제철소의 극저온 펌프가 고장났습니다. 외부 교체를 위해 최소 5주를 기다려야 하는 상황에 직면한 워크샵에서는 이를 자체적으로 제작하기로 결정했습니다.-
재질: 316L|길이: 3237mm|직경: 260mm(가장 좁은 지점)|외경 공차: ±0.02mm
해당 작업은 작업장에서 가장 경험이 풍부한 기계공에게 할당되었습니다.
결과는? 선삭을 마친 후-측정된 외경이 공차를 벗어났습니다.-너무 컸습니다.
요구되는 공차는 ±0.02mm였지만 실제 편차는 0.06~0.10mm였습니다.
공작물이 망가졌습니다.
기계공의 기술 부족이 아니었습니다. 그는 주로 일반 강철 부품을 가공하는 선반 조작 경험이 20년 이상이며 많은 노하우를 축적했습니다.-
문제는 한 가지로 귀결되었습니다.-
그는 316L을 일반 강철처럼 다루었습니다.
"공구 편향"은 어떻게 발생합니까?
도구가 무뎌졌나요? 매개변수가 너무 공격적이었나요? 공작기계의 강성이 부족했나요?
아니요.
근본 원인은 하나였습니다. 바로 작업 강화였습니다.
절단 과정에서 316L 스테인리스강의 표면은 매우 짧은 시간 내에 냉간{1}}가공 경화됩니다.
경화층의 깊이는 일반적으로 0.1mm에서 0.3mm 사이입니다(이것은 추정치가 아닌 절단 중에 측정된 데이터입니다).
일단 경화되면 이 표면층의 강도는 1500MPa를 초과할 수 있어-많은 도구 재료보다 단단합니다.
마무리-전환 과정이 시작되었을 때 도구는 이 단단한 껍질을 절단할 수 없었습니다. 대신에 방향이 바뀌었습니다(밀려나갔습니다). 결과적으로 공작물 크기가 너무 커졌습니다.
이것이 공구 편향이 발생하는 방식입니다.
도구 자체에는 문제가 없었습니다. 절단 과정에서 재료가 단순히 경화되었습니다.
그렇다면 316L 스테인리스강이 일반 강철보다 작업하기 어려운 이유는 무엇일까요?
316L에는 몰리브덴이 포함되어 있어 인성이 향상되고 절단 중에 소성 변형이 더 심해집니다. -경화층이 더 빠르고, 더 두껍고, 더 단단하게 형성됩니다.
동일한 매개변수와 동일한 공구를 사용하면 일반 강철은 가공하기 쉬운 반면 스테인리스강은 문제를 일으킵니다.
기계공이 무슨 잘못을 했나요?
그는 과거 경험을 바탕으로 다음과 같은 실수를 저질렀습니다.
그는 더 낮은 매개변수를 사용하는 것이 더 안전할 것이라고 생각했습니다.
그는 일반 강철을 위한 절삭 매개변수를 316L에 직접 적용했습니다.
그가 정확히 어디에서 잘못되었나요? 정삭 여유가 0.2mm로 설정되어-너무 작아서- 절입 깊이가 부족했습니다. 0.1~0.3mm의 경화된 표면층을 관통하지 못했습니다.
공구가 경화된 표면에 문질러 열이 발생하여 가공 경화 효과가-악화되었습니다.
경화가 강화됨에 따라 공구 편향도 증가했습니다. 휘어질수록 재료를 자르기가 더 어려워졌습니다.
두 번째 오류가 있었습니다. 이송 속도(F)가 0.05mm/rev-로 너무 낮게 설정되었습니다.
이송 속도가 낮을수록 공구와 가공물 사이의 접촉 시간이 길어지고 열 축적이 가속화되고 경화층이 두꺼워지며 결과적으로 공구 휘어짐이 악화됩니다.
두 매개변수가 모두 올바르지 않습니다.
일반 강철에 적합한 설정은 316L 스테인리스강에는 작동하지 않습니다.
결국 한 가지만 변경되었습니다.
브랜드뿐만 아니라{0}}도구도 바꾸세요.
저는 경사각이 10도~15도이고 모따기 모서리(T-랜드)가 0.5~0.8mm인 스테인리스강용으로 특별히 설계된 M-클래스 인서트로 전환했습니다.
Sandvik 또는 Iscar의 인서트와 같이 시중에서 판매되는 대부분의 M{0}클래스 인서트는-이 모따기된 가장자리를 가지고 있습니다. 그것은 당연한 선택이었다.
그 단일 조정이 트릭을 수행했습니다.
왜 효과가 있었나요?
경사각이 클수록 절삭력이 더 유리하게 정렬되어 절삭 영역에서 칩을 더 쉽게 배출할 수 있습니다. 칩이 열을 운반하기 때문에 남은 열이 적어져 경화층이 더 얇아집니다. 더 얇은 경화층을 사용하면 다음 패스에서 효과적으로 절삭할 수 있어 공구 편향 문제가 제거됩니다.
모따기된 모서리는 절삭날을 강화하는 역할을 합니다. 경사각이 크면 가장자리가 얇아져 부서지기 쉽습니다. 모따기는 이를 방지합니다.
한 가지 기능은 작업-경화를 해결하고 다른 기능은 최첨단 기술을 보호합니다. 결과적으로 가공 효율성은 실제로 3배로 향상되었습니다.
공구 변경과 함께 세 가지 추가 조치가 취해졌습니다.
① 마무리 패스는 경화층을 2~3패스로 나누는 것이 아닌 한 번의 패스로 절삭하기 위해 절입깊이를 0.3mm 이상으로 설정하였다. 이로 인해 효율성도 향상되었습니다.
② 이송속도를 0.1~0.2mm/rev로 높였습니다. 316L의 이송 속도는 예상보다 높아야 합니다. 이송이 너무 낮으면 공구가 재료 표면에 머물면서 급속한 열 축적과 심각한 가공-경화가 발생합니다. 공구를 경화층에 문지르는 것보다 약간 낮은 표면 거칠기를 허용하는 것이 좋습니다. ③ 절삭유의 농도와 유속을 높여 분사량이 절삭 영역으로 정확하게 향하도록 합니다. 316L의 열전도율은 탄소강의 1/3에 불과하므로 공구 끝과 가공물 표면에 열이 완전히 축적됩니다. 절삭유는 단지 보여주기 위한 것이 아닙니다.{10}}단순히 공작물 위에 부어서는 안 됩니다. 절단 영역으로 강제로 들어가야 합니다.
이 네 가지 사항을 해결한 후 마무리 선삭을 진행합니다. 외경 편차를 0.03mm 이내로 유지하십시오. 샤프트가 성공적으로 생산되었습니다.
솔직히 말하자면:
스테인레스강으로 작업한 지 10~20년이 지난 후에도 공구 휘어짐 문제는 까다로울 수 있습니다.{0}}316L로 전환하면 표준강에서 얻은 매개변수와 경험을 완전히 뒤집어야 하는 경우가 많습니다.
재료마다 가공 경화 속도가 다르므로 가공 매개변수도 달라야 합니다.
경험은 소중하지만 특정 소재와 가공 조건에 맞게 조정해야 합니다.-모두가 이 점을 명심해야 합니다!
316L 공구 편향을 해결하기 위한 4가지 핵심 사항:
① 칩의 열 방출을 보장하기 위해 스테인리스강용으로 설계된 M{0}}등급 인서트(큰 경사각과 챔퍼 처리된 모서리 특징)로 전환합니다. ② 마무리 터닝 절입 깊이를 0.3mm 이상으로 설정하여 가공{3}}경화층을 한 번에 절단합니다. ③ 가공 경화층과의 마찰을 방지하기 위해 이송 속도를 0.1mm/rev 이상으로 높입니다. ④ 절삭유 농도와 유속을 높여 절삭 영역으로 유입되도록 합니다.
매개변수를 올바르게 설정하면 폐기율이 자연스럽게 떨어집니다.
이 샤프트의 문제를 진단하는 데 30분도 채 걸리지 않았습니다. 그 동안 작업 현장 기계공은 이미 316L 재고를 낭비했습니다.
이것이 가공 문제의 현실입니다. 경험으로 답을 얻을 수 없는 경우 스스로 해결해야 하며-비용은 폐기 부품과 시간으로 지불됩니다.
