wavecross2

사출 금형에서 사용되는 코아는  일반용  하든강   고경면사상용 으로 나뉘어 사용한다. 

일반적으로 사용하는 STD 61 종 

61종은 내구성이 좋아서 제작후 시간이 지나도 청정성을 유지한다. 

내열강으로 목적에 접합하며 열처리후에 방전가공하여 사용한다. 

HRC 50 정도 유지가 된다. 

프리하든강으로는 KP4M을 사용한다. 경면성과 가공성의 가격대비 성능이 좋다. 

프리하든강으로 열처리 없이  구매후 바로 방전가공해서 사용하며 주로 QDM 제작시 사용하였다.

고경면 사상용으로 NAK 80을 주로 사용하였다. 양호한 방전가공성과 경면 사상성으로 거울같은 경면을 낼수 있었고 내식성도 좋았다. ( PVC 일때는 스타박스를 사용하기도 함 ) 

만약 그냥 로크웰 경도시험에 대해 물어보면 

 로크웰 경도 시험 방법은 15종류의 시험이 가능 

 압입자는 5종류 (다이야몬드 원추,  강구 1.58 , 3.17 , 6.35 , 12.7  )

첨삭내용 >>>>

• 측정자를 압입자 로 바꾸자 !!!!! 
• 대면각을 꼭지각으로 바꾸자 !!!!! ( 대면각은 비스커스  ) 
• 부여를 가압으로 바꾸자 !!!!!
• 추가내용 : 측정압은 60kg, 100kg, 150kg 이 있다.

4.9일 시험 기재내용  ,  7분소요 >>>>>>

1. 로크웰 C  스케일 

 1) 측정자 : 다이야몬드 대면각 120도 지름 0.2mm 

 2) 측정법 : 150Kg/㎠ ( 초압 10Kg/㎠)

 3) 측정재료는 열처리강을 주로 측정 

2. 측정방법 

 1) 측정재료 고정

 2) 초압 10Kg 으로 시작

 3) 측정압 140Kg 부여 

 4) 총 150Kg 

 5) 측정 해체후 깊이를 HrC로 환산 

3. 로크웰 B 스케일 

 1) 측정자 : 강구 1.5mm 

 2) 측정압 : 150Kg/㎠

 3) 측정재료는 주로 비열처리 강에 적용한다. 

 4) 측정치는 HrB로 표기한다. 

-끝-

4.6일 기록 >>>>>>

로크웰 시험은  가장 많이 사용하는 시험방법이다, 그중에 B, C 스케일이 많이 쓰인다.

B SCALE - 지름 1.588  강구 ( 스틸볼 ) 가 압입에 사용된다,

C SCALE - 선단각 120도 지름 0.2 미리의 다이야몬드가 압입에 사용된다,

B SCALE 은 열처리가 되지 않은 구조용강이나 구조용탄소강에 쓰인다.

C SCALE 은 열처리가 진행된 합금탄소강이나 합금다이스강에 쓰인다.

C 스케일 시험 방법 ( 시험하중 150KG )

재료을 고정한다,

10KG 의 예비 하중을 가한다.

시험하중 150KG 되도록 140KG 을 가한다

하중을 제거한다,

압입 흔적 깊이을 경도로 환산한다,

열처리란 가열하는 퀜칭에서 노냉(서냉) 하면 풀림 공냉하면 불림  급냉하면 담금질이되고 담금질 된것을 A1 아래온도에서 재가열 하는 것을 템퍼링이라고 한다. 

풀림의 목적 : 가공성이 좋토록  재질내 편석등을 제거하며 원자 입계를 조대화시키는 것이다. 

완전 풀림 :  탄소강에 있어서는 단단한 조직이 나오지 안토록 하기 위해 오스테나이트가 생성되는 구역인 A3~ Acm 온도보다 50도 정도 높게 한후 노내에서 서서히 식히는 것이다. 

확산 풀림 : 오스테나이트가 생성되는 구역인 A3~ Acm 훨씬 높은 온도인 1000 도 가까이 올려서 가열한 후 노냉 하면 완전 풀림이 된다.

구상화풀림 : 가열 냉각을 반복하여 가공에 방해가 되는 침상의  시멘타이트를 한곳에 모이도록 구상화 하는 것이다.

항온 풀림 : 오스테나이트 구역까지 가열후 TTT 노즈 구역인 650 구역에서 항온하여 오스테 나이트를 만든다. 

이는 합금강에 효과적이다. 합금강은 완전풀림을 진행하면 노냉에 시간이 더 걸리는데 반해 노즈구역에서 5시간 가량 항온을 하면 이후 급랭을 해도 변화가 없다.

응력제거 풀림 :  고온뜨임 온도에서 서냉하여 가공을 생긴 응력을 제거하거나 열처리 전에 예비 열처리로 시행한다.

가공의 시점이 재결정 온도 ( A3 , 930도) 이상에서 가공을 하는 것을 열간가공이라고 한다.

가공의 시점이 상시온도에서 가공을 하는 것을 냉간가공이라고 한다. 

결과에서의 차이점 

1. 냉간가공은 가공 경화가 생긴다. 

 원소가 슬립전위를 하며 끊어지고 손실되며 응력에 의해 경화된다.

2. 재결정온도에서 가공을 하기 때문에 가공에 의한 경화는 없다. 

가공 제품의 차이점 

1. 냉간가공은 드로잉 , 벤딩 등이 주를 이룬다

 가공 장비가 소재공급기 롤피더 , 프레스 기계 등이다. 

2. 열간가공은 자동차 내 외판등에 포밍 가공이 주를 이룬다. 

  가공 장비및 장소가 커야된다. 소재 가열기 그리고 프레스도 대형이 많다.

사용 소재의 차이점 

1. 냉간가공용 소재 CR 을 사용한다. 

  열간 가공으로 생성된 철판(HR)을  상시온도에서 압연하여 제작된 철판이 CR이다. 상시온도에서 압연을 진행하여서  

   조직이 경화되고 깨짐으로의  변화로 녹이 잘 발생한다. 

2. 열간 가공용 소재 HR 를 사용한다. 

   A3 (930) 보다 50도 정도 높은 가열온도에서 생성되어 나오는 철판 ( 최소 3mm )  이다 .

   주로 힘을 받는 건축재나 교량 등에 쓰인다. 

경화능에 미치는 요소 

Mo 몰리브덴 , Ni , Co, W  이 경화능을 향상 시킨다

경화능이란 열처리프로세스에 따라 경화가 잘 따라 주는 능력이다. 

강의 경화능이 향상되면 표면에서 얼마만큼 경화가 진행되는것이다. 

질량효과와 비슷하지만 질량효과는 겉과 속의 열처리 차이를 일컽고 

경화능은 경화가 이루어지는 능력으로  조미니 충격 시험등으로 시험을 통해

나타낸다.  

참고로 니오븀 , 붕산은 경화능을 저해한다. 

V 바나듐은 열처리시  조직을 미세화 시킨다. 

가스 열처리 ( 순질화처리 ) 

암모니아 가스 속에서 A1(723) 변태점 아래 (550도)에서 오랜시간 가열하여 표면에 질화층 ( e상) 이 생기도록 한다. 

질화층 깊이가 깊고 경도가 높아서 많이 쓴다. 하지만  원소중에 Al Cr 등이 있는 소재로 국한 되기도 한다. 

표면 경화 깊이를 깊게 하는 경우에 많이 쓰인다. 

액체 열처리 ( 염욕 열처리 ) 

질화염욕에 담구어 A1 변태점 아래의 (550도)에서  100 분만에  표면 질화층을 생기도록 하는 열처리 

얕은 표면 경화를 얻고자 할때 사용한다. 프레스 금형에서 qdm 금형제작에 사용되었다. 

이온질화 열처리 

질소 분위기 속의 낮은 온도 (400도~450도) 에서  글로우 방전을 일으켜 ( 플리즈마 ) 이온충격으로 표면에 Fe 에 질소이온으로 경화 시키는 열처리로  낮은온도에서 진행하는 최신열처리며  장점으로는 질량효과가 거의 없다. 

OOO 에  사용되는 재료 각각 5가지 이상과 성분 과 특성 설명

OOO 를 위한 금형재료가 갖추어야 할 구비조건 설명 

OOO 의  급냉 조직 4종류와 제작 방법 설명 

OOO 의 시효현상과 원인에 대하여 설명 

OOO 에 대한 열처리 조건과 특성을 설명

OOO 강의 특징과 종류

OOO 강의 표면 경화처리법 의 종류와 특징 비교 

OOO 강의  열처리에 대한 모든 종류와 특징 설명 

OOO 강 특성에 대한 설명 

OOO 함유된  원소가 강에 미치는 영향 

OOO 의 PVD 와 PVCD 의 비교 차이 

금형강의 OOO화 에 대하여 설명 

OOO 강의 내마모성 향상 대책 

OOO 강 수명 향상을 위한 열처리 방법 

금속 표면 경화처리법은 질화처리 , 침탄처리  고주파 열처리 등이 있다. 그중에 질화처리법은 

진공로에서 질화가스를 이용하여 표면에 경화층이 생성 되도록 하는 열처리로 주로 저탄소강에서 시행되며 

표면만 경화처리 하기 때문에 겉은 강하고 속은 부드로운 소재가 되며 내구성과 인장능력이 좋아진다. 

기계 구조용 탄소강 : SM   중탄소강에 속하며  탄소량 0.3% ~ 0.6% 까지를 말하며  열처리후에  HRC 40 정도가 된다. 금형에서는 프레스의 홀더와 사출의 몰드베이스에 주로 쓰인다. 가공성이 좋다.  

탄소 공구강 :   JIS:SK KS:STC  고탄소강에 속하며 탄소량 0.8%~ 1.5% 까지의 탄소강이며 열처리후 HRC 50까지 형성된다. 주로 프레스에서 원형 펀치핀이나 리프터 핀, 사출에서 밀핀 등으로 많이 쓰인다 열처리후에도 가공성이 양호하다. 

합금 탄소 공구강 :  JIS :SKS,  KS:  STS  고탄소강 ( C 약 1.5%) 에 합금 W, Mo, V, Co 등이 합금되어 열처리후에 HRD 55까지 올라간다.  열처리는 질화열처리 일반열처리 모두 사용하며 너무 경도가 높아서 변형이 되기도 한다. 

 주요 강종으로는 , STS 3 , STS 5 등이 쓰인다 

합금 다이스 공구강 : JIS :SKD KS STD , STD 강은 프레스용 냉간단조강으로 잘 쓰이며 열처리후에 100%마르텐사이트를 얻기위해 초서브처리를 해야한다. 뜨임은 고온뜨임 ( 400~500도) 후에 안정화된 조직을 얻는다. 고온뜨임후에는 소르바이트 조직을 주로 얻는다.  합금원소로는 합금 탄소강에서 W, Co를 빼고 Cr  Ni 첨가시킨다.  각 원소들의 역할은 Cr : 담금질성을 좋게하고, Ni 가공 경화능을 높인다. Mo : 열처리성을 개선시킨다. V : 열처리성을 개선시킨다. 

주요 소재로는    SKD11 ( 냉간가공성 좋음 ) 강인성이 좋음 , SKD 61 ( 열간가공성 좋음 ) 이 쓰인다.  특히 와이어 가공성이 좋고 청정성이 좋다.

합금 고속도강 :  JIS, KS : SKH   합금 다이스 공구강에  -W 계로는 SKH9 계통으로 절삭공구용으로 쓰이고 -Co계는 SKH11 계통으로 금형강 등으로 쓰인다.  열처리는  1050도 까지 가열한 후 

목적 : 드라이아이스 ( -70도 )  액화질소 (-150도) 이용하여 궨칭된 소재를 영하의 온도로 100% 마르텐 사이트화 하는 열처리 . 

방법 : 퀸칭 직후  중탄소강은 드라이아이스 고탄소합금강은 액화질소를 사용하여 마르텐사이트가 완성되는 MF 선을 지나도록하며 25mm당 10분정 멈추어 있다가 상온으로 복귀 시킨다. 

효과 : 100% 마르텐 사이트로 변태하여  잔류오스테 나이트로부터  시효변형을 막고 소재의 수명을 연장시킨다. 

사출 금형의 소재는 캐비티의 소재와 몰드베이스의 소재로 나눌 수 있고 프레스 금형의 소재는 속재료와 겉재료 상하홀더의 재료로 나눌수 있다. 

사출 금형의 몰드베이스와 프레스의 상하 홀더 는 주로  SM20C , SM45C가 쓰인다. 

사출금형의 코어는 KP4M , NAK80 , SKD61 , 스타박스  등이 사용되고 있다. 

프레스 코어는 SKD11 , SKS3 등이 사용된다. 

선정이유 :  KP4M : 일반 몰드용으로 자주 사용된다.  적당한 가공성과 내구성 내식성을 가지고 있고 가격이 저렴하다. (경도 : HRC 45 프리하든 )

NAK 80 : 경면 몰드용으로 사용된다. 주로 방전가공성이 좋다.  방전가공에 대한 경면성이 좋고 래핑가공에 대한 경면성 또한 좋다.  가격대 성능비가 우수하여 경면 사상을 위한 금형으로 쓰인다.  ( 경도 HRC 48정도 프리하든 )

SKD 61 :  위의 KP4M 이나 NAK80은 바로 사용가능한 프리하든강인것에 반하여 SKD 61종은 열처리를 해아하는 강이다. 주로 열처리전에 NC나 밀링가공을 완료한 후 열처리후에 방전가공과 와이어 가공을 시행하여 사용한다. 열간 내구성이 좋아서 일반 품질 이상과 오랜 사용을 위해서는 적합하다.  열처리 후에 경도  HRC 50 정도을 예상할 수 있다. 

스타박스 : 래핑작업에 의한 경면성이 좋고 내식성이 좋아서  PVC 가공등의 염소에대한 내식성을 가지고 있다.  프리하든강중에 고급강에 속하며 경면성 내식성 내구성이 뛰어나다.  고가의 재료이며 경도 HRC 53 프리하든 이다. 

SKD11 : 냉간 금형용 다이재질로 많이 사용하며  와이어 가공성이 좋고  자체 청정성이 뛰어나다.  어널링 된 상태에서도 질긴 재질이어서 가공성은 좋지 않으나  열처리성이 좋아서 1100도에서  송풍냉각으로도 마르텐사이트가 형성된다. 다만 고 탄소강으로 -98도 정도까지 내려가야 완전마르텐자이트가 되므로 내구성과 경시성이 좋다. 

SKS3 : 합금 공구강으로 가격대 성능이 좋고 HRC 58이상의 열처리가 가능하여 프레스 받침판등에 자주 쓰인다. 주로 질화열처리로 사용했었다.             

FeS : 매우 취약하고 용융점이 낮기 때문에 열간 및 냉간가공 시에 균열을 일으킬 수 있다. 

<<특수강 수명단축의 주범 '비금속개재물'>>

특수강도 사람처럼 수명이 있다. 사람의 수명을 단축시키는 주요인은

질병이지만, 특수강 재료는 반복되는 충격과 하중으로 인해 생기는 '피로'가 주범이다. 그런데 이 '피로'로 인한 수명단축을 급격히 촉진시키는 범인이 있다. 바로 '비금속개재물'이라 불리는 금속 내부의 불순물이다. '비금속개재물' 즉, '금속 성분이 아닌 성분'이라는 뜻인데, 쉽게 말하면 돌맹이와 같은 성분이라 생각하면 된다. 그럼 왜 비금속재재물이 특수강 속에 들어있으면 문제가 생기는 것일까?

<<비금속개재물의 성질>>

망치로 돌맹이를 두들겨 보자. 쉽게 금이 가거나 깨어지고 만다. 돌맹이는 강하기는 하지만 질긴 성질(인성)이 없기 때문이다. 반면 순순한 철강금속은 큰 힘에도 깨어지지 않고 늘어나거나(연성), 퍼지는(전성) 성질을 보인다. 바로 철강금속의 이러한 성질 때문에 복잡한 형태의 제품을 쉽게 만들 수 있어 각종 산업의 핵심 소재로 널리 쓰인다.

그런데 만약 '비금속개재물'이 많이 포함된 특수강 재료로 자동차의 축을 만들었다고 가정하자. 도로 여건의 변화나 가속과 정지동작의 반복으로 자동차 축에는 계속해서 충격이 가해질 것이다. 이러한 상황에서 특수강 재료 속에 금속과는 성질이 전혀 다르고 충격에 약한 비금속개재물들이 있다는 것은 마치 암 덩어리를 품고 있는 것과 같다. 시간이 지나면 암이 전이 되듯이 비금속개재물이 충격을 받아 균열이 생기고, 이것이 전파되어 마침내 차축이 부러지는 치명적인 상황으로 전개될 수 있다.

<<비금속개재물이 생기는 원인>>

비금속개재물이 만들어지는 이유는 크게 제강 과정에서 대기와의 접촉과 고철이 지닌 불순물(황, 인등) 때문으로 요약할 수 있다. 특수강 용강은 다양한 금속원소로 구성되어 있는데, 이들 원소는 종류에 따라 어떤 특정 기체 또는 황(S), 인(P) 성분을 더 좋아하여 결합하려는 성질이 있다. 이렇게 결합하여 새로운 화합물을 형성한 것이 바로 '비금속개재물'이다. 이때 산소와 결합하여 만들어진 비금속개재물을 '산화물(Oxides)'이라 하고, 탄소와는 '탄화물(Carbides)', 질소와는 '질화물(Nitrides)' 황(S)과는 '유화물(Sulphides)' 인(P)과는 '인화물(Phosphides)'이 된다.

그러나 불행하게도 특수강 제강 중에 이같은 비금속개재물을 100% 차단하여 완전히 청정한 강을 제조할 수는 없다. '산화물'만 예를 들어도, 공기의 약 20% 정도가 산소이므로 제강 과정에서 접촉을 피할 수 없다. 더군다나 고철을 신속히 녹여 생산성을 높이고 강 중의 불순물을 제거하기 위해 산소를 불어 넣고 있다. 이때 산소와 친한 용강 속의 원소(Al, Si, Mn, Ca 등)들이 산소와 만나 산화물계 비금속개재물을 만들게 되는 것이다.

<<비금속개재물 제거 방법은>>

그렇다면 이같은 상황에서 어떻게 비금속개재물을 제거해야 할까? 우리회사에서는 보통 세 가지 방법을 사용하고 있는데 하나씩 살펴보자.

- 첫째, 탈산제를 첨가한다. 이 방법은 탈산제로 알루미늄(Al)을 용강에 넣으면 알루미늄이 산소와 반응하여 알루미나 개재물을 먼저 만들게 하는 방법이다. 이렇게 만들어진 개재물은 쉽게 떠올라 슬래그와 함께 제거되고, 용강 속은 알루미늄이 산소를 잡아가므로 산소가 극도로 저하되어 산소와 친한 금속과의 만남을 차단하게 된다. 마치 독으로 독을 치료하는 원리라 할까?

- 둘째, 진공 중에 용강을 잘 저어준다.(교반시킨다) 정련에서 VD(Vacuum Degassing)라 불리는 작업으로, 용강 전체를 진공 분위기 속에 넣고 저어주면 용강 속 산소는 빠져나가고 개재물은 용강 속을 떠돌다가 슬래그에 부착되어 제거된다.

-세째, 개재물의 크기와 성질을 바꾼다. 비금속개재물은 보통 비중이 작으므로 오히려 크기를 크게하면 부력이 생겨 잘 떠오르게 된다. 마치 큰 고무풍선일수록 물 위로 떠오르는 힘이 큰 것과 같다. 즉, Ca를 첨가하여 작은 개재물들을 사이즈가 큰 복합개재물로 변형시키면 쉽게 떠올라 슬래그와 함께 제거가 가능하다.

최근 고객들의 입맛은 더욱 까다로워져 우수한 피로수명을 가진 고청정강을 요구하고 있다. 고청정강이란 결국 '비금속개재물' 같은 불순물을 엄밀히 제어한 강이다. 제강직원 모두가 '비금속개재물'을 잡는 특명을 수행해야 하는 이유가 여기에 있다.

출처 : 블러그  " 그래도 살만한 세상 "