316L 스테인리스 스틸의 화학 성분
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강철이 때때로 예기치 않게 고장 나는 이유가 궁금한 적이 있나요? 이 블로그 게시물에서는 강철 결함의 매혹적인 세계에 대해 자세히 알아볼 것입니다. 숙련된 기계 엔지니어로서 강철의 강도와 성능을 저하시킬 수 있는 다양한 유형의 결함을 조명해 보겠습니다. 이러한 결함의 숨겨진 원인을 알아보고 이를 식별하고 예방하는 방법을 알아보세요. 강철을 바라보는 시각을 완전히 바꿀 귀중한 통찰력을 얻을 준비를 하세요!
강철 결함은 강철의 성능과 품질에 영향을 줄 수 있는 강철의 생산 또는 사용 중 표면 또는 내부에서 발생하는 다양한 비정상적인 현상을 말합니다.
강철의 일반적인 표면 결함에는 균열, 긁힘, 접힘, 귀, 딱지(두꺼운 피부), 용접 흉터, 끝부분 버 등이 있습니다. 또한 롤링 산화물, 패치, 갈라짐, 움푹 파인 표면 및 내포물과 같은 일반적인 표면 결함도 있습니다.
강철 결함의 원인은 이전 홀형 롤 홈의 심한 손상 또는 마모, 압연된 부품에 이물질이 떨어져 강철 표면에 눌리거나 이전 패스 압연 부품의 표면에 결함이 있는 경우 등 다양합니다. 가열 중 산화 분위기는 또한 강철 산화로 이어져 공작물 표면에 FeO, Fe2O3, Fe3O4와 같은 산화물을 형성합니다.
철강 결함 검출 기술은 크게 기존의 수동 육안 검출과 컴퓨터 비전 기반의 자동 검출로 나뉩니다. 최근에는 YOLOv5, YOLOv7과 같은 딥러닝 기반 방법이 철강 표면 결함의 자동 검출에 광범위하게 적용되고 있습니다.
밴딩과 같은 특정 결함의 경우 고온 확산 어닐링 방법을 통해 제거할 수 있습니다. 이 공정은 1050℃ 이상으로 가열하여 탄소 원자가 균일하게 확산되도록 하여 밴딩을 제거합니다.
강철 결함은 강철의 물리적 특성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 사용 중 안전 위험을 초래할 수도 있습니다. 따라서 강철 결함을 감지하고 처리하는 것은 강철의 품질과 안전한 사용을 보장하는 데 매우 중요합니다.
강철 결함의 구체적인 이유와 메커니즘은 주로 다음과 같은 사항을 포함합니다:
표면 결함: 이러한 결함에는 균열, 긁힘, 접힘, 귀 등이 포함됩니다. 균열의 형성은 압연 중에 파열되거나 확장되는 강철 잉곳의 표면 기포, 청소되지 않은 균열 및 비금속 내포물, 압연 중에 팽창하여 표면으로 노출되는 강철 잉곳의 내부 균열로 인해 발생할 수 있습니다. 또한 강판 양쪽의 냉각 조건이 일정하지 않은 경우, 압연물의 온도가 고르지 않은 경우, 압연 공정 중 변형이 고르지 않은 경우, 스틸 벨트 롤러 경로의 냉각수가 고르지 않은 경우 등의 요인도 표면 결함을 유발할 수 있습니다.
내부 결함: 여기에는 수축 잔류물, 박리, 백색 반점, 분리, 비금속 내포물, 느슨함 등이 포함됩니다. 이러한 결함은 주로 제강 공정 중 장비, 공정 및 운영상의 이유로 인해 발생합니다.
모양 및 크기 결함: 이러한 결함은 철강 생산 중 크기 제어 문제와 관련이 있을 수 있습니다. 제가 검색한 정보에는 구체적인 생성 메커니즘이 자세히 나와 있지 않지만, 생산 공정 중 온도 제어, 압력 분포 및 기타 요인과 관련이 있을 것으로 유추할 수 있습니다.
기타 요인: 예를 들어 탄소강의 제련 및 압연(단조) 공정 중 장비, 공정 및 운영상의 이유로 발생하는 결함에는 딱지, 비금속 내포물 등이 포함됩니다. 또한 철강 생산에서 재료 특성 및 가공 기술과 같은 불가항력적인 요인의 영향으로 인해 압연 스케일, 반점 등과 같은 다양한 유형의 결함이 표면에 발생할 수 있습니다.
재료는 내구성 있는 공구를 생산하기 위한 기초를 형성합니다. 실제 생산 과정에서 다양한 유형의 재료 결함이 자주 발생합니다.
오늘은 원자재 선택 시 주의를 기울일 수 있도록 16가지 유형의 철강 결함에 대해 알려드리겠습니다.
강철에 산성 에칭 테스트를 실시한 결과, 샘플 표면의 일부 영역이 밀도가 높지 않고 눈에 보이는 공극이 있는 것으로 나타났습니다.
다른 영역에 비해 색조가 고르지 않은 어두운 점으로 나타나는 이러한 공극을 다공성이라고 합니다.
다공성이 시료의 중앙 부분에 집중되어 있는 경우를 중심 다공성이라고 하고, 표면에 고르게 분포되어 있는 경우를 일반 다공성이라고 합니다.
고속 공구강용 GB/T9943-2008과 공구강용 GB/T1299-2014에는 모두 강철의 다공성에 관한 구체적인 규정이 있지만, 공급량이 기준을 초과하는 경우가 많습니다.
다공성은 강철 강도에 큰 영향을 미치며, 다공성의 주요 위험 요소는 다음과 같습니다:
다공성은 강철의 성능에 영향을 미치기 때문에 공구강은 허용 가능한 다공성 수준에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다.
그림 1과 2는 φ90mm W18Cr4V(약칭 W18)를 나타냅니다. 철강 원자재1:1 HCl로 열 에칭 처리 후 다공성 및 다공성 균열 패턴을 보여주는 그림입니다.
그림 3은 1:1HCl로 열 에칭하여 열처리 중 스페어링으로 인해 심각한 균열이 발생한 W18Cr4V 강철 슬롯 밀링 커터의 사진을 보여줍니다.
그림 1 중앙 다공성
그림 2 빌릿 단조 중 중앙 다공성 강철의 균열
그림 3 열처리 중 다공성으로 인한 슬롯팅 커터 재료의 균열
잉곳을 주조하는 동안 액체 강철은 중앙 부분에서 응축 및 수축하여 수축이라고 하는 관 모양의 구멍을 형성합니다.
일반적으로 수축은 잉곳 헤드의 피더 근처에서 발견되며 빌렛을 형성할 때 제거해야 합니다.
그러나 완전히 제거할 수 없는 부분을 수축 잔여물이라고 합니다.
수축을 완전히 제거하는 것이 이상적이지만, 제철소에서는 생산 효율을 우선시하여 잔여물을 남기는 경우가 많아 후속 공정에 돌이킬 수 없는 결과를 초래합니다.
그림 4는 수축 잔류물과 심한 다공성이 있는 φ70mm W18 강철을 1:1 HCl로 열 에칭하여 묘사한 것입니다.
그림 5는 압연 후 1:1 염산을 사용한 열 에칭으로 균열이 형성된 수축 잔류물이 있는 φ70mm W18 강철을 보여줍니다.
몇 년 전, 한 회사에서 φ75mm M2 강철을 절단하는 과정에서 수축 잔류물이 발생했습니다.
그림 4
그림 5: W18 강철 수축으로 인한 균열
고속철 원자재 표면의 세로 균열은 흔히 발생하는 현상입니다.
여기에는 다음과 같은 다양한 원인이 있을 수 있습니다:
(1) 열간 압연 시 냉각 과정에서 응력 집중이 발생하여 표면 균열 또는 다이 구멍으로 인한 스크래치가 불완전하게 제거되어 스크래치 라인을 따라 균열이 발생할 수 있습니다.
(2) 열간 압연 중 다이 홀이 불량하거나 이송 속도가 크면 접힘이 발생하여 후속 가공에서 접힘 선을 따라 균열이 발생할 수 있습니다.
(3) 압연 정지 온도가 너무 낮거나 냉각 속도가 너무 빠르면 열간 압연 중에 균열이 발생할 수 있습니다.
(4) 추운 겨울 날씨에 압연되는 13mm × 4.5mm W18 강철 평강에서 표면 균열이 자주 관찰되며, 이는 균열이 기후 조건의 영향을 받을 수 있음을 나타냅니다.
그러나 동일한 강종과 사양을 다른 시간에 압연할 때는 균열이 관찰되지 않습니다.
그림 6은 1:1 HCl로 열 에칭한 φ30mm W18 강철의 표면 균열(깊이 6mm)을 보여줍니다.
그림 6 표면 균열
고속 강철의 열간 압연 공정 중에 과도한 변형이 발생하면 중심 온도가 낮아지지 않고 높아질 수 있습니다. 이로 인해 열 응력으로 인해 재료 중심에 균열이 생길 수 있습니다.
그림 7은 φ35mm W18 강철(1:1 HCl로 에칭)의 중앙 균열을 보여줍니다.
고속철 원자재의 중앙 균열은 공구 공장에서 흔히 발생하지만, 눈에 보이지 않고 만져서는 감지할 수 없기 때문에 유해합니다. 이러한 균열을 관찰할 수 있는 유일한 방법은 결함 탐지를 통해서입니다.
그림 7 중앙 균열
응고 과정에서 합금 내 화학 원소가 고르지 않게 분포하는 것을 분리라고 합니다. 이는 특히 탄소와 같은 불순물의 분포가 고르지 않은 경우 강철의 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
격리는 마이크로 분리, 밀도 분리, 지역 분리로 더 세분화할 수 있습니다.
밀도 분리는 합금의 구성 상 밀도 차이로 인해 발생하며, 응고 중에 더 무거운 원소는 가라앉고 더 가벼운 원소는 뜨게 됩니다. 국부적 분리는 잉곳이나 주물에 불순물이 국부적으로 축적되어 발생합니다.
그림 8은 W18 강철의 담금질된 금속조형 샘플(4% HNO3 알코올 용액을 사용하여 에칭)로, 십자형 패턴이 나타납니다.
화학 성분을 추가로 분석한 결과 매트릭스 부분은 탄소 함량의 탄소 함량이 더 높은 반면, 십자형 부분은 탄소 함량이 더 높았습니다.
이 십자 모양은 압연 공정 중 탄소와 합금 성분이 분리되어 발생하는 사각형 분리의 결과입니다.
지역 분리가 심하면 강철의 강도가 약해지고 열간 가공 시 균열이 발생하기 쉽습니다.
그림 8 십자형 분리(3×)
고속강(HSS)의 공융 탄화물이 분해되는 정도는 다음과 같습니다. 핫 프레스 공정을 카바이드 불균일성이라고 합니다. 변형이 클수록 카바이드 파단 정도는 높아지고 카바이드 불균일성 수준은 낮아집니다.
강철의 탄화물이 거친 리본, 그물망 또는 큰 탄화물 축적의 형태로 심하게 분해되면 강철의 품질에 상당한 영향을 미칩니다. 따라서 HSS 공구의 품질을 보장하려면 카바이드 불균일성을 세심하게 제어하는 것이 중요합니다.
그림 9는 카바이드 불균일성이 W18 강철의 굽힘 강도에 미치는 영향을 보여줍니다.
그림에서 볼 수 있듯이 불균일성이 있는 7-8 등급의 굽힘 강도는 1-2 등급의 40-50%에 불과하여 강도가 1200-1500MPa로 감소하여 초경합금의 고인성 등급 수준과 동등한 수준에 불과합니다. 수평 성능은 수직 성능의 약 85%입니다.
탄화물의 농도와 밴드형 분포는 또한 고르지 않은 담금질 입자와 고르지 않은 탄화물 용해를 초래하여 각각 과열 경향을 증가시키고 2차 경화 능력을 감소시킬 수 있습니다.
그림 9는 카바이드 불균일성이 W18Cr4V 고속강의 굽힘 강도에 미치는 영향을 보여줍니다.
카바이드 불균일성이 심하면 열간 가공 시 균열 및 과열이 발생하여 완성된 공구가 사용 중 고장날 수 있습니다.
그림 10은 W18 강철의 거친 구역 탄화물로 인한 담금질 균열을 보여줍니다(4% HNO3 알코올 용액으로 에칭).
그림 10 거친 구역 카바이드
열간 압연을 거친 강철 또는 어닐링 는 높은 가열 온도, 입자 성장을 유발하는 긴 유지 시간, 입자 경계를 따라 탄화물 침전을 초래하는 느린 냉각 공정으로 인해 네트워크 탄화물을 형성할 수 있습니다.
네트워크 카바이드가 있으면 공구의 취성이 크게 증가하여 칩핑이 발생하기 쉽습니다. 일반적으로 완전한 네트워크 카바이드는 강철에 허용되지 않습니다.
네트워크 탄화물 검사는 다음을 수행해야 합니다. 담금질 및 템퍼링.
그림 11은 T12A 강철(4% HNO3 알코올 용액으로 에칭)의 네트워크 탄화물을 보여주고, 그림 12는 9SiCr 강철(4% HNO3 알코올 용액으로 에칭)의 네트워크 탄화물의 형태를 보여 주며, 이 과정에서 심각한 과열이 발생했음을 보여줍니다. 어닐링 프로세스.
그림 11 T12A 스틸 메시 카바이드(500×)
그림 12 9SiCr 스틸 메시 카바이드(500×)
HSS 선삭 또는 밀링을 수행하는 공구 밀은 단단한 물질에 부딪혀 손상을 입을 수 있습니다. 이 결함은 일반적으로 고속 선삭 시에는 높은 절삭 속도와 소음으로 인해 쉽게 발견되지 않습니다.
그러나 밀링 중에 다음과 같이 슬롯을 밀링 할 때 삐걱 거리는 소리와 공구의 심한 소손과 같은 덩어리와 이상한 혼돈이 관찰 될 수 있습니다. 트위스트 드릴.
검사 결과, 밝은 블록은 육안으로 볼 수 있으며 경도가 1225HV에 이르는 매우 높은 것으로 확인된 반면, 경도가 낮은 부분은 정상적인 어닐링 상태입니다. 이를 "굳은 덩어리"라고 합니다.
굳은 덩어리가 있으면 공구가 손상되고 절단이 어려워집니다.
이러한 단단한 덩어리의 형성은 제련 과정에서 화학 성분이 분리되어 발생하는 것으로 생각되며, 일종의 고경도 복합 탄화물 또는 제련 중 내화 합금 블록을 추가한 결과일 수 있습니다.
그림 13은 W18 강철의 경화 덩어리(4% HNO3 알코올 용액으로 에칭)의 거시 구조를 보여주며, 흰색 물질은 경화 덩어리이고 회색 및 검은색 영역은 비트 홈을 나타냅니다.
그림 13 W18 강철 경화 덩어리의 거시 구조(20×)
내포물은 강철의 일반적인 결함으로 금속성 내포물 및 비금속 포함.
금속 내포물은 제련 과정에서 합금철이 불완전하게 녹거나 이물질이 남아 있기 때문에 형성됩니다. 강철 잉곳.
비금속 내포물은 두 가지 유형으로 나뉩니다:
(1) 내인성 내포물: 주로 더러운 주입 시스템, 장비에서 내화성 진흙을 벗겨내거나 불순한 충전 물질을 사용하여 발생하는 경우입니다;
(2) 제련 과정에서 화학 반응으로 인해 생성되고 침전된 내포물. 그림 14는 다음을 보여줍니다. 금속 내포물 에서 발견되며, 그림 15는 담금질 중 균열을 일으키는 비금속 개재물(4% HNO3 알코올 용액으로 에칭)을 나타냅니다.
그림 14 금속 내포물
그림 15 담금질 중 비금속 개재물로 인한 균열(400×)
내포물은 강철의 품질에 해로운 영향을 미칩니다. 내포물은 강철 매트릭스를 분할하고 가소성과 강도를 감소시켜 압연, 단조 및 열처리 중에 내포물 주변에 균열이 생기기 쉽습니다.
내포물은 또한 강철의 피로를 유발할 뿐만 아니라 절삭 및 연삭 시 어려움을 초래할 수 있습니다. 따라서 공구강은 내포물에 대해 지정된 요구 사항을 충족해야 합니다.
철강 제련 과정에서 성분 분리로 인해 탄화물이 고르지 않게 분포하거나 철 합금의 탄화물이 완전히 녹지 않아 단조 후에도 분쇄되지 않고 남아있는 큰 각 탄화물이 발생할 수 있습니다.
이러한 벌크 카바이드가 있으면 공구의 취성이 증가하고 기울어질 위험이 높아집니다.
열처리 과정에서 이러한 큰 탄화물과 합금 원소가 농축되어 과열, 템퍼링 부족, 입자 경계를 따라 균열이 발생하는 등의 결함이 발생할 수 있습니다.
그림 16은 대형 탄화물 주변 성분의 분리로 인한 담금질 중 과열을 보여줍니다(4% HNO3 알코올 용액에 에칭).
그림 16 담금질 중 벌크 탄화물 주변의 성분 분리로 인한 과열(500×)
액체 금속의 응고 과정에서 탄소와 합금 원소의 분리로 인해 냉각 중에 큰 탄화물 블록이 침전될 수 있습니다.
액화라고 하는 이러한 분리는 후속 공정 중에 쉽게 제거되지 않으며 강철의 압연 방향으로 벌크 조스터 카바이드가 존재하게 됩니다.
그림 17은 4% HNO3 알코올 용액으로 에칭된 CrMn 액상을 보여줍니다.
그림 17 카바이드 액화(500×)
액화가 있는 강철은 연속적인 금속 매트릭스가 파괴되어 강도가 감소하기 때문에 매우 부서지기 쉽습니다. 이전에는 CrWMn 및 CrMn 강철에서 액화가 흔히 발견되었으며, 이를 사용하여 게이지를 만들면 매끄러운 표면을 얻기가 어려웠습니다.
어닐링 온도가 너무 높고 유지 시간이 너무 길기 때문에 강철의 느린 냉각 과정에서 탄화물은 흑연으로 알려진 유리 탄소로 쉽게 분해됩니다.
그림 18은 T12A 강철의 흑연 탄소 미세 구조(4% 쓴산 알코올 용액으로 에칭)를 보여줍니다.
그림 18 T12A 강철의 흑연 탄소 미세 구조(500×)
흑연 탄소가 침전되면 강철의 강도와 인성이 크게 감소하여 나이프 및 중요 부품 생산에 적합하지 않습니다. 흑연 탄소가 많이 함유된 강철은 검은색 균열이 나타납니다.
흑연 탄소의 존재 여부는 정성 및 정량 분석을 위한 화학 분석을 통해 확인할 수 있으며, 금속학적 방법을 통해 그 모양과 분포를 관찰할 수 있습니다.
또한 흑연 주변에 페라이트 조직이 증가합니다.
공구 및 금형 제조 기업에서 재료 혼합은 관리 부실과 낮은 수준의 결함으로 인해 발생하는 일반적인 문제입니다. 혼합 재료에는 혼합 강재, 혼합 사양, 혼합 용광로 번호의 세 가지 측면이 포함될 수 있습니다.
특히 잘못된 열처리로 인해 많은 문제를 야기할 수 있는 잘못된 열처리는 이의를 제기할 방법이 없습니다. 때때로 부적합한 도구 재료 구성 요소도 발생합니다.
일부 고속강 부품은 특히 탄소 함량이 높거나 낮은 경우 GB/T9943-2008 고속 공구강 표준을 충족하지 못합니다. 예를 들어 W6Mo5Cr4V2Co5는 HSS-E 유형에 속하지만 탄소 함량이 표준 하한보다 낮습니다.
고성능 HSS라고 표시되어 있지만 열처리 후 경도는 67HRC에 미치지 못합니다. 제철소는 HSS-E 유형에 속하는 강재의 경도가 최소 67HRC에 도달할 수 있는지 확인해야 합니다.
공구에 그렇게 높은 경도가 필요한지 여부는 공구 공장의 내부 문제이며 제철소의 책임이 아닙니다.
그러나 경도가 67HRC에 미치지 못하면 제철소의 결함입니다. 또한 부적합한 경우도 많이 있습니다. 다이 스틸 구성으로 인해 지속적인 분쟁이 발생하고 있습니다.
국가는 다음과 같은 표준을 설정했습니다. 강철의 탈탄그러나 철강 공급업체는 종종 이러한 기준을 초과하는 자재를 공급하여 공구 제조 회사에 상당한 경제적 손실을 초래합니다.
탈탄층이 있는 소재의 경우 담금질 후 공구의 표면 경도가 감소하고 내마모성이 떨어집니다. 따라서 잠재적인 품질 문제를 방지하려면 가공 중에 탈탄층을 완전히 제거해야 합니다.
그림 19는 W18 강철 원료의 탈탄 형태를 보여줍니다(4% HNO3 알코올 용액에 에칭). 탈탄 영역은 바늘 모양의 강화 마르텐사이트이며, 비탈탄 영역은 담금질된 마르텐사이트, 탄화물 및 잔류물로 구성됩니다. 오스테나이트.
그림 20과 21은 각각 M2 강철과 T12 강철의 탈탄(4% HNO3 알코올 용액에 에칭)을 보여줍니다.
T12 강철의 경우 완전히 탈탄 된 층은 페라이트이며 전이 영역은 탄소가 적은 템퍼링으로 구성됩니다. 마텐사이트로 구성되어 있으며, 비탄화 영역은 강화 마르텐사이트와 탄화물로 구성되어 있습니다.
그림 19 오스템퍼드 탈탄층(250×)
그림 20 M2 강철의 탈탄
그림 21 T12A 강철의 탈탄층(담금질→템퍼링 후) (200×)
우리는 특정 회사에서 13mm x 4.5mm 크기의 W18 강철 플랫 바를 선택하여 1210℃, 1230℃, 1270℃의 온도에서 염욕에서 담금질했습니다.
가열 시간은 200초, 입자 크기는 그림 22와 같이 10.5였습니다. 담금질 후 경도는 65~65.5HRC였는데, 놀랍게도 550℃에서 3번 담금질한 후 경도가 감소했습니다.
이러한 비정상적인 상황을 '일화'라고 합니다.
그림 22 W18 강철 담금질 등급 10.5(500×)
탄화물이 우리를 속이고있는 것 같습니다. 즉, 탄화물이 가열되면 다음과 같이 용해되지 않습니다. 오스테나이트 템퍼링 과정에서 침전되지 않습니다.
이것은 단순히 출입이 불가능하다는 것인데, 2차 경화는 어디에 있을까요?
문제의 근원은 탄화물이 우리를 놀리는 것, 즉 가열 중에 오스테나이트에 용해되지 않고 템퍼링 과정에서 침전이 일어나지 않는다는 것입니다.
단순히 출입이 불가능한 경우일 뿐인데, 2차 경화는 어디에서 발생하는 것일까요?
표면 결함은 육안으로 쉽게 확인할 수 있습니다:
철강 제품은 다양한 범주에 속하는 다양한 결함의 영향을 받을 수 있으며, 각 결함은 재료의 품질과 성능에 특정한 특성과 영향을 미칩니다. 이러한 결함을 이해하는 것은 다양한 애플리케이션에서 철강 제품의 무결성과 신뢰성을 유지하는 데 필수적입니다.
멍 자국 또는 채찍 자국이라고도 하는 롤 마크는 강판 및 빌릿과 같이 벽이 두꺼운 제품의 표면에 움푹 패이거나 융기된 부분으로 나타납니다. 이러한 결함은 일반적으로 압연기 표면의 불규칙성이나 이물질로 인해 발생합니다. 예를 들어, 자동차 산업에서 롤 마크는 차체 패널의 표면 마감에 영향을 미쳐 추가 가공 비용이 발생할 수 있습니다.
용접 중에 과도한 충전재를 사용하면 오버랩이 발생하여 표면이 고르지 않거나 재료가 시편에서 아래로 늘어지는 현상이 발생합니다. 이 결함은 강철의 외관과 작업성 모두에 영향을 미칠 수 있습니다. 파이프 라인 건설에서 오버랩은 매끄러운 표면 마감을 달성하는 데 어려움을 초래하여 용접 공정을 복잡하게 만들 수 있습니다.
이음새는 압연 또는 단조 공정 중에 형성되는 선형 결함입니다. 심은 강철 표면에 눈에 보이는 선으로 나타나며 재료의 구조적 무결성을 손상시킬 수 있습니다. 예를 들어 항공우주 산업에서 구조 부품의 이음새는 피로 수명을 단축하고 조기 고장으로 이어질 수 있습니다.
라미네이션은 강철 층 내부의 분리로, 종종 부적절한 압연 또는 단조 기술로 인해 발생합니다. 이러한 결함은 강철을 상당히 약화시켜 스트레스를 받으면 고장이 발생하기 쉽습니다. 압력 용기를 제작할 때 라미네이션은 높은 압력으로 인해 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다.
스캡은 부적절한 압연 또는 단조로 인해 강철 표면에 융기되거나 함몰된 부분이며, 랩은 두 개의 강철 층이 겹쳐서 융기된 부분을 만들 때 발생합니다. 두 결함 모두 강철을 약화시키고 표면 마감에 영향을 줄 수 있습니다. 제조 과정에서 딱지와 랩은 미관을 해치고 기계적 특성을 손상시켜 제품 불합격으로 이어질 수 있습니다.
내포물은 제조 과정에서 강철 내부에 갇힌 비금속 입자입니다. 슬래그나 산화물과 같은 이러한 입자는 균열을 일으키고 재료의 전체 강도를 떨어뜨릴 수 있는 약점을 만듭니다. 교량 건설과 같이 응력이 높은 애플리케이션에서 내포물은 구조적 고장으로 이어질 수 있습니다.
다공성은 강철 내부에 작은 공극이나 구멍이 있는 것을 말하며, 부적절한 주조 또는 용접 기술로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 이러한 공극은 강철의 연성 및 내식성을 저하시킵니다. 해양 환경에서 다공성 강철은 부식이 가속화되어 선박 선체의 수명을 단축시킬 수 있습니다.
분리란 응고 과정에서 강철의 합금 원소가 불균일하게 분포되어 재료의 구성과 기계적 특성에 변화를 일으킬 때 발생합니다. 이 결함은 특히 구조 부품에서 일관되지 않은 성능을 초래할 수 있습니다. 예를 들어 중장비에서 분리는 고르지 않은 마모와 예기치 않은 고장으로 이어질 수 있습니다.
담금질 균열은 급격한 냉각으로 인해 강철 표면에 균열이 생기는 담금질 공정 중에 발생합니다. 이 결함은 4140 크롬강 빌릿과 같은 합금에서 흔히 발생하며 소재의 강도와 내구성을 심각하게 저하시킬 수 있습니다. 공구와 금형에서 담금질 균열은 조기 파손과 공구 수명 단축으로 이어질 수 있습니다.
핀처는 철강 제품, 특히 빌릿, 파이프 또는 튜브와 같이 압연된 제품에 나타나는 고르지 않은 융기 또는 홈을 말합니다. 경미한 핀처는 제품의 품질에 큰 영향을 미치지 않을 수 있지만, 눈에 띄는 핀처는 제조 공정에서 조정이 필요할 수 있습니다. 석유 및 가스 파이프라인에서 핀처는 응력이 집중되는 지점을 만들어 잠재적인 누출로 이어질 수 있습니다.
부적절한 취급, 과도한 하중 또는 열 응력으로 인해 굽힘, 뒤틀림, 뒤틀림과 같은 변형이 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 철강 제품의 구조적 무결성과 성능을 저하시킵니다. 건설 시 변형된 철골 빔은 정렬 불량과 구조적 불안정성을 초래할 수 있습니다.
콜드 셧 결함은 주조 중에 두 개의 용강 흐름이 제대로 융합되지 않을 때 발생하는 둥근 모서리 균열입니다. 이 결함은 부적절한 게이팅 시스템 설계, 액체 금속의 낮은 온도 또는 용융 금속의 유동성 감소로 인해 발생할 수 있습니다. 콜드 셧은 강철을 약화시키고 엔진 부품과 같은 중요한 애플리케이션에서 고장을 일으킬 수 있습니다.
미충진 부분은 단조품의 일부가 채워지지 않은 채로 남아 있을 때 발생하며, 주로 금형 설계 불량, 원자재 부족 또는 부적절한 가열로 인해 발생합니다. 이 결함으로 인해 단조 제품 내에 불완전하거나 약한 부분이 발생합니다. 항공우주 부품에서 미충진 부분은 구조적 약점과 잠재적인 비행 중 고장으로 이어질 수 있습니다.
스케일 피트는 단조품 표면에 불규칙한 침전물로, 일반적으로 단조품 표면의 부적절한 세척으로 인해 발생합니다. 이러한 피트는 적절한 세척 방법을 통해 제거하여 단조 제품의 매끄러움과 품질을 복원할 수 있습니다. 의료용 임플란트와 같은 고정밀 산업에서 스케일 피트는 제품 불합격으로 이어질 수 있습니다.
다이 이동은 단조 중에 상부 및 하부 다이가 제대로 정렬되지 않을 때 발생하며, 이로 인해 잘못된 치수의 제품이 생산됩니다. 다이를 올바르게 정렬하면 이 결함을 수정할 수 있습니다. 자동차 부품에서 다이 시프트는 조립 및 피팅에 문제를 일으킬 수 있습니다.
플레이크는 단조 제품의 부적절한 냉각으로 인해 발생하는 내부 균열입니다. 급격한 냉각은 이러한 균열을 유발하여 단조품의 강도와 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있습니다. 유압 시스템과 같은 고압 애플리케이션에서 플레이크는 갑작스러운 고장으로 이어질 수 있습니다.
단조 부품의 부적절한 냉각으로 인해 잔류 응력이 발생하며, 특히 냉각이 너무 빠를 경우 더욱 그렇습니다. 이러한 응력은 단조 제품의 뒤틀림과 잠재적 고장으로 이어질 수 있습니다. 구조 부품에서 잔류 응력은 뒤틀림과 정렬 불량을 유발하여 전반적인 안정성과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
이러한 특정 유형의 철강 결함을 이해하는 것은 품질 관리, 철강 제품의 신뢰성 및 수명 보장, 중요 애플리케이션의 잠재적 고장 예방을 위해 매우 중요합니다.
철강 제품의 제조 공정에는 최종 제품의 품질과 성능을 저하시킬 수 있는 잠재적 결함이 있는 다양한 단계가 포함됩니다. 이러한 결함과 그 원인을 이해하는 것은 효과적인 품질 관리 조치를 구현하고 제조 효율성을 개선하는 데 매우 중요합니다.
육안 검사는 철강 제품의 결함을 식별하고 품질 관리를 보장하며 잠재적인 고장을 예방하는 데 중요한 기술입니다. 이 프로세스에는 표면 및 표면 아래 결함을 감지하기 위한 다양한 전통적 방법과 첨단 방법이 사용됩니다.
직접 육안 검사에는 육안으로 강철 표면을 검사하는 것이 포함됩니다. 검사자는 균열, 이음새, 표면 결함 등 눈에 보이는 결함을 찾습니다. 예를 들어, 철골 빔의 세로 균열은 구조적 무결성을 손상시켜 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다. 이 방법은 유연하고 비용 효율적이지만 검사자의 기술과 경험에 따라 신뢰성이 달라집니다. 또한 접근 가능한 표면의 결함을 감지하는 데 한계가 있으며 접근하기 어려운 영역의 결함을 놓칠 수 있습니다.
카메라와 이미지 분석 소프트웨어가 장착된 산업용 현미경은 육안으로 보이지 않는 미세한 결함의 검출을 향상시킵니다. 이러한 현미경은 재료 고장으로 이어질 수 있는 미세한 균열, 내포물 및 기타 작은 결함을 식별할 수 있습니다. 예를 들어 비금속 개재물이 있으면 강철이 약화되어 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 이 방법의 효과는 작업자의 숙련도와 샘플 크기에 따라 영향을 받을 수 있습니다.
보어스코프는 카메라와 광원이 장착된 장비로, 주물 내부나 복잡한 어셈블리처럼 육안으로 접근할 수 없는 내부 영역을 검사할 수 있습니다. 예를 들어, 보어스코프는 주기적인 하중 하에서 피로 고장을 일으킬 수 있는 용접 조인트의 내부 보이드나 균열을 발견할 수 있습니다. 보어스코프는 내부 표면을 자세히 볼 수 있어 기존의 육안으로는 간과할 수 있는 결함을 발견할 수 있습니다.
MT에는 강철 부품에 자성을 부여하고 철 입자를 도포하는 작업이 포함됩니다. 이러한 입자는 자속 누출 부위에 끌리게 되어 표면 또는 표면 아래 결함이 있음을 나타냅니다. 자속 누설은 자기장에 균열이나 기타 불연속으로 인해 발생할 수 있는 자기장 중단이 있을 때 발생합니다. MT는 비교적 간단하고 저렴하지만 강자성 재료에 한정되어 있습니다.
PT에서는 액체 침투제가 강철 표면에 도포되어 균열과 틈새로 스며듭니다. 체류 시간이 지나면 여분의 액체를 제거하고 현상액을 도포하여 침투제를 자외선 아래에서 볼 수 있게 합니다. 이 방법은 알루미늄이나 스테인리스 스틸과 같은 비다공성 소재의 표면 파손 결함을 검출하는 데 널리 사용됩니다.
UT는 고주파 음파를 사용하여 균열, 공극, 내포물과 같은 내부 결함을 감지합니다. 음파는 강철을 통과하며 그 패턴에 변화가 생기면 결함이 있음을 나타냅니다. 예를 들어, UT를 통해 반사되는 음파의 변화를 관찰하여 강관의 세로 결함을 감지할 수 있습니다. UT는 표면 아래 결함을 식별하는 데 매우 효과적입니다.
RT는 X-선 또는 감마선을 사용하여 강철 내부 구조의 이미지를 생성합니다. 결함은 주변 재료와 비교하여 밀도가 다른 영역으로 나타납니다. RT는 용접부의 공극이나 주물 내부의 내포물 등 표면에는 보이지 않는 내부 결함을 감지하는 데 특히 유용합니다.
ECT는 전자기 유도를 통해 표면 및 표면 아래 결함을 감지합니다. 교류 전류가 코일을 통과하여 전자기장을 생성합니다. 강철과 같은 전도성 물질이 도입되면 물질 내에 와전류가 유도됩니다. 결함은 코일의 임피던스 변화로 측정할 수 있는 이러한 와전류의 흐름을 방해합니다. 이 방법은 강철 용접부의 표면 파괴 균열을 감지하는 데 특히 효과적입니다.
AOI 시스템은 고해상도 카메라, 정교한 조명, 소프트웨어 알고리즘을 활용하여 신속하고 객관적이며 정확한 표면 검사를 수행합니다. 이러한 시스템은 단시간에 수천 장의 이미지를 처리할 수 있어 검사 프로세스의 효율성을 크게 향상시키고 일관된 품질 관리를 보장합니다.
철강 제품의 표면 결함을 감지하고 분류하기 위해 다양한 머신러닝 및 딥러닝 기법이 사용됩니다. 인공 신경망과 딥러닝 모델과 같은 기술은 정확성과 효율성을 향상시킵니다. 예를 들어, 대규모 결함 이미지 데이터 세트를 학습한 딥러닝 모델은 결함을 자동으로 식별하고 분류하여 사람에 대한 의존도를 줄이고 검사 속도를 향상시킬 수 있습니다.
육안 검사를 통해 철강 결함을 식별하는 것은 전통적인 방법, 첨단 기술, 혁신적인 기술을 결합한 종합적인 프로세스입니다. 각 방법에는 장점과 한계가 있으며, 특정 용도, 결함 유형 및 재료 특성에 따라 선택이 달라집니다. 이러한 기술을 통합함으로써 업계는 철강 제품의 품질과 안전 기준을 높일 수 있습니다.
철강 결함은 제조 공정, 재료 특성 및 환경 조건과 관련된 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 원인을 이해하는 것은 잠재적인 결함 원인을 파악하고 철강 제품의 품질과 무결성을 보장하기 위한 예방 조치를 구현하는 데 필수적입니다.
요약하면, 철강 결함은 제조 공정, 재료 특성, 환경 조건 등 다양한 원인에서 발생할 수 있습니다. 품질 관리 조치, 재료 선택 및 적절한 제조 관행을 통해 이러한 원인을 해결하는 것은 결함 발생을 방지하고 철강 제품의 품질과 신뢰성을 유지하는 데 필수적입니다.
제조 과정에서 철강 결함을 방지하는 것은 제품 품질을 유지하고 생산 효율성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 철강 결함은 상당한 재정적 손실을 초래하고 구조적 무결성을 손상시키며 고객 만족도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이 장에서는 공정 관리, 품질 보증, 첨단 기술 및 세심한 자재 취급을 통해 철강 결함을 최소화하기 위한 포괄적인 접근 방식을 제공합니다.
제조 공정을 최적화하는 것은 결함을 방지하는 데 필수적입니다. 깨끗하고 통풍이 잘되는 작업 공간은 스케일 형성 및 기타 표면 문제를 예방하는 데 도움이 됩니다. 정기적인 검사를 통해 잠재적인 문제를 조기에 파악하여 신속하게 시정 조치를 취할 수 있습니다. 긁힘이나 찌그러짐과 같은 표면 손상을 방지하려면 적절한 취급 기술과 보호 코팅이 필수적입니다. 패딩 처리된 지지대를 활용하고 조심스럽게 취급하면 표면 결함의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.
온도 제어는 뒤틀림, 균열, 표면 박리와 같은 결함을 방지하는 데 매우 중요합니다. 예를 들어 용접 및 절단 공정에서는 열 입력을 제어하는 것이 중요합니다. 예열 또는 용접 후 열처리와 같은 기술은 뒤틀림을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 아연 도금 공정에서는 아연의 과열을 방지하고 아연 도금조의 알루미늄 수준을 적절하게 유지하면 표면 박리 또는 박편을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 한 제철소의 사례 연구에 따르면 아연 도금 중 정밀한 온도 제어로 표면 결함이 30% 감소한 것으로 나타났습니다.
올바른 재료를 선택하고 적절하게 준비하면 결함을 줄일 수 있습니다. 적절한 재료 두께를 선택하고 일정한 냉각 속도를 보장하면 뒤틀림 및 기타 치수 문제를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 슬래그 내포물 및 기타 주조 결함을 방지하려면 깨끗하고 불순물이 적은 원료 금속을 사용하는 것이 필수적입니다. 산소와 강하게 반응하는 원소를 줄이면 내포물의 위험을 더욱 최소화할 수 있습니다. 예를 들어 슬래그 내포물은 주조 공정 중에 금속 내에 갇힌 비금속 입자입니다. 불순물이 적은 금속을 사용하면 이러한 내포물을 크게 줄일 수 있습니다.
금속 제조 경험이 있는 숙련된 엔지니어를 고용하면 생산 공정이 향상됩니다. 엔지니어는 스마트 기술을 사용하여 조기에 식별하고 수정할 수 있는 운영 및 설계 오류를 줄인 제품을 설계할 수 있습니다. 제작 프로세스 전반에 걸쳐 강력한 품질 관리 조치를 구현하는 것은 필수적입니다. 금형과 장비를 정기적으로 검사하고 유지보수하면 금형 재료 결함이나 슬래그 포함과 같은 결함을 식별하고 예방하는 데 도움이 됩니다.
검사 시 첨단 기술을 사용하면 잠재적인 문제를 조기에 파악할 수 있습니다. 이미지 스캐너와 컴퓨터 프로그램은 생산 전에 작동 및 설계 오류를 감지하여 적시에 수정할 수 있습니다. 주조 공정을 시뮬레이션하는 THERCAST®와 같은 시뮬레이션 기술은 실제 금속 주입 없이 주조 매개변수를 최적화하여 슬래그 내포물과 같은 결함의 위험을 줄일 수 있습니다.
정밀한 절단 방법을 활용하면 철강 제품의 치수 정확도가 향상됩니다. CNC 절단과 레이저 절단은 부정확성과 버 형성을 줄일 수 있습니다. 자동 디버링 도구는 거친 모서리를 매끄럽게 처리하여 최종 제품 품질을 향상시킵니다. CNC(컴퓨터 수치 제어) 절단은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 절삭 공구를 제어하므로 높은 정밀도와 일관성을 보장합니다.
적색 녹과 얼룩을 방지하려면 린스 탱크에 누수가 없는지 확인하고 어큐뮬레이터 상태를 적절하게 유지해야 합니다. 생산 라인을 정기적으로 청소하고 유지 관리하면 얼룩 및 기타 표면 결함을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 한 철강 제조업체는 엄격한 청소 일정을 시행한 후 적색 녹 발생을 25% 줄였습니다.
슬리버와 랩을 방지하려면 올바른 롤링 프로세스를 사용하고 컨디셔닝을 통해 결함을 제거하는 것이 중요합니다. 연속 캐스터에서 세그먼트 롤이 잠기지 않도록 하면 랩을 방지하는 데 도움이 됩니다. 한 압연 공장의 사례 연구에 따르면 압연 공정을 최적화하여 슬리버를 15% 줄인 것으로 나타났습니다.
슬래그 혼입을 방지하려면 주입 온도와 속도를 최적화해야 합니다. 주입 중 난류를 줄이고 금형 캐비티를 깨끗하게 유지하면 내포물을 방지하는 데 도움이 됩니다. 슬래그 트랩과 전체 주입 통을 구현하면 내포물 발생 위험을 더욱 최소화할 수 있습니다. 슬래그 내포물은 주조 공정 중에 제거되지 않은 불순물로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 슬래그 트랩을 사용하면 이러한 불순물을 효과적으로 포집하여 최종 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.
이러한 전략을 통합함으로써 제조업체는 철강 결함 발생을 크게 줄여 고품질의 제품을 생산하고 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
철강 결함을 해결하고 해결하려면 특정 유형의 결함, 원인 및 적절한 시정 조치에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 다음은 다양한 제조 공정에서 발생하는 일반적인 철강 결함에 대한 자세한 해결 방법과 해결책을 구체적인 예시와 사례 연구를 통해 개념을 보다 명확하게 설명합니다.
수축 결함은 고르지 않은 금속 수축으로 인해 발생하며 표면에 움푹 패이거나 구멍이 생깁니다.
예: 한 주조소는 주철 제품에서 심각한 개방 수축 결함을 경험했습니다. 금속 흐름을 개선하기 위해 게이팅 시스템을 재설계하고 주입 온도를 높임으로써 이러한 결함을 40%까지 줄였습니다.
뜨거운 눈물은 열 수축과 부적절한 응고 과정으로 인해 발생합니다.
예: 한 제철소는 대형 주물에서 핫 티어 문제에 직면했습니다. 접합부에 필렛을 사용하고 게이트를 정확하게 배치하여 응력 집중을 최소화하여 핫 티어를 30%까지 줄였습니다.
콜드 셧은 부적절한 게이팅 시스템 설계와 낮은 금속 온도로 인해 발생합니다.
예: 한 제조업체는 게이팅 시스템을 최적화하고 주입 온도를 높여 알루미늄 주물에서 콜드 셧을 제거하여 제품 품질을 25% 개선했습니다.
납땜 결함에는 다이 캐비티 손상 및 부적절한 온도가 포함됩니다.
예: 한 회사는 아연 다이캐스팅에서 납땜 결함에 직면했습니다. 고품질 이형제를 사용하고 합금에 적절한 철 함량을 보장함으로써 표면 마감을 개선하고 결함을 20%까지 줄였습니다.
특히 직사각형 그리기 모양에서 압축 영역에서 균열이 발생합니다.
예: 한 자동차 제조업체는 작업 전에 소재의 응력을 완화하여 펜더 패널의 균열을 줄임으로써 결함을 15% 감소시켰습니다.
벽이 얇아지는 것은 성형 공정 중 재료 변형으로 인해 발생합니다.
예: 한 공급업체는 R값이 더 높은 재료를 사용하고 성형 파라미터를 조정하여 금속 튜브의 두께 균일성을 개선하여 제품 일관성을 20%까지 향상시켰습니다.
버는 무딘 절삭 공구와 부적절한 공구 정렬로 인해 발생합니다.
예: 한 정밀 엔지니어링 회사는 절삭 공구를 정기적으로 재연마하고 공구 정렬을 적절히 유지하여 가공 부품의 버 형성을 줄여 후가공 시간을 30% 단축했습니다.
쪼개짐은 재료의 최종 인장 강도를 초과할 때 발생합니다.
예: 판금 제조업체는 변형이 심한 부분의 변형을 줄이고 미세한 방향의 신축성을 높여 깊게 인발된 부품의 갈라짐을 줄여 수율을 10% 향상시켰습니다.
주름은 재료의 흐름을 방해하는 압축 부위에서 발생합니다.
예: 한 금속 성형 업체는 모서리의 압축력을 줄이고 R값이 높은 소재를 사용하여 대형 패널의 주름을 최소화하여 더 매끄러운 마감을 구현했습니다.
스프링백은 코일 캠버 또는 부적절한 툴링 감도로 인해 발생합니다.
예: 코일 가공 공장에서는 코일 슬릿을 주문하여 캠버링을 제거하고 툴링 감도를 조정하여 스프링백 문제를 제거하여 제품 정확도를 향상시켰습니다.
강철과의 접착력 저하 및 과열로 인해 표면이 벗겨지거나 벗겨지는 현상이 발생합니다.
예: 아연 도금 공장에서 최적의 수조 온도와 알루미늄 수준을 유지하여 접착력을 개선하고 박리를 줄여 제품 수명을 15% 늘렸습니다.
습기 노출과 열악한 보관 조건으로 인해 녹이 생깁니다.
예: 한 철강 유통업체는 깨끗하고 통풍이 잘되는 작업 공간을 유지하고 적절한 보관 조건을 보장하여 녹 발생을 줄이고 제품 품질을 개선했습니다.
사양에 맞지 않는 부품의 경우 재밀링, 연삭 또는 수작업으로 마무리하여 결함을 수정하고 원하는 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 시정 조치를 통해 철강 제품의 무결성과 기능을 복원하여 품질 표준을 충족할 수 있습니다.
다음은 자주 묻는 질문에 대한 답변입니다:
철강 제품에는 품질, 성능 및 안전에 영향을 미치는 다양한 결함이 발생할 수 있습니다. 일반적인 결함은 표면 결함, 내부 결함, 기계적 결함으로 분류할 수 있습니다.
표면 결함에는 치명적인 고장으로 이어질 수 있는 균열이 포함되며, 부적절한 열처리, 용접 또는 기계적 응력으로 인해 발생할 수 있습니다. 이음새는 압연 또는 단조 과정에서 형성되는 선형 결함으로, 강철을 약화시킵니다. 라미네이션은 부적절한 압연 또는 단조 기술로 인해 강철 층이 분리될 때 발생합니다. 딱지는 부적절한 압연 또는 단조로 인해 표면에 융기되거나 함몰된 부분으로, 강철의 강도와 마감에 영향을 미칩니다. 랩은 강철이 겹겹이 쌓여 돌출된 부분을 만들어 강철을 약화시키는 현상입니다. 구덩이, 스케일, 내포물과 같은 기타 표면 결함은 강철의 외관과 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 물결 모양의 패턴과 같은 가장자리 불규칙성도 발생할 수 있습니다.
내부 결함에는 제조 과정에서 강철에 갇힌 비금속 입자인 내포물이 포함되어 재료를 약화시키고 균열의 위험을 증가시킵니다. 다공성은 부적절한 주조 또는 용접으로 인해 연성 및 내식성을 저하시키는 강철 내의 작은 공극 또는 공동을 말합니다. 분리는 합금 원소가 고르지 않게 분포되어 재료의 구성과 기계적 특성에 변화를 가져오는 것을 말합니다.
기계적 결함에는 부적절한 취급, 과도한 하중 또는 열 응력으로 인한 굽힘, 뒤틀림, 뒤틀림과 같은 변형이 포함되며 구조적 무결성을 손상시킵니다. 부정확한 조립이나 잘못된 제작 관행으로 인해 정렬 불량이 발생하여 응력이 집중되고 잠재적인 고장 지점이 발생합니다. 다공성, 불완전한 융착, 균열, 언더컷, 과도한 스패터와 같은 용접 결함은 용접 무결성을 손상시킬 수 있습니다.
기타 결함에는 뒤틀림, 휨, 비틀림, 길이 또는 폭의 변화와 같은 치수 편차가 포함되며 구조적 무결성에 영향을 미치고 설치를 복잡하게 만듭니다. 오일, 먼지 또는 페인트와 같은 이물질로 인한 재료 오염은 용접 무결성 및 코팅 접착력에 영향을 줄 수 있습니다. 불충분한 철근이나 메쉬와 같은 부적절한 보강은 균열이나 붕괴와 같은 구조적 약점으로 이어질 수 있습니다. 코팅 접착 문제는 재료 불순물로 인해 기판이 노출될 수 있습니다. 물결무늬, 줄무늬, 융기된 부분, 표면 잔물결 또는 주름과 같은 평판 강판의 표면 결함은 취급 또는 제조 손상으로 인해 발생할 수 있습니다.
품질 관리, 공정 최적화, 효과적인 직원 교육을 통해 이러한 결함을 해결하는 것은 철강 제품의 신뢰성과 수명을 보장하는 데 매우 중요합니다.
육안 검사는 강철의 결함을 식별하는 기본적인 방법으로, 전통적인 기술과 첨단 기술을 모두 활용하여 철저한 검사를 보장합니다. 전통적인 육안 검사는 육안으로 직접 검사하는 방식으로, 비용 효율적이고 유연하지만 검사자의 숙련도에 따라 차이가 있고 잘 보이지 않는 부분을 검사하는 데 한계가 있어 일관성이 떨어질 수 있습니다.
이러한 한계를 해결하기 위해 향상된 육안 검사 기법이 사용됩니다. 각도 및 확산 조명과 같은 조명 향상 기술은 각각 그림자를 만들거나 선명한 시야를 제공하여 표면의 불규칙성을 강조하는 데 도움이 됩니다. 형광 투과 검사(FPI)는 균열에 스며드는 형광 액체를 사용하여 자외선 아래에서 빛을 발하여 결함을 드러냅니다.
현미경 검사는 카메라와 이미지 분석 소프트웨어가 장착된 산업용 현미경을 사용하여 미세한 결함을 감지하는 비파괴 검사 방법이지만 숙련된 작업자가 필요할 수 있습니다. 보어스코프 검사는 내부 구조를 검사하는 데 유용하며 육안으로 볼 수 없는 부분을 자세히 볼 수 있습니다.
자동 광학 검사(AOI) 시스템은 고해상도 카메라, 정교한 조명, 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 빠르고 객관적이며 정확한 표면 검사를 수행합니다. 이러한 시스템은 AI와 머신러닝을 통한 지속적인 개선으로 결함 식별 및 예측 유지보수를 강화합니다.
머신러닝과 AI를 비전 기반 방식에 통합하면 결함 감지 및 분류가 크게 향상됩니다. 인공 신경망과 딥러닝과 같은 모델은 대규모 데이터 세트와 다양한 결함 유형을 효율적으로 처리합니다. 표준화와 벤치마킹은 알고리즘을 비교하는 데 매우 중요하며, 데이터 증강은 모델 성능을 향상시킵니다. 특히 소규모 데이터 세트에서는 이러한 모델을 개선하고 검증하는 데 사람의 전문 지식이 여전히 중요합니다.
이러한 육안 검사 기법과 첨단 기술을 결합함으로써 업계는 강철 표면의 결함을 보다 정확하고 효율적으로 감지할 수 있습니다.
철강 결함의 주요 원인은 크게 재료 관련 요인, 공정 관련 문제, 환경 조건으로 분류할 수 있는 여러 가지 요인에 기인합니다.
재료 관련 요인으로는 내포물의 존재와 분리가 있습니다. 내포물은 재료의 불완전한 용융 또는 주조 중 오염으로 인해 강철을 약화시킬 수 있는 슬래그 및 산화물과 같은 비금속 입자입니다. 망간, 탄소, 황과 같은 원소가 주조 중에 불균일하게 농축될 때 분리가 발생하여 백색 반점 및 균열과 같은 결함을 유발할 수 있는 국부적인 조성 변화를 일으킵니다.
공정 관련 문제에는 부적절한 가열 및 냉각, 잘못된 금형 설계 및 정렬, 부적절한 단조 및 압연 기술 등이 포함됩니다. 급격하거나 고르지 않은 냉각은 플레이크 및 표면 균열과 같은 결함을 유발할 수 있으며, 느린 냉각은 이러한 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 금형이 잘못 정렬되거나 잘못 설계된 금형은 미충진 섹션과 금형 이동으로 이어질 수 있습니다. 단조 또는 압연 기술이 부족하면 고르지 않은 변형과 내부 응력으로 인해 균열, 라미네이션, 표면 불규칙성이 발생할 수 있습니다. 또한 부적절한 용접 및 열처리로 인해 균열과 다공성이 발생할 수 있으며, 용접 금속의 기술과 품질이 매우 중요합니다.
환경 및 운영 요인도 중요한 역할을 합니다. 가열 중 부적절한 표면 청소와 산화 분위기는 스케일 구덩이와 산화로 이어져 다양한 산화물을 형성할 수 있습니다. 압연 홈과 같은 장비 마모 및 손상, 주조 분말의 부적절한 사용은 표면 및 내부 결함을 유발할 수 있습니다. 생산 중 온도와 압력이 고르지 않으면 연속 주강 제품에서 세로, 가로 및 모서리 균열이 발생할 수 있습니다.
다른 원인으로는 가공 중 과도한 기계적 응력으로 인해 표면 균열과 내부 찢어짐이 발생하며, 이는 일관되지 않은 냉각과 고르지 않은 변형으로 인해 악화되는 경우가 많습니다. 추운 온도와 같은 기상 조건도 압연 공정 중 균열 형성에 영향을 미칠 수 있습니다.
이러한 원인을 이해함으로써 제조업체는 결함을 최소화하고 철강 제품의 품질과 무결성을 보장하기 위한 조치를 구현할 수 있습니다.
제조업체는 생산 공정의 여러 단계에서 구현되는 몇 가지 주요 전략을 통해 철강 제품의 결함을 방지할 수 있습니다. 첫째, 원자재의 품질을 보장하는 것이 중요합니다. 여기에는 치수, 표준 및 등급을 확인하기 위한 강력한 입고 자재 검사 프로세스와 함께 공급업체와의 명확한 커뮤니케이션 및 책임 소재가 포함됩니다.
장비의 정기적인 유지보수는 예방 및 고장 유지보수를 포함하여 결함을 방지하는 데 필수적입니다. 정기적인 점검과 유지보수는 장비가 올바르게 작동하도록 보장하여 결함의 위험을 줄여줍니다. 예를 들어 용접 장비를 청소하고 CNC 기계 날을 연마하면 결함을 크게 줄일 수 있습니다.
주조 공정에서는 적절한 금형 설계와 준비가 필수적입니다. 여기에는 가스 유입을 방지하기 위한 적절한 환기, 고품질 금형 재료 사용, 온도 및 주입 속도와 같은 주조 매개변수 제어가 포함됩니다. 마모와 성능 저하를 방지하기 위해 금형을 정기적으로 유지보수하고 검사해야 합니다.
주조 결함을 방지하려면 용융 및 주입 방식을 세심하게 관리해야 합니다. 주입 온도를 제어하고, 진공 보조 주조와 같은 기술을 사용하고, 용융 재료의 화학 성분을 변경하면 가스 다공성과 같은 문제를 줄일 수 있습니다. 적절한 게이팅 설정은 균일한 냉각 및 응고를 촉진하여 콜드 셧과 같은 결함을 방지하고 오작동을 방지합니다.
표면 결함을 방지하려면 표면 준비와 보호가 중요합니다. 깨끗하고 통풍이 잘되는 작업 공간을 유지하고, 고품질 재료를 사용하며, 아연 도금과 같은 공정에서 적절한 접착력을 보장하는 것이 필수적입니다. 생산, 보관, 운송 중 정기적인 검사를 통해 잠재적인 문제를 조기에 파악할 수 있습니다.
표준 작업 지침을 구현하면 작업자가 작업 수행 방법과 예상 결과를 알 수 있으므로 추측을 줄일 수 있습니다. 좌표 측정기나 비전 카메라 사용과 같은 품질 관리 조치는 결함을 조기에 식별하고 생산 효율성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
자재를 올바르게 취급하고 보관하면 결함을 방지할 수 있습니다. 고강도, 입자 크기가 작고 투과성이 낮은 모래를 사용하고 모래를 세게 두드리면 금속 침투를 방지할 수 있습니다. 사용 전에 금형과 코어를 건조시키고 건조한 상태로 보관하면 가스 다공성을 방지할 수 있습니다.
냉각 및 응고 공정을 제어하는 것이 중요합니다. 패턴 설계에 수축 허용치를 고려하고 내부 냉각, 냉각 리브 또는 코일로 국소 열 방출을 증가시키면 수축 공동을 방지할 수 있습니다.
이러한 전략을 구현함으로써 제조업체는 철강 제품의 결함을 크게 줄여 최종 제품의 품질과 신뢰성을 높일 수 있습니다.
강철 결함을 수리하려면 몇 가지 방법론과 고려 사항이 필요합니다. 용접 수리는 경미한 결함을 해결하고, 부품을 회수하고, 프로토타입을 수정하는 데 적합합니다. 효과적인 수리를 위해서는 결함 제거, 예열 및 적절한 용접 기술이 중요합니다. 용접 무결성을 보장하기 위해 비파괴 검사를 실시해야 합니다. 중요한 애플리케이션의 경우 재주조가 필요할 수 있습니다. 구조용 강철 수리에는 무결성과 기능을 유지하기 위한 육안 검사, 용접, 볼트 체결 및 강화 기술이 포함됩니다.
강철의 물리적 특성에 대한 강철 결함의 구체적인 영향은 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다:
경도 및 가소성의 변화: 특정 요인의 영향을 받으면 강철의 강도는 증가하지만 동시에 가소성과 인성은 감소하여 경화라고 하는 취성이 증가합니다. 이는 일반적으로 탄성 한계가 증가하여 소성 단계로 진입하는 반복적인 하중 하에서 발생합니다.
내마모성 및 피로 저항성에 미치는 영향: 표면 품질 결함은 열연 스트립 강의 미적 외관에 영향을 미칠 뿐만 아니라 마모 및 피로 저항을 포함한 기계적 특성과 내식성에도 악영향을 미칠 수 있습니다.
도구 마모 및 매끄럽지 않은 표면: 재료에 느슨함이 있으면 공구강으로 만든 공구의 표면이 과도하게 마모되고 매끄럽지 않을 수 있습니다. 따라서 공구강에는 허용 가능한 느슨함 수준에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다.
미세 구조 및 결함의 분산: 강철의 인성은 주로 화학 성분보다는 미세 구조와 결함의 분산(집중된 결함 방지)에 따라 달라집니다. 인성은 열처리 후 상당한 변화를 겪습니다.
어닐링 및 정상화 처리의 효과: 어닐링은 강철의 경도를 낮추고 가소성을 개선하며 입자를 정제하고 주조, 단조 및 용접으로 인한 구조적 결함을 제거하며 강철의 구조와 조성을 균질화하고 강철의 내부 응력 및 작업 경화를 완화할 수 있습니다. 정규화는 대형 주조품, 단조품, 용접품에도 비슷한 효과를 가져옵니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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