담금질 후 공구강 A2의 경도는 63-65 HRC이지만 42와 62 HRC 사이의 경도로 템퍼링될 수 있습니다. 템퍼링은 부품의 취성을 줄여 부품의 수명을 연장할 수 있습니다(최상의 결과를 위해서는 경도가 56-58 HRC임).

케이스 강화

케이스 경화는 재료 내부의 부드러움을 유지하면서 부품의 높은 표면 경도를 초래할 수 있는 일련의 열처리입니다. 더 단단한 부품도 더 잘 부서지기 때문에 일반적으로 부품의 전체 부피에 경도를 추가하는 것보다 낫습니다(예:담금질을 통해).

침탄은 가장 일반적인 케이스 경화 열처리입니다. 탄소 함량이 낮은 금속(예:강철)의 경우 추가 탄소를 표면에 주입해야 하며, 그 다음 부품을 담금질하여 금속 매트릭스에 탄소를 고정합니다. 아노다이징 방식은 알루미늄 합금의 표면 경도를 증가시킵니다.

케이스 경화는 일반적으로 부품이 가공된 후 마지막 단계로 사용되는 프로세스입니다. 고열을 다른 요소 및 화학 물질과 결합하여 경화된 외부 층을 생성합니다. 경화는 금속을 더 부서지기 쉽게 만들기 때문에 표면 경화는 내구성 있는 마모층이 있는 유연한 금속이 필요한 응용 분야에 유용합니다.

열처리는 언제 적용됩니까 ?

금속 합금은 제조 공정 전반에 걸쳐 열처리될 수 있습니다. CNC 가공 부품의 경우 일반적으로 다음과 같은 열처리가 사용됩니다.

CNC 가공 전: 표준화된 등급의 금속 합금을 제공해야 하는 경우 CNC 서비스 제공업체는 스톡 재료에서 부품을 직접 처리합니다. 일반적으로 배송 시간을 줄이는 가장 좋은 방법입니다.

CNC 가공 후: 특정 열처리는 재료의 경도를 크게 증가시키거나 성형 후 마무리 단계로 사용할 수 있습니다. 이 경우 경도가 높으면 재료의 가공성이 떨어지므로 CNC 가공 후 열처리를 합니다. 예를 들어, 이것은 CNC 가공 도구 강철 부품의 표준 관행입니다.

주문에서 열처리를 지정하는 방법

CNC 주문 시 열처리를 요청하는 방법은 3가지가 있습니다.

제조 표준에 대한 참조 제공:

많은 열처리가 표준화되어 널리 사용되었습니다. 예를 들어, 알루미늄 합금(6061-T6, 7075-T6 등)의 T6 표시기는 재료가 석출 경화되었음을 나타냅니다.

필요한 경도 지정:

이것은 공구강의 열처리 및 표면 경화를 지정하는 일반적인 방법입니다. 이것은 CNC 가공 후 수행해야 하는 열처리를 제조업체에 알려줍니다. 예를 들어, D2 공구강의 경우 경도는 일반적으로 56-58 HRC입니다.

열 처리 주기 지정:

이를 위해서는 고급 야금 지식이 필요합니다. 다양한 열처리가 금속에 미치는 영향을 이해한다면 필요한 열처리 프로세스를 지정하여 애플리케이션의 재료 속성을 구체적으로 수정할 수 있습니다.