정밀 부품 CNC 가공 후 열처리의 결정적 역할

CNC 정밀 가공에는 열처리, 표면 처리 등 다양한 후공정이 흔히 사용됩니다. 이러한 가공 기술은 정밀 부품을 더 실용적으로 만들기 위함입니다.

열처리는 가열, 보온, 냉각 3단계로 구성됩니다. 열처리에서 주요 역할을 하는 요소는 온도와 시간입니다.

열처리는 고체 강철을 일정 온도로 가열하고, 필요한 보온을 거쳐 적절한 속도로 실온까지 냉각하여 강철 내부 조직을 변화시켜 요구 성능을 얻는 것입니다.

CNC 정밀 가공에서 열처리는 기계 부품의 기계적 기능을 개선하고 가공 품질이 상품 사용 요구를 충족하도록 보장하기 위함입니다.

먼저 가공 공정에서 소위 열처리에 몇 가지 방법이 포함되는지 이해해야 합니다. 가공 공정에서 다양한 방법의 빈도와 중요성을 고려하여 다음 유형을 분석 대상으로 선택했습니다.

가공 공정에서 가장 많이 사용하는 4가지 열처리 방법: 어닐링, 노말라이징, 퀜칭, 템퍼링. 하나씩 분석해 보겠습니다.

어닐링 (Annealing)

어닐링 처리 정의:

금속 부품을 일정 고온으로 가열, 일정 시간 유지 후 자연 냉각시키는 금속 열처리 공정.

주요 기능:

1. 부품 경도 낮추고 절삭 성능 개선
2. 부품 잔류 응력 제거, 치수 안정화, 변형 및 균열 확률 감소
3. 결정립 미세화, 조직 조정, 소재 조직 결함 제거
4. 소재 조직 및 성분 균일화, 소재 성능 개선 또는 후속 열처리 공정용 조직 준비

노말라이징 (Normalizing)

노말라이징 처리 정의:

금속 부품을 일정 고온으로 가열, 일정 시간 유지 후 물 분무, 분사, 불기 등으로 공기 중 냉각. 어닐링과 차이점은 냉각 속도가 더 빨라 획득 조직이 더 미세하고 기계적 성질도 향상.

주요 기능:

1. 소재 내부 응력 제거
2. 소재 경도 낮추고 가소성 증가

퀜칭 처리 (Quenching)

퀜칭 처리 정의:

금속 부품을 임계 온도 Ac3 또는 Ac1 이상으로 가열, 일정 시간 유지하여 완전 또는 부분 오스테나이트화, 임계 냉각 속도보다 큰 냉각 속도로 Ms 이하로 급속 냉각하여 마르텐사이트 변태 열처리 공정 수행.

주요 기능:

1. 부품 강성, 경도, 내마모성, 피로 강도 대폭 향상
2. 일부 특수강의 강자성, 내식성 등 물리화학적 성질 충족

템퍼링 처리 (Tempering)

템퍼링 처리 정의:

퀜칭 경화 또는 노말라이징 후 강철을 임계 온도 이하 온도에 일정 시간 담근 후 일정 속도로 냉각하여 소재 인성 증가시키는 열처리 방법.

주요 기능:

1. 퀜칭 시 공작물에 발생한 잔류 응력 제거, 변형 및 균열 방지
2. 공작물 경도, 강도, 가소성, 인성 조정하여 더 나은 성능 요구 달성
3. 조직과 치수 안정화, 정밀도 보장
4. 가공 성능 개선 및 향상

열처리 목적

기계 설계 엔지니어가 부품 설계 시 열처리를 요구하는 것은 다음 요구사항 때문입니다:

1. 소재 주조 응력 제거 목적: 더 안정적인 가공 치수와 정밀도 획득.
2. 부품 절삭 성능 개선 목적: 부품 가공 시 더 높은 가공 효율, 더 나은 가공 품질, 더 낮은 가공 비용 달성.
3. 부품 강성, 경도, 내마모성 향상.

대부분 부품 열처리 요구사항은 위 세 가지 주요 측면 중심으로 설계되므로, 요구사항에 따라 위 4가지 열처리 방법만 사용하면 됩니다.