기계 가공에서 열처리의 중요성: 4가지 올바른 방법

기계 가공에 열처리가 필요한 이유

이 질문은 초보자와 숙련된 전문가 모두에게 종종 혼란을 주는 좋은 질문입니다. 오늘은 가공을 위한 열처리 요건에 대해 자세히 설명해드리겠습니다.

이러한 요구 사항은 실제로 설계 프로세스의 중요한 측면이며, 모든 기계 구조 설계 엔지니어는 이에 대한 확실한 이해가 있어야 합니다. 이러한 인식이 없다면 적어도 종합적인 설계 엔지니어는 아니더라도 자격을 갖춘 설계 엔지니어로 간주할 수 없습니다.

부품에 대한 열처리 설계 요구 사항을 이해하는 것은 재료 사용 및 가공의 변화에 대한 인식을 기반으로 하며, 체계적인 지식 구조의 기본 부분입니다.

먼저 부품 가공을 위한 열처리와 관련된 다양한 방법을 이해해야 합니다. 가공 공정에서 가장 빈번하고 중요한 방법을 중심으로 분석해 보겠습니다.

4가지 열처리 방법

가공 공정에서는 어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링의 네 가지 주요 열처리 방법을 사용합니다.

각각을 개별적으로 분석해 보겠습니다.

01 어닐링

어닐링 처리의 정의:

금속 열처리 공정은 금속 부품을 일정 시간 동안 특정 고온으로 가열한 후 자연적으로 식히는 과정을 거칩니다.

주요 함수:

• 부품의 경도를 낮추고 절단 성능을 개선합니다;
• 제거 잔류 스트레스 의 크기를 안정화하고 변형 및 균열 가능성을 줄입니다;
• C. 입자를 다듬고 구조를 조정하며 재료 결함을 제거합니다;
• 균일한 재료 구성 및 구성, 개선 재료 속성 또는 후속 열처리 프로세스를 준비할 수 있습니다.

02 N정형화 치료

치료 정상화의 정의:

금속 부품을 지정된 시간 동안 특정 고온으로 가열한 다음 물 분사, 미스트 분사, 송풍 등의 방법을 사용하여 냉각합니다.

이 공정은 어닐링 처리와 달리 냉각 속도가 빠르기 때문에 재료 구조가 더 미세해지고 기계적 특성이 향상됩니다.

주요 함수:

• 제거 내부 스트레스 로 설정합니다;
• 소재의 경도를 낮추고 가소성을 개선합니다;

03 담금질 처리

담금질 처리의 정의:

완전 또는 부분 오스테나이트화를 달성하려면 금속 부품을 특정 시간 동안 임계 온도인 Ac3 또는 Ac1 이상의 온도로 가열해야 합니다.

그 후 마텐사이트 임계 냉각 속도보다 높은 냉각 속도를 사용하여 금속 부품을 Ms 이하의 온도로 빠르게 냉각하여 변환을 시작할 수 있습니다.

주요 함수:

• 강성, 경도, 내마모성, 내마모성을 크게 개선하고 피로 강도 부품의
• 특정 특수강의 강자성 및 내식성에 대한 물리적, 화학적 특성을 충족합니다.

04 T엠퍼링 처리

템퍼링 처리의 정의:

담금질 또는 정상화된 강철을 임계 온도보다 낮은 온도에 일정 시간 담근 후 특정 속도로 냉각하여 재료의 인성을 높이는 열처리 방법을 말합니다.

주요 함수:

• 공작물 담금질 시 발생하는 잔류 응력을 제거하여 변형과 균열을 방지합니다;
• 공작물의 경도, 강도, 가소성 및 인성을 조정하여 더 나은 성능 요구 사항을 달성할 수 있습니다;
• C. 안정적인 조직과 규모, 정확성을 보장합니다;
• 처리 성능을 개선하세요.

실제 적용 시 주의해야 할 사항

주의! 다음 핵심 지식은 어닐링, 노멀라이징 및 템퍼링에 관한 것입니다:

어닐링과 노멀라이징은 상호 교환 가능하며, 특히 처리 후 얻은 부품의 경도가 높지 않은 경우 처리 성능에 영향을 주지 않고 서로 대신 사용할 수 있습니다. 그러나 처리 주기가 짧고 비용이 저렴하므로 노멀라이징 처리를 우선시하는 것이 좋습니다.

템퍼링은 일반적으로 담금질 또는 노멀라이징과 함께 사용됩니다. 템퍼링의 목적은 담금질 및 노멀라이징 후 부품에 남아있는 잔류 응력을 정리하는 것입니다. 이러한 공정은 부품의 경도를 증가시켜 잔류 응력이 높아질 수 있습니다. 부품의 담금질 프로세스부품이 부서지기 쉬우므로 문제를 해결하고 사용 요구 사항을 더 잘 충족하기 위해 템퍼링이 필요할 수 있습니다.

설계 엔지니어 요구 사항

기계 설계 엔지니어로서 열처리가 필요한 부품을 설계할 때는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다:

• 재료의 주조 응력을 제거하여 보다 안정적인 가공 크기와 정밀도를 확보하는 것이 목적입니다;
• 부품의 절삭 성능을 개선하여 부품 가공 과정에서 보다 효율적으로 가공하고 품질과 가공 비용을 절감하는 것이 목적입니다;
• 부품의 강성, 경도 및 내마모성을 개선합니다.

대부분의 부품에 대한 열처리 요건은 위에서 언급한 세 가지 주요 측면을 기반으로 합니다. 따라서 요구 사항을 충족하려면 다음 네 가지 열처리 방법만 활용하면 됩니다.

수직 머시닝 센터용으로 설계된 베드를 예로 들어 보겠습니다. HT300을 선택했습니다. 회색 주철 를 재료로 사용합니다. 제조 공정의 프로세스 흐름은 대략 다음과 같습니다:

A. 파운드리 블랭크를 받은 후 가장 먼저 해야 할 일은 어닐링입니다.

어닐링의 목적은 주물에 남아있는 내부 응력을 제거하고 부품의 절삭 성능을 개선하는 것입니다. 그러나 일부 제조업체는 비용 절감을 위해 어닐링을 하지 않는 경우도 있습니다. 대신 주조물의 냉각 시간을 연장하여 부분적으로 내부 스트레스. 이 접근 방식은 기회주의적일 수 있지만 공식적인 방법을 따르지 않습니다. 적절한 절차에 따라 주조 부품의 블랭크를 어닐링해야 합니다.

B. 다음은 대략적인 machin의 과정 의 부분.

부품의 황삭 공정은 크기 사양을 엄격하게 준수할 필요가 없으므로 공장에서는 대형 커터를 사용합니다.

절삭 공정 중에 밀링 커터가 부품에 미치는 충격으로 인해 일정 수준의 진동 가공이 발생하며, 이는 응력 제거 과정이기도 합니다. 그러나 이는 응력을 다시 가하는 과정이 될 수도 있으며, 그 결과 부품에 두 번째 어닐링 처리가 수행됩니다.

C. S2차 어닐링 처리.

이 처리의 목적은 재료 구조를 안정화하고 절단 성능을 향상시키며 부품의 내부 응력을 제거하는 것으로 이전 처리와 동일합니다.

가공 후 부품의 치수 공차와 형상 공차가 시간이 지나도 변하지 않고 일정하게 유지되도록 하는 것이 중요합니다. 그러나 현실에서는 가공된 부품의 치수 정확도와 형상 공차가 자주 변하기 때문에 개발도상국에서는 고정밀 공작 기계의 성능이 저하되는 경우가 많습니다. 이러한 불안정성이 이 문제의 중요한 원인입니다.

1970년대와 1980년대에는 자연 노화 처리와 함께 정기적인 2차 어닐링 처리를 거치면서 기본 기계 부품의 재료 안정성이 상대적으로 향상되었습니다. 자연 노화 처리를 하는 동안 주물은 6개월 이상 개방된 공간에 방치되었습니다. 당시에는 생산 능력이 제한되어 있었기 때문에 재료의 안정성을 최대한 보장할 수 있었지만, 지금은 이 방식이 시대에 뒤떨어진 것처럼 보입니다.

고품질 제품을 생산하면 비용이 증가하는 경우가 많습니다.

D. S이미 마감 부품.

부품의 반가공 단계에서는 최소한의 절삭만 이루어지기 때문에 일반적으로 공정 중에 과도한 가공 응력이 발생하지 않습니다. 그러나 부품에 높은 치수 정확도와 엄격한 기하학적 공차가 필요한 경우에는 마감 전에 휴식을 취할 것을 강력히 권장합니다.

이 휴식 시간을 통해 부품이 자연스럽게 응력을 방출하여 최종 완제품의 안정성을 확보할 수 있습니다. 안타깝게도 많은 사람들이 이 중요한 단계를 간과하고 있으며, 가공 공정은 종종 품질을 희생하는 대신 효율성을 위해 간소화됩니다.

E. 부품의 마감 공정.

일정 시간이 지나면 구성 요소의 재료가 상대적으로 안정화됩니다.

마무리 단계에서는 작업자의 기술을 평가하는 것이 중요합니다.

많은 경우, 정삭의 정밀도는 공작 기계의 정확도에만 의존하는 것이 아니라 다음과 같은 요인에 의해서도 영향을 받을 수 있습니다. 클램핑 메서드를 사용합니다.

특히 강도와 강성이 부족한 부품의 경우 클램핑에 더 많은 주의를 기울여야 합니다.

과도한 힘을 사용하여 공작물을 압축하지 마세요.

가공 중 공작물이 변형되면 클램프가 해제되는 즉시 원래 상태로 돌아가므로 가공 정확도가 변경됩니다.

따라서 마감 공정에서 클램핑력은 특히 중요하며 많은 전문가들의 비밀이기도 합니다.

결론

위는 부품 가공에 관련된 열처리 공정의 적용에 대한 공유입니다. 담금질과 탄화 등 유사한 공정이 많이 있습니다. 이러한 경험을 쌓는 것은 자격을 갖춘 기계 설계 엔지니어에게 매우 중요합니다.

수치 제어 장비의 성능이 향상되고 자동화 수준이 높아졌음에도 불구하고 전통적인 기계 지식은 여전히 필수적입니다. 이러한 지식은 첨단 기술을 잘 활용하기 위한 토대가 됩니다. 기술 발전의 길은 점진적이며 단계별 구현이 필요합니다.