열처리 변형: 응력 제거, 가공 여유, 기준면 전략
열처리 중에 부품이 움직인다는 사실에 놀라는 사람은 없습니다. 사람들이 놀라는 것은, 최종 비용의 얼마나 많은 부분이 로에 넣기 전의 결정으로 정해지는가입니다.
그 결정은 세 가지입니다. 소재를 얼마나 남길 것인가, 응력 제거를 할 것인가, 그리고 이후 어느 면을 기준으로 위치를 다시 잡을 것인가.
움직임은 어디에서 오는가
메커니즘은 두 가지이며, 대책이 다르기 때문에 구분해 둘 가치가 있습니다.
상변태에 의한 체적 변화. 오스테나이트가 마르텐사이트로 바뀌고, 마르텐사이트는 더 큰 체적을 차지합니다. 모든 부품이 팽창합니다. 일반적인 공구강에서는 선팽창으로 대략 0.1-0.2% 범위이며, 잔류 오스테나이트의 양과 템퍼링에 따라 달라집니다. 대체로 균일하고 대체로 예측할 수 있으므로 계획에 반영할 수 있습니다.
열 구배와 잔류 응력에 의한 변형. 부품이 불균일하게 가열되고 냉각되며, 부위마다 변태 시점이 다르고, 압연, 단조, 황삭 때 갇혀 있던 잔류 응력이 풀립니다. 이것은 균일하지 않고, 세부적으로 예측할 수 있는 것도 아닙니다. 판을 감자칩처럼 휘게 만드는 것이 이쪽입니다.
응력 제거가 겨냥하는 것은 후자입니다.
응력 제거, 그리고 황삭이 방아쇠가 되는 이유
압연재나 단조재 블록은 내부 응력을 안고 도착합니다. 황삭이 소재를 비대칭으로 제거하면 그 응력의 균형이 깨지고, 블록이 움직입니다. 즉시 움직일 때도 있고, 로 안에서 움직일 때도 있습니다.
전체 경화되는 부품의 표준 순서는 다음과 같습니다.
- 황삭: 넉넉한 소재를 남깁니다. 큰 블록은 보통 한쪽 면 2-3 mm입니다.
- 응력 제거. 600-675 °C로 가열하고, 단면 25 mm당 대략 1시간 유지한 뒤 서냉합니다. 부품은 여기서, 해가 없는 곳에서 제어된 방식으로 움직입니다.
- 중삭: 움직인 부분을 정리하고, 실제 열처리 후 가공 여유를 남깁니다.
- 경화 및 템퍼링.
- 마무리 가공 또는 연삭.
크거나 비대칭인 부품에서 2단계를 건너뛰는 것이, 로에서 돌아온 블록이 복구 불가능해지는 가장 흔한 원인입니다.
이미 경화되어 마무리 연삭할 부품에는, 황연삭 후에 저온 응력 제거를 합니다. 보통 템퍼링 온도보다 25-55 °C 낮은 온도에서 하며, 경도를 건드리지 않고 연삭 응력을 제거합니다.
소재를 얼마나 남길 것인가
업체가 도면에서 가장 보고 싶어 하는 수치이며, 가장 자주 빠져 있는 수치입니다.
열처리 후 가공 여유의 대략적인 기준입니다.
| 부품 유형 | 한쪽 면 가공 여유 |
|---|---|
| 작고 단순한 공냉 경화강(A2, D2) | 0.1-0.2 mm |
| 중형 블록, 공냉 경화강 | 0.2-0.4 mm |
| 대형 판(300 mm 초과), 공냉 경화강 | 0.4-0.8 mm |
| 유냉 경화강(O1, 두꺼운 S7) | 0.3-1.0 mm |
| 얇거나 비대칭인 부위, 모든 강종 | 50-100% 추가 |
공냉 경화강은 유냉 경화강보다 훨씬 덜 움직입니다. 이것이 O1과 A2 비교의 핵심 논거입니다. 공냉 경화강을 고르는 편이 유냉 담금질의 변형을 가공해 없애는 비용을 내는 것보다 저렴한 경우가 많습니다.
피해야 할 실패 유형이 두 가지 있습니다.
가공 여유가 너무 적다. 부품이 남겨 둔 양보다 더 움직이고, 움푹한 부분이 깎여 나오지 않으며, 이미 들어간 모든 작업과 함께 블록이 폐기됩니다.
가공 여유가 너무 많다. 이제 모든 면에서 60 HRC 강재를 1 mm씩 하드 밀링하거나 연삭해야 합니다. 느리고 비싸며 부품에 열이 들어갑니다. 열처리 후 가공을 참고하십시오.
기준면 전략: 모두가 잊는 부분
가장 비용이 크면서 가장 적게 논의되는 실패가 있습니다.
두 기준면에서 치수를 잡은 형상을 가진 부품을 가공합니다. 열처리에 보내고, 돌아와 보면 그 기준면이 움직여 있습니다. 더 이상 평평하지 않고, 서로 직각도 아니며, 원래 위치에 있지 않습니다.
이제 업체는 어떤 마무리 가공에 앞서 기준을 다시 잡아야 합니다. 방법을 지정하지 않았다면 업체가 고릅니다. 업체의 선택이 귀사의 공차가 참조하는 방식과 다르면, 모든 치수가 잘못된 위치에서 측정되고, 부품은 기하학적으로 문제가 없는데도 검사에서 불합격합니다.
대책은 다음과 같습니다.
열처리 후의 기준을 명시한다. 주기 예시: “열처리 후 기준 A와 B를 연삭으로 재설정, 양면에 0.3 mm 가공 여유”.
기준면에는 다른 어떤 면보다 더 많은 소재를 남긴다. 다른 모든 것이 이 면을 참조하므로 완전히 깎여 나와야 합니다.
가능하면 기준을 크고, 평평하고, 단단한 소재 위에 둔다. 얇은 플랜지의 기준은 두께 40 mm 부분의 기준보다 더 많이 움직입니다.
희생 기준을 고려한다. 열처리 후 부품의 위치를 잡는 용도로만 존재하다가 마지막에 제거되는 추가 형상, 예를 들어 가공된 패드나 리머 구멍 한 쌍입니다. 복잡한 금형 공구에서는 일상적인 관행이며 소재를 쓸 가치가 있습니다.
도면에 무엇을 적을 것인가
네 가지를 담은 짧은 열처리 주기입니다.
열처리
1. 황삭, 650 °C에서 응력 제거, 단면 25 mm당 1시간, 서냉.
2. 58-60 HRC로 경화 및 템퍼링. 2회 템퍼링.
3. 열처리 후 가공 여유: 한쪽 면 0.3 mm, 기준 A와 B는 0.5 mm.
4. 마무리 가공 전에 기준 A와 B를 연삭으로 재설정.네 줄입니다. 경화강 견적이 크게 달라지게 만드는 모호함의 대부분을 없애 주고, 30시간짜리 블록을 폐기물로 만드는 실패 유형을 막아 줍니다.
이 주기를 도면과 함께 견적 요청으로 보내시면, 업체마다 같은 계획에 가격을 매기게 되므로 견적을 직접 비교할 수 있습니다.