제조 공정은 상당히 복잡하며, 생산 방식의 선택은 제조 공정의 복잡성과 직접적인 관련이 있습니다.
상세 보기 →스테인리스강은 내식성, 강도 및 수명이 뛰어나 가장 널리 사용되는 엔지니어링 합금 중 하나입니다. 하지만 이러한 특성 때문에 CNC 기계로 절삭, 드릴링 또는 밀링 작업을 할 때 가장 까다로운 소재 중 하나이기도 합니다.
스테인리스강 가공 시 어려움의 대부분은 다음 세 가지 특성에서 비롯됩니다.
이러한 재료의 특성을 이해하는 것은 아래에서 다루는 모든 툴링, 파라미터 및 냉각제 결정의 기초입니다. 가장 일반적인 오스테나이트계 합금에 이러한 요소들이 어떻게 작용하는지 자세히 알아보려면 관련 가이드를 참조하십시오. 304 스테인리스강은 실제로 얼마나 가공성이 좋은가?.
"스테인리스강"은 단일 소재가 아닙니다. 최소 10.5%의 크롬을 함유하는 철-크롬 합금으로 이루어진 계열이며, 미세구조에 따라 여러 종류로 나뉩니다. 각 종류는 가공성이 다르므로, 작업에 맞는 적절한 등급을 선택하는 것이 작업 현장에서 발생하는 많은 문제를 예방하는 데 중요합니다.
304나 316 같은 등급의 강철이 상업적으로 가장 많이 사용됩니다. 이 강철들은 비자성이고, 내식성이 뛰어나며, 연성이 매우 좋지만, 가공 경화가 매우 강하게 일어납니다. 열처리로는 경화시킬 수 없기 때문에, 제철소에서 나온 그대로 가공해야 합니다.
430 및 409와 같은 등급은 니켈 함량이 거의 없거나 전혀 없이 크롬 함량이 높습니다. 이러한 합금은 자성을 띠며 오스테나이트계 합금보다 연성이 떨어지지만 응력 부식 균열에 대한 저항성이 더 높습니다. 가공성은 중간 정도이며 대부분의 작업에서 304보다 용이하지만, 짧고 마모성이 강한 칩을 생성하는 경향이 있어 인서트의 측면 마모를 증가시킵니다.
일반적인 적용 분야로는 자동차 배기 시스템, 가전제품 트림, 산업용 덕트 등이 있으며, 이러한 분야에서는 최고의 내식 성능보다 비용이 더 중요합니다.
410, 420, 440C 등급의 스테인리스강은 열처리를 통해 높은 경도를 얻을 수 있어 식기류, 수술 기구, 밸브 부품, 터빈 블레이드 등에 적합합니다. 이 강재들은 11~17%의 크롬과 마르텐사이트를 형성하기에 충분한 탄소를 함유하고 있습니다.
가공은 열처리 전 어닐링 상태에서 하는 것이 가장 좋습니다. 경화된 상태(일반적으로 40~60 HRC)에서는 세라믹 또는 CBN 인서트를 사용해야 하며 절삭 속도를 상당히 낮춰야 합니다. 내식성은 오스테나이트계 합금에 비해 중간 정도입니다.
17-4 PH(630으로도 표기됨)는 이 계열에서 가장 일반적인 등급입니다. 이 재질은 담금질이 아닌 시효 열처리를 통해 오스테나이트계 스테인리스강의 내식성과 마르텐사이트계 스테인리스강의 높은 강도를 결합한 것입니다.
17-4 PH 강재는 조건 A(용액 처리)에서는 비교적 우수한 가공성을 보이지만, H900 또는 H1025 조건으로 시효 처리하면 훨씬 더 단단해집니다. 항공우주, 의료 및 석유·가스 부품 분야에서는 190ksi 이상의 인장 강도와 우수한 내식성을 제공하기 때문에 이 강재를 자주 사용합니다.
2205 및 슈퍼 듀플렉스 2507과 같은 듀플렉스 등급은 미세 구조에 오스테나이트와 페라이트가 거의 동일한 비율로 결합되어 있어 304 또는 316보다 약 두 배 높은 항복 강도를 제공하며 응력 부식 균열 및 공식에 대한 저항성이 뛰어납니다.
기계 가공에서 높은 절삭력, 증가된 스핀들 부하, 그리고 빠른 공구 마모는 불가피한 절충점입니다. 따라서 단속 절삭과 견고한 설정에 적합한 초경합금 재질이 필수적입니다. 듀플렉스 스테인리스강은 해양 석유 및 가스 시추, 화학 공정, 해수 담수화 설비, 그리고 해양 구조물 부품에 널리 사용됩니다.
| 학년 가족 | 공통 등급 | 상대적 가공성 | 주요 과제 |
|---|---|---|---|
| 자유 가공성 오스테나이트 | 303 | SS 중 최고 | 내식성 감소 |
| 오스테 나이트 | 304, 316 | 중급~상급 | 심각한 작업 경화 |
| 페라이트 계 | 430, 409 | 보통 | 연마 칩 형성 |
| 마르텐사이트(어닐링 처리) | 410, 420, 440C | 보통 | 열처리 후 경도 |
| PH (조건 A) | 17-4 pH, 15-5 pH | 보통 | 노화 후 경도 급증 |
| 이중의 | 2205, 2507 | 어려운 | 높은 절삭력, 빠른 마모 |
견적을 내기 전에 적절한 등급을 선택하면 비용이 많이 드는 재작업을 방지할 수 있습니다. 적용 분야에 따라 303과 같은 가공성이 우수한 재질을 지정하거나 듀플렉스 대신 304를 선택하면 작업 시간과 공구 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 프로젝트에 가장 적합한 스테인리스강 등급을 선택하는 데 도움이 필요하시면 저희에게 문의하십시오. 스테인리스강 CNC 가공 서비스 견적 과정에서 팀에서 자재 선택에 대한 조언을 제공할 수 있습니다.
공구 선택은 다른 어떤 변수보다 스테인리스강 가공 결과에 큰 영향을 미칩니다. 잘못된 인서트 형상이나 코팅은 간단한 작업을 공구 파손과 불량품 발생의 악순환으로 몰아넣을 수 있습니다.
양의 경사각(일반적으로 5°~15°)은 절삭력과 열 발생을 줄여줍니다. 절삭력이 낮아지면 가공면의 경화가 줄어들기 때문에 이는 중요합니다. 밀링 가공에서 가변 나선 엔드밀은 조화 진동 패턴을 방해하여 채터링을 줄여줍니다.
날카로운 모서리는 매우 중요합니다. 주철이나 고온 합금용으로 연마하거나 둥글게 만든 모서리는 스테인리스강에 마찰을 일으켜 급격한 가공 경화를 유발합니다. 모서리가 마모되어 절삭이 아닌 마찰이 발생할 정도로 손상되기 전에 공구를 교체하거나 재조정해야 합니다.
스테인리스강 가공에서 생산성을 높이려면 절삭 속도와 이송 속도를 정확하게 설정하는 것이 가장 중요합니다. 일반 강철 가공에 적합한 매개변수라도 스테인리스강 가공에서는 공구를 손상시키고 가공 품질을 저하시킬 수 있습니다.
| 조작 | 도구 재료 | 표면 속도(SFM) | 톱니당 이송량 / 회전수 |
|---|---|---|---|
| 제분(304/316) | 코팅된 카바이드 | 200-400 | 0.003–0.005인치/치아 |
| 제분(304/316) | HSS | 60-100 | 0.002–0.004인치/치아 |
| 회전 (304/316) | 코팅된 카바이드 | 300-500 | 0.004–0.012인치/회전 |
| 드릴링(304/316) | 코팅된 카바이드 | 150-250 | 0.002–0.006인치/회전 |
| 밀링(이중) | 코팅된 카바이드 | 120-200 | 0.003–0.005인치/치아 |
이것들은 시작점일 뿐입니다. 최적값은 절삭 깊이, 반경 방향 접촉, 공구 직경, 기계 강성 및 냉각수 공급량에 따라 달라집니다. 등급별 자세한 매개변수 표는 관련 기사를 참조하십시오. 스테인리스 스틸 밀링 속도 및 이송.
스테인리스강 가공 시 얕은 절삭은 비효율적입니다. 절삭 깊이가 얕으면 공구가 이전 가공에서 생긴 경화층에 머무르게 되어 마모가 가속화되고 표면이 더욱 경화됩니다. 따라서 장비 설정에서 허용하는 최대 절삭 깊이(일반적으로 황삭 가공의 경우 0.040~0.120인치)를 사용하여 공구가 경화된 표면층 아래의 더 부드러운 모재까지 절삭하도록 해야 합니다.
마무리 가공 시 마찰을 방지하려면 최소 0.010~0.020인치의 깊이를 확보해야 합니다. 부품 설계상 몇 천분의 1인치 정도만 제거하면 되는 경우, 날카로운 세라믹 인서트를 고속으로 사용하여 재료를 깨끗하게 절단하십시오.
가공 경화는 스테인리스 부품에서 공구의 조기 파손과 치수 문제의 가장 흔한 원인입니다. 다음 방법들은 가공 경화를 방지하는 데 도움이 됩니다.
스테인리스강은 절삭 부위에서 열을 오래 유지하기 때문에 냉각수는 선택 사항이 아니라 공구 수명, 표면 조도 및 치수 정확도를 위해 필수적입니다.
스테인리스강 CNC 밀링 및 선삭 가공에는 6~10% 농도의 수용성 냉각제가 가장 일반적으로 사용됩니다. 가장 중요한 것은 냉각액의 유량입니다. 절삭 영역이 냉각액에 잠기고 칩이 공구에 달라붙지 않도록 충분한 유량을 공급해야 합니다. 냉각액 공급이 부족하면 냉각액이 전혀 없는 것보다 더 나쁜데, 간헐적인 냉각으로 인해 열 순환이 발생하여 초경 인서트에 균열이 생길 수 있기 때문입니다.
300~1,000psi의 고압 스핀들 관통형 또는 공구 관통형 냉각수 공급 방식은 오스테나이트계 스테인리스강 가공 시 칩 파쇄 및 열 제거 성능을 크게 향상시킵니다. 고압 냉각(HPC)은 기존의 유체 냉각 방식이 절삭 영역에 도달하기 어려운 심공 드릴링 및 그루빙 작업에 특히 유용합니다. 많은 최신 CNC 기계는 고압 냉각을 기본 사양으로 지원합니다.
MQL 시스템은 절삭날에 직접 미세한 오일 미스트를 분사합니다. 이 시스템은 특히 303과 같은 쾌삭강재의 경량 밀링 및 드릴링 작업에 효과적입니다. 하지만 304 또는 316과 같은 강재의 중황삭 작업에는 MQL만으로는 충분한 열을 제거할 수 없으므로, 플러드 쿨런트 방식이 더 적합합니다.
희석하지 않은 순수 절삭유는 탁월한 윤활 성능을 제공하며 스테인리스강 가공 시 탭핑, 리밍 및 기타 저속 고하중 작업에 적합합니다. 이러한 오일은 공구와 공작물 접촉면의 마찰을 줄여 나사산 품질을 향상시킵니다. 최근 연구에 따르면 특정 식물성 절삭유는 스테인리스강 가공 시 기존 수용성 오일에 비해 표면 거칠기를 50% 이상 감소시킬 수 있어 성능 향상과 환경적 이점을 모두 제공합니다.
스테인리스강은 심미적 및 기능적 요구 사항에 따라 특정한 표면 마감이 필요한 경우가 많습니다. 이러한 마감은 공구, 가공 매개변수 및 후처리 과정에 따라 달라집니다.
적절한 공구와 매개변수를 사용하면 CNC 가공을 통해 기계에서 바로 Ra 0.4~1.6µm(16~63µin)의 표면 조도 값을 얻을 수 있습니다. 세라믹 또는 연마된 초경 인서트를 사용하여 더 높은 속도와 더 낮은 이송 속도로 마무리 가공을 하면 Ra 0.4µm에 더 가까운 조도 값을 얻을 수 있습니다.
스테인레스 스틸 CNC 가공 서비스 표준 마감 옵션에는 부동태 처리, 전해 연마 및 비드 블라스팅이 포함되며 허용 오차는 ±0.002mm까지입니다.
스테인리스 합금을 절삭할 때 각 가공 작업마다 고려해야 할 사항이 있습니다.
밀링은 스테인리스강 부품 가공에 가장 흔히 사용되는 공정입니다. 클라임 밀링은 기존 밀링 방식보다 칩이 배출될 때 얇아져 열이 부품이 아닌 칩 자체로 전달되기 때문에 훨씬 선호됩니다. 가변 헬릭스, 불균일 피치 엔드밀은 채터링을 줄여줍니다. 트로코이드 또는 적응형 공구 경로는 일정한 칩 부하를 유지하고 가공 경화를 유발하는 급격한 접촉 변화를 방지합니다.
선삭 작업에는 스테인리스강용으로 설계된 칩 브레이커 형상의 인서트를 사용하십시오. 와이퍼 인서트는 별도의 마무리 가공 없이 표면 조도를 향상시켜 줍니다. 절삭 깊이에 적합한 노즈 반경을 유지하십시오. 반경이 너무 크면 절삭 압력이 증가하고 가는 부품에서 채터링이 발생할 수 있습니다.
스테인리스강 드릴링에서 가장 큰 문제는 가공 경화 현상입니다. 트위스트 드릴의 중심부는 표면 회전 속도가 거의 0에 가까워 열을 발생시키고 구멍 바닥을 경화시킵니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 냉각수 공급 장치가 있는 초경 드릴을 제어된 이송 속도로 사용하는 것이 좋습니다. 스테인리스강에서는 펙 드릴링을 최소화해야 합니다. 드릴이 후퇴할 때마다 구멍 바닥이 냉각되고 경화되어 재진입이 더욱 어려워지기 때문입니다.
스테인리스강 탭 가공에는 표면 처리(TiN 또는 TiCN)가 된 고품질 탭과 충분한 윤활(원액 절삭유 사용 권장)이 필수적입니다. 롤 성형(플루트리스) 탭은 연성이 좋은 오스테나이트계 스테인리스강에 적합한데, 절삭이 아닌 변위 방식으로 가공하여 구멍 내부에 칩이 발생하지 않기 때문입니다. 더 큰 나사산이나 더 단단한 스테인리스강의 경우, 나사 밀링 가공이 더 정밀한 제어를 제공하며 하나의 공구로 다양한 나사산 크기를 만들 수 있습니다.
정밀 가공된 스테인리스강 부품은 거의 모든 산업 분야에서 사용됩니다. 선택되는 등급은 작동 환경 및 성능 요구 사항에 따라 달라집니다.
귀사의 부품이 시제품이든 양산품이든 관계없이, 저희는 스테인리스강 CNC 가공팀 14가지 이상의 스테인리스 등급과 협력하여 고객의 적용 분야 요구 사항을 충족합니다.
이러한 현장 검증된 방법들은 스테인리스강 가공 시 상당한 차이를 만들어냅니다.
네. 스테인리스강은 밀링, 선삭, 드릴링 등 CNC 가공 작업에서 가장 흔하게 사용되는 소재 중 하나입니다. 일반 강철보다 더욱 세심한 파라미터 선택과 우수한 공구가 필요하지만, 최신 CNC 기계와 초경 공구를 사용하면 모든 스테인리스강을 효과적으로 가공할 수 있습니다. 303과 같은 쾌삭강은 중탄소강만큼이나 쉽게 절삭됩니다.
303 등급은 가공성이 가장 뛰어납니다. 칩 파손을 개선하고 절삭력을 줄이는 황 첨가제가 포함되어 있습니다. 비쾌삭강 등급 중에서 페라이트계 430은 오스테나이트계 304 또는 316보다 가공 경화가 덜 심하기 때문에 일반적으로 가공이 더 쉽습니다.
가장 흔한 원인은 너무 낮은 속도로 가공하여 깨끗한 전단이 아닌 마찰이 발생하는 것입니다. 이로 인해 표면이 경화되고 마모가 가속화됩니다. 그 외에도 냉각수 부족, 마모된 인서트를 너무 오래 사용한 경우, 그리고 공구가 경화층에 머무르는 얕은 절삭 깊이 등이 원인이 될 수 있습니다.
약간 차이가 있습니다. 316강의 몰리브덴 함량은 인성을 높여 304강에 비해 절삭력을 약 10~15% 증가시킵니다. 동일한 공구와 전략을 두 강종 모두에 적용할 수 있지만, 316강은 절삭 속도를 약간 낮추는 것이 유리합니다.
코팅된 초경 공구를 사용할 경우 밀링 작업에는 200~400 SFM, 선삭 작업에는 300~500 SFM에서 시작하십시오. 고속도강(HSS) 공구를 사용할 경우에는 60~100 SFM으로 낮추십시오. 이는 시작점이며, 공구 마모 패턴과 표면 조도 결과에 따라 조정하십시오. 자세한 내용은 당사 자료를 참조하십시오. 스테인리스 스틸 속도 및 이송 가이드.
대부분의 작업에서 그렇습니다. 플러드 쿨런트 또는 고압 공구 관통 쿨런트는 공구 수명을 크게 연장하고 표면 조도를 향상시킵니다. 다만, 일부 경량 밀링이나 단속 절삭 작업의 경우, 적절한 코팅된 초경 인서트를 사용하여 완전히 건식으로 작업하면 간헐적인 쿨런트 접촉으로 인한 열 충격을 방지할 수 있습니다.
가능은 하지만, 경화된 마르텐사이트계 스테인리스강(경도 40~60 HRC)을 가공할 때는 세라믹 또는 CBN 인서트를 사용하고 속도를 크게 줄여야 합니다. 가능하면 어닐링 처리된 상태에서 황삭 가공을 하고, 열처리 후 정삭 가공이나 연삭으로 최종 치수를 맞추십시오.
CNC 가공으로 가공 직후 Ra 0.4~1.6 µm의 표면 조도를 얻을 수 있습니다. 전해 연마 후처리를 통해 Ra 0.1 µm 이하의 조도를 달성할 수 있습니다. 부동태화 처리는 표면 질감을 변화시키지 않고 부식 방지 성능을 향상시킵니다. 특정 마감 요구 사항에 대해서는 당사 제품을 참조하십시오. 스테인리스강 가공 능력.
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