소결 부품을 가공할 수 있습니까? 기공(Porosity) 문제 극복 방법

예, 소결 부품은 가공할 수 있습니다. 그러나 이 공정은 기존의 단조 금속을 가공하는 것과는 근본적으로 다르며 종종 더 어렵습니다. 소결 부품의 고유한 다공성 구조는 공구, 절삭 파라미터 및 부품의 최종 특성과 관련하여 특별한 고려 사항을 필요로 합니다.

핵심 과제는 소결 부품을 가공할 수 있는지 여부가 아니라 고유한 기공성을 어떻게 관리하느냐에 있습니다. 이 구조는 공구 마모를 가속화하고 우수한 결과를 얻기 위해 전문적인 접근 방식을 요구하는 단속 절삭(interrupted cuts)을 유발합니다.

'최종 형상(Net-Shape)'으로 설계된 부품을 가공하는 이유

분말 야금(PM)은 2차 가공의 필요성을 최소화하는 "준최종 형상" 부품을 생산하는 데 가치가 높습니다. 그럼에도 불구하고, 최종 설계 요구 사항을 충족하기 위해 가공이 종종 필요한 단계가 됩니다.

고정밀 공차 달성

소결은 훌륭한 공정이지만 베어링 보어 또는 정밀 샤프트와 같은 부품에 요구되는 매우 엄격한 공차를 항상 유지할 수는 없습니다. 가공은 이러한 중요한 치수를 최종 사양에 맞추는 데 사용됩니다.

복잡한 형상 생성

특정 형상은 분말 압축 단계에서 성형하기 어렵거나 불가능합니다. 여기에는 종종 압축 방향에 수직인 횡단 구멍, 나사산 및 언더컷이 포함되며, 이는 2차 가공 공정을 통해 추가되어야 합니다.

표면 조도 개선

소결의 특성상 잔류 기공성이 있는 표면이 남을 수 있습니다. 밀봉 또는 동적 접촉을 위해 매우 매끄러운 표면이 필요한 응용 분야에서는 선삭, 연삭 또는 밀링과 같은 가공 작업을 사용하여 원하는 마감을 얻습니다.

소결 금속 가공의 핵심 과제

금속 가공 산업은 소결 부품을 동종의 단조 부품보다 가공성이 떨어진다고 간주하는 것이 당연합니다. 이는 분말 기반의 기원에서 직접적으로 비롯된 몇 가지 주요 요인 때문입니다.

기공성 문제

융합된 금속 입자 사이의 공극은 공구의 날에 단속 절삭을 만듭니다. 재료와의 지속적인 접촉 및 이탈은 진동을 발생시켜 칩핑, 급격한 공구 마모 및 불량한 표면 조도를 초래할 수 있습니다.

연마성 재료 구조

분말 금속 부품은 단단한 입자들이 압축되고 융합되어 만들어집니다. 이러한 개별 입자는 절삭 공구에 매우 연마성을 띠어 균일한 단조 재료보다 훨씬 빠르게 날을 무디게 만듭니다.

열전도율 저하

절삭을 복잡하게 만드는 기공성은 또한 절연체 역할을 합니다. 가공 중에 발생하는 열이 공작물을 통해 효과적으로 발산되지 않고 공구 끝에 집중됩니다. 이 과도한 열은 공구의 조기 파손을 초래할 수 있습니다.

상충 관계 및 모범 사례 이해

소결 부품 가공의 성공은 상충 관계를 인식하고 올바른 전략을 채택하는 데 달려 있습니다.

생산 비용 증가

주요 상충 관계는 비용입니다. 가공 단계를 추가하면 PM 공정의 주요 경제적 이점 중 일부가 상쇄됩니다. 이는 생산 주기에 더 많은 시간, 취급 및 스크랩 가능성을 도입합니다.

재료 특성에 미치는 영향

가공은 표면의 금속을 "쓸어버려(smear)" 기공을 닫을 수 있습니다. 이는 밀봉 표면을 만들어야 하는 경우 유익할 수 있지만, 부품이 오일 함침 및 자체 윤활을 위해 기공성에 의존하는 경우에는 해롭습니다.

필수 공구 및 파라미터 선택

성공은 올바른 설정에 달려 있습니다. 날카롭고 양의 여유각을 가진 다결정 다이아몬드(PCD) 또는 코팅 카바이드 공구가 종종 필요합니다. 높은 절삭 속도와 낮은 이송 속도를 결합하면 절삭력을 최소화하고 공구 날에 대한 단속 절삭의 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다.

올바른 가공 결정 내리기

귀하의 접근 방식은 부품에 대한 최종 목표에 의해 결정되어야 합니다.

• 최대 비용 효율성이 주요 초점인 경우: 모든 2차 가공 작업을 피하기 위해 부품을 금형에서 진정한 최종 형상 부품으로 설계하십시오.
• 고정밀 부품이 주요 초점인 경우: 처음부터 가공을 계획하고, 향상된 가공성 첨가제가 포함된 분말 금속 합금을 선택하고, 적절한 공구에 대한 예산을 책정하십시오.
• 비용과 복잡성의 균형을 맞추는 것이 주요 초점인 경우: 탭핑할 단일 구멍이나 하나의 중요한 표면 마감과 같이 절대적으로 필수적인 기능으로만 가공을 제한하십시오.

소결 재료의 고유한 특성을 이해함으로써 분말 야금의 핵심 이점을 희생하지 않으면서 복잡한 설계를 달성하기 위해 가공을 성공적으로 통합할 수 있습니다.

요약 표:

과제	주요 고려 사항	모범 사례
기공성	단속 절삭 및 진동 유발.	날카롭고 양의 여유각을 가진 공구 사용.
연마성	단단한 입자가 공구 마모 가속화.	PCD 또는 코팅 카바이드 공구 선택.
열 축적	열전도율 저하가 공구 수명에 영향.	높은 절삭 속도, 낮은 이송 속도 사용.
표면 덧씌움(Smearing)	기공을 막아 윤활에 영향 줄 수 있음.	오일 함침의 경우 필수 기능만 가공.

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