스테인리스 스틸 CNC 가공: 유형, 도전 과제 및 솔루션

스테인리스 스틸의 종류

오스테나이트 스테인리스 스틸

오스테나이트 스테인리스 스틸이 일반적으로 사용됩니다. 녹이 슬지 않고 유연하며 용접하기 쉬운 것으로 잘 알려져 있습니다. 자성을 띠지 않으며 가열하여 더 단단하게 만들 수 없습니다. 오스테나이트강은 304와 316 종류가 있습니다. 공장이나 건물용 가스 엔진 등 다양한 종류의 도구에 이 강철이 사용됩니다.

페라이트 스테인리스 스틸

페라이트계 스테인리스강은 약 12%의 크롬을 함유하고 있으며 몸체 중심의 입방 입자 구조로 인해 자성을 띠고 있습니다. 오스테나이트강보다 내식성과 내열성은 떨어지지만 응력 부식 균열에 대한 저항성이 더 강합니다. 430강과 446강과 같은 페라이트계 강은 자동차 부품과 주방 가전제품에 널리 사용됩니다.

마르텐사이트 스테인리스 스틸

마르텐사이트계 스테인리스강은 열처리를 통해 경도와 강도를 향상시킬 수 있는 것으로 유명합니다. 일반적으로 오스테나이트강 및 페라이트강보다 내식성이 떨어집니다. 타입 410 및 420과 같은 마르텐사이트강은 경화 및 템퍼링 특성으로 인해 칼, 수술 도구 및 밸브에 사용됩니다.

듀플렉스 스테인리스 스틸

듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계와 페라이트계가 혼합된 조성을 가지고 있습니다. 따라서 더 강하고 응력 부식 균열에 더 잘 견딥니다. 또한 오스테나이트계보다 몰리브덴과 니켈 함유량이 적기 때문에 가격이 저렴합니다. 사람들은 석유 및 가스 산업, 화학 공정 및 해양 산업에서 2205 및 2507과 같은 듀플렉스 등급을 사용합니다.

강수 경화 스테인리스 스틸

침전 경화 스테인리스강(PH강)은 강도가 높고 내식성이 뛰어나다는 특징이 있습니다. 열처리를 통해 경화시키고 항복 강도를 높일 수 있습니다. 일반적인 PH 등급으로는 17-4 PH와 15-5 PH가 있으며, 뛰어난 내구성과 신뢰성으로 인해 항공우주 부품, 석유 및 가스 장비, 원자로 등에 사용됩니다.

올바른 스테인리스강 합금 등급 선택하기

SS 17-4학년

SS 17-4 등급은 강도가 높고 내식성이 뛰어난 마르텐사이트 계 스테인리스강입니다. 크롬이 최대 30% 함유되어 있어 내구성이 더욱 뛰어납니다. 이 합금은 열악한 환경과 높은 스트레스 상황을 견딜 수 있어 석유 및 가스, 항공기 터빈 및 원자로에 사용하기에 적합합니다.

SS303

SS303은 작업하기 매우 쉬운 오스테나이트 스테인리스강입니다. 너무 비싸지 않고 녹이 슬지 않아 많은 사람들이 너트, 볼트, 나사, 비행기 부품 및 전기 기어를 만드는 데 사용합니다. 하지만 바다 환경에서는 사용할 수 없으며 가열하면 더 단단해집니다.

SS304

SS304는 가장 인기 있는 스테인리스 스틸 등급 중 하나입니다. 용접성, 기계 가공성, 내식성이 뛰어납니다. 따라서 건축, 열교환기, 식품 취급 장비, 자동차 부품 등 다양한 분야에 유용하게 사용할 수 있습니다. 유연성에도 불구하고 SS304는 일부 조건에서 응력 부식 균열이 발생할 수 있습니다.

SS416

SS416은 가장 가공성이 좋은 스테인리스강으로 꼽힙니다. 내식성이 적당하고 가공성이 높아 너트, 볼트, 샤프트, 기어, 밸브 및 펌프에 이상적입니다. 그러나 해양 또는 염소 포화 환경에 더 적합할 수 있으며 용접성이 향상되었습니다.

CNC 가공에서 스테인리스 스틸의 장점

높은 인장 강도

인장 강도가 높다는 것은 스테인리스 스틸이 강한 당김이나 구부리는 힘을 부러지지 않고 견딜 수 있다는 뜻입니다. 이 특성은 수명이 다할 때까지 많이 구부러지고 구르는 물건에 매우 중요합니다. 스테인리스 스틸은 연강, 황동, 알루미늄 금속보다 강도가 높습니다. 따라서 튼튼하고 오래 사용해야 하는 부품에 적합합니다.

저온에서의 안정성

특정 등급의 스테인리스 스틸은 저온에서도 안정적입니다. 예를 들어 오스테나이트강은 섭씨 0도 이하에서도 뛰어난 인성과 인장 강도를 유지합니다. 따라서 스테인리스 스틸은 극저온 조건에서 사용하기에 적합합니다. 그러나 모든 스테인리스 스틸 등급에 이러한 기능이 있는 것은 아니므로 특정 요구 사항에 적합한 스테인리스 스틸을 선택하는 것이 중요합니다.

부식 저항

스테인리스 스틸은 녹슬지 않는다는 점이 가장 큰 장점 중 하나입니다. 물, 화학물질, 고온 또는 저온에 노출되어도 녹이 슬거나 얼룩이 생기지 않습니다. 스테인리스 스틸은 크롬이 함유되어 있어 상단에 보호막을 형성하기 때문에 강도가 높습니다. 따라서 스테인리스 스틸은 오래 사용할 수 있고 유지 관리가 많이 필요하지 않아 실내 및 실외용으로 모두 적합합니다.

스테인리스 스틸 CNC 가공의 도전 과제

과열 문제

스테인리스 스틸은 열전도율이 낮기 때문에 가공 중에 빠르게 가열됩니다. 이렇게 빠르게 열이 축적되면 스테인리스 스틸과 사용되는 공구가 모두 손상될 수 있습니다. 과열은 공구 마모, 정밀도 저하, 재료 왜곡의 원인이 될 수 있습니다. 효과적인 열 관리는 가공품의 품질을 유지하는 데 매우 중요합니다.

표면 마감 난이도

스테인리스 스틸 부품에 적절한 표면 마감을 구현하는 것은 어려울 수 있습니다. 다른 금속과 달리 스테인리스 스틸의 표면 마감은 외관뿐만 아니라 내식성, 전기적 특성 및 용접성에도 영향을 미칩니다. 올바른 마감 공정을 선택하고 정밀도를 유지하는 것은 완제품이 필수 표준을 충족하도록 보장하는 데 매우 중요합니다.

높은 기술 전문성 필요

스테인리스 스틸 가공에는 고도의 기술력과 이해가 필요합니다. 부적절한 절삭 공구, 속도 또는 기술은 소재를 빠르게 손상시킬 수 있습니다. 스테인리스 스틸은 가공성이 강하고 내구성이 뛰어나 기계로 가공하기 어려운 소재입니다. 따라서 최적의 결과를 얻기 위해서는 숙련된 인력과 장비가 필요합니다.

스테인리스 스틸 가공의 과제 극복

올바른 도구 선택하기

성공적인 스테인리스강 가공을 위해서는 올바른 공구를 선택하는 것이 중요합니다. 몰리브덴 또는 텅스텐 고속강(HSS)으로 구성된 고품질 엔드밀과 드릴은 마모가 거의 없이 작업의 스트레스를 견딜 수 있습니다. 이러한 공구는 또한 표면 광택을 높여줍니다. 마모가 빠른 공구는 가공 속도를 낮추고 제조 비용을 증가시키므로 사용하지 마세요.

열 발생 관리

열 관리는 기계 문제를 예방하는 데 매우 중요합니다. 열을 효율적으로 관리하려면 절단 속도를 줄이고 냉각제를 바르십시오. 절삭유는 열을 분산시키고 소재를 손상시키지 않도록 도와줍니다. 가공 중 소재가 과열되기 시작하면 작업을 중단하고 식힌 후 계속하는 것이 좋습니다. 이 방법은 정밀도를 향상시키고 손상을 방지합니다.

칩 형성 관리

스테인리스 스틸을 절단할 때 칩 형성은 큰 문제가 될 수 있습니다. 펙킹 및 칩 브레이킹 사이클을 사용하면 칩 형성을 개선하고 길고 끈끈한 칩을 방지할 수 있습니다. 마모된 공구는 더 많은 칩을 생성하므로 공구의 마모 여부를 정기적으로 검사하는 것도 중요합니다. 이러한 원칙을 구현하면 가공 공정의 효율성을 높이는 동시에 완제품의 품질도 향상시킬 수 있습니다.

스테인리스 스틸 가공의 일반적인 문제와 해결책

과열

열전도율이 낮은 스테인리스 스틸은 가공 중 과열이 발생하기 쉽습니다. 이로 인해 공구 마모 및 소재 변형이 발생할 수 있습니다. 과열을 방지하려면 공작물 온도를 모니터링하고 적절한 냉각수를 사용하세요. 절삭 속도를 줄이고 날카로운 공구를 사용하는 것도 열 축적을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

공구 착용

스테인리스 스틸은 공구가 빨리 마모될 수 있는 딱딱한 소재입니다. 고속강(HSS) 또는 초경합금과 같은 고품질의 오래 지속되는 공구를 사용하면 공구 수명을 늘릴 수 있습니다. 마모된 공구를 정기적으로 검사하고 교체하는 것은 가공 정밀도를 유지하고 완제품의 결함을 방지하는 데 매우 중요합니다.

칩 제어

스테인리스 스틸을 절단할 때 칩 형성은 기계에 걸릴 수 있는 길고 끈끈한 칩을 생성하기 때문에 문제가 될 수 있습니다. 펙킹 사이클과 칩 파쇄 도구를 구현하면 칩 관리에 도움이 될 수 있습니다. 적절한 칩 배출 시스템을 확보하면 원활한 작동을 촉진하고 기계 손상을 줄일 수 있습니다.

효과적인 스테인리스 스틸 CNC 가공을 위한 솔루션

적절한 도구 재료 선택

스테인리스 스틸을 효율적으로 절단하려면 적절한 공구 재질을 선택하는 것이 중요합니다.

하이스피드 스틸(HSS)

고속 강철 공구는 강도가 강하고 경도를 잃지 않고 고온을 견딜 수 있습니다. 드릴링 및 밀링과 같은 다양한 가공 공정에 적합합니다.

초경합금

초경합금 공구는 더 높은 이송량이나 속도가 필요할 때 HSS를 위한 훌륭한 옵션입니다. 이 공구는 광택이 뛰어나고 공구 수명이 길어 대량 생산 환경에 적합합니다.

툴 지오메트리 최적화

공구 형상은 가공 작업의 효율성에 매우 중요합니다.

황삭 도구

황삭 공구는 많은 양의 재료를 빠르게 제거하기 위한 것입니다. 초기 가공 단계에서 발생하는 높은 응력을 견딜 수 있는 강력한 설계가 특징입니다.

마무리 도구

마감 공구는 더 미세한 형상을 가지고 있어 표면 마감이 더 좋습니다. 마감 공구는 필요한 정밀도와 아름다움을 얻기 위해 가공의 마지막 단계에서 활용됩니다.

슬롯팅 도구

슬롯 툴은 재료에 슬롯을 만들 수 있도록 설계되었습니다. 칩을 빠르게 배출하고 정밀하게 절단할 수 있는 독특한 디자인이 특징입니다.

고효율 밀링 공구

고효율 밀링 공구는 정밀도를 유지하면서 생산량을 늘리도록 설계되었습니다. 더 높은 절삭 속도와 우수한 표면 조도를 제공합니다.

커팅 파라미터 제어

성공적인 가공을 위해서는 절삭 파라미터를 적절히 제어하는 것이 중요합니다.

절삭 속도(SFM)

적절한 절삭 속도를 유지하면 공구 마모를 줄이면서 효율적으로 재료를 제거할 수 있습니다. 재료의 경도와 작업 유형에 따라 속도를 조정합니다.

피드 속도

절삭 효율과 공구 수명 사이의 균형을 맞추려면 이송 속도를 설정하세요. 이송 속도가 높으면 생산성이 향상될 수 있지만 잘못 사용하면 공구 마모가 증가할 수 있습니다.

뎁스 오브 컷

절삭 깊이는 공구나 재료에 과도한 힘이 가해지지 않도록 결정해야 합니다. 공구의 무결성을 손상시키지 않으면서도 효율적으로 재료를 제거할 수 있는 균형점을 찾아야 합니다.

냉각수 사용

절삭유는 가공 중 열 발생을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다. 도움이 됩니다:

• 절삭 공구와 재료 사이의 마찰을 줄입니다.
• 절단 영역의 온도를 낮춥니다.
• <마모를 최소화하여 공구 수명을 향상시킵니다.
• <과열 및 재료 변형을 방지하여 표면 마감 향상.

작업물 변형 방지

공작물의 변형을 방지하려면 다음을 수행해야 합니다:

• 진동을 최소화하려면 <강력>강체 툴링 설정강력>을 사용하세요.
• 공작물이 제자리에 단단히 고정되도록 적절한 <강한> 클램핑을 유지합니다.
• 공작물에 과도한 힘이 가해지지 않도록 절단 매개변수를 모니터링하고 조정합니다.

스테인리스 스틸의 표면 마감 옵션

연마

폴리싱은 스테인리스 스틸의 접합 표면을 연마하는 방법입니다. 매끄럽고 반짝이는 표면을 만듭니다. 대부분의 스테인리스 스틸 부품은 #3, #4 또는 #8 미러 마감 처리되어 있습니다. 거울 마감은 빛을 반사하고 세련되고 매끈한 외관을 연출하기 때문에 인기가 높습니다. 광택 마감은 일반적으로 소비재 및 장식용 품목과 같이 미적 감각이 중요한 곳에 사용됩니다.

폭파 및 절임

무광택 마감 처리를 위해 블라스팅과 피클링이 사용됩니다. 이 과정에는 비드 블라스팅을 통한 기계적 세척과 스테인리스 스틸 패시베이션 탱크에서의 화학적 세척이 포함됩니다. 그 결과 결함을 숨길 수 있는 모던하고 인더스트리얼한 외관이 완성됩니다. 이 마감은 해양 프로젝트 및 혹독한 기상 조건에 노출되는 기타 애플리케이션에 선호됩니다.

브러싱

브러시드 스테인리스 스틸은 가벼운 마모 공정을 통해 만들어져 뚜렷한 외관을 자랑합니다. 브러시드 마감은 은회색이며 표면을 가로지르는 얇은 선이 있습니다. 이 마감은 광택 마감만큼 빛을 많이 반사하지 않아 더욱 절제되고 세련된 외관을 연출합니다. 일반적으로 가전 제품, 건축 기능 및 인테리어 디자인에 사용됩니다.

에칭

에칭은 스테인리스 스틸 표면에 화학 물질을 도포하여 패턴이나 질감을 만드는 과정입니다. 이 기법을 사용하면 장식적이면서도 실용적인 복잡한 패턴을 만들 수 있습니다. 에칭 마감은 간판, 예술품 설치 및 맞춤형 하드웨어에 널리 사용됩니다. 이 프로세스를 통해 창의적인 커스터마이징이 가능하며 스테인리스 스틸 물체의 시각적 매력을 향상시킬 수 있습니다.

전기 도금

전기 도금은 전류를 사용하여 스테인리스 스틸 표면에 다른 금속을 얇게 코팅하는 공정입니다. 이 절차는 스테인리스 스틸의 내식성과 미관을 향상시킬 수 있습니다. 크롬, 니켈, 금은 전기 도금에 사용되는 일반적인 금속입니다. 전기 도금 코팅은 향상된 내구성과 시각적 매력으로 인해 자동차, 보석 및 가전 제품 산업에서 널리 사용됩니다.

스테인리스 스틸을 선택할 때 고려해야 할 요소

인장 강도

프로젝트에 스테인리스 스틸을 선택할 때는 인장 강도가 중요합니다. 부품이 받게 될 압력과 하중을 이해하면 이러한 응력을 실패 없이 견딜 수 있는 소재를 선택하는 데 도움이 됩니다. 다양한 등급의 인장 강도를 비교하면 부적절한 솔루션을 제거하는 데 도움이 됩니다.

경도 요구 사항

프로젝트에 특정 경도 수준의 부품이 필요한 경우, 해당 소재를 열처리하여 필요한 품질을 얻을 수 있는지 검토하세요. 오스테나이트계 스테인리스강은 열처리로 경도를 강화할 수 없으므로 일부 응용 분야에서는 사용이 제한될 수 있습니다. 최고의 성능을 위해서는 경도와 다른 기계적 특성의 균형을 맞추는 것이 중요합니다.

자성 속성

자성과 관련된 프로젝트의 경우, 오스테나이트 스테인리스강은 미세 구조로 인해 비자성이라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 반면 페라이트계 및 마르텐사이트계 스테인리스강은 자성을 띠고 있습니다. 이러한 차이는 자기 간섭을 줄여야 하는 전자 부품 및 의료 기기의 응용 분야에 중요합니다.

비용 고려 사항

비용은 항상 중요한 고려 사항이지만, 단순히 재료비 지출이 아닌 전체 프로젝트 비용을 검토하는 것이 중요합니다. 가공 공정의 양을 줄이고 부품 설계를 단순화하여 비용을 절감하세요. 또한 가격과 리드 타임이 늘어날 수 있으므로 너무 특수한 등급이나 브랜드 소재를 요청하는 것은 피하세요.

결론

스테인리스 스틸은 강하고 부식에 강하며 시각적으로도 매력적이기 때문에 CNC 가공에 탁월한 소재입니다. 높은 인장 강도, 저온 안정성, 열악한 조건을 견딜 수 있는 능력으로 다양한 응용 분야에 이상적인 옵션입니다. 하지만 과열, 공구 마모, 적절한 표면 품질에 도달하는 것과 같은 어려움도 있습니다.

스테인리스 스틸 절단은 매우 어렵기 때문에 신뢰할 수 있고 숙련된 CNC 기계 공장과 함께 작업하는 것이 매우 중요합니다. 올바른 도구와 노하우를 갖춘 숙련된 기계 기술자가 문제를 해결할 수 있습니다. 올바른 작업장은 올바른 재료를 선택하고, 절삭 설정을 제어하고, 열을 관리하고, 효과적인 칩 제어 조치를 취하는 방법을 알고 있을 것입니다.