스틸 CNC 가공: 재료, 등급 및 공정 가이드

강철 CNC 가공은 현대 제조업의 초석으로, 산업 전반의 핵심 부품에 탁월한 강도, 내구성 및 정밀도를 제공합니다. 이 가이드는 스틸 CNC 프로젝트를 최적화하기 위한 재료 선택, 가공 전략 및 후처리 기술에 대한 주요 인사이트를 종합적으로 설명합니다.

CNC 가공용 주요 강종

강종 선택은 가공성, 기계적 성능 및 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 다음은 가장 널리 사용되는 카테고리입니다:

저탄소강(연강)

• 성적: 1018, 1215, A36
• 특성:
  • 탄소 함량이 0.3% 미만으로 용접성과 성형성이 뛰어납니다.
  • 높은 연성을 가진 중간 강도(항복 강도 ~310-415 MPa)입니다.
• 애플리케이션: 비용 효율성이 우선시되는 구조 부품(볼트, 패스너, 브래킷), 자동차 프레임 및 기계 부품.
• 가공 팁:
  • 변형 경화를 방지하기 위해 날카로운 HSS 또는 카바이드 공구를 사용하십시오.
  • 수용성 오일 냉각제를 사용하여 고속 밀링 중 열을 관리하세요.

중간 탄소강

• 성적: 1045, 1144
• 특성:
  • 탄소 함량 0.3-0.6%, 균형 잡힌 강도(수율 ~450-655 MPa)와 기계 가공성.
  • 내마모성 강화를 위해 열처리가 가능합니다.
• 애플리케이션: 기어, 액슬, 유압 부품 및 자동차 크랭크샤프트.
• 가공 팁:
  • 효율적인 칩 배출을 위해 2~3개의 플루트 엔드 밀을 선호합니다.
  • 연마 후 처리로 버를 제거합니다.

고탄소강

• 성적: 1095, D2
• 특성:
  • 탄소 함량이 0.6%를 초과하여 뛰어난 경도(최대 로크웰 C60)를 제공하지만 연성은 감소합니다.
  • 절삭 공구와 스프링의 가장자리 고정에 이상적입니다.
• 애플리케이션: 칼, 톱날, 산업용 금형.
• 가공 팁:
  • 이송 속도가 느린 카바이드 또는 코팅 공구를 사용하여 열을 최소화하세요.
  • 내부 스트레스를 완화하기 위한 후열 처리(예: 템퍼링).

합금강

• 성적: 4140, 4340, 8620
• 특성:
  • 크롬, 몰리브덴 또는 니켈로 강화되어 인성과 피로 저항성이 향상되었습니다.
  • 항복 강도 범위는 55,000psi(8620)~122,000psi(4340)입니다.
• 애플리케이션: 항공우주 부품, 고응력 자동차 부품(예: 드라이브 샤프트), 석유/가스 장비
• 가공 팁:
  • 고압 시스템으로 냉각을 최적화하여 열 왜곡 관리
  • 고속 마감을 위한 TiAlN 코팅 공구 사용

스테인리스 스틸

• 성적: 304, 316, 17-4 ph
• 특성:
  • 크롬 함량 ≥10.5%, 내식성 및 생체 적합성 제공
  • 높은 작업 경화율에는 특수 툴링이 필요합니다.
• 애플리케이션: 의료용 임플란트, 해양 하드웨어 및 식품 가공 장비
• 가공 팁:
  • 낮은 이송 속도와 일정한 냉각수 흐름을 사용하여 갤링 방지
  • 공구 수명 향상을 위한 AlTiN 코팅 엔드밀 사용

중요한 가공 매개변수

1. 속도 및 피드

• 저탄소 강철: 중간 정도의 이송 속도로 100-350 SFM(분당 표면 피트)
• 고탄소/합금강: 공구 마모를 방지하기 위해 속도를 50~200SFM으로 줄입니다.
• 스테인리스 스틸: 높은 이송 속도로 150SFM 이하의 속도를 유지하여 공작물 경화 완화

2. 도구 선택

• 카바이드 도구: 내마모성으로 인해 경화강(예: D2, 4340)에 필수적입니다.
• 고속 강철(HSS): 저탄소 강재 및 프로토타입 제작에 적합
• 냉각수 시스템: 316 스테인리스와 같은 열 집약적 합금을 위한 플러드 냉각 또는 관통 절삭유

3. 공차 및 표면 마감

• 표준 허용 오차일반 부품의 경우 ±0.005인치
• 높은 정밀도: 견고한 툴링과 온도 제어 환경을 사용하는 항공우주 또는 의료용 부품에 대해 ±0.001인치의 오차 달성

후처리 및 표면 처리

1. 열처리

• 카부라이징: 내마모성 기어용 저탄소 강재(예: 1018)의 표면 경도를 향상시킵니다.
• 담금질 및 템퍼링: 1045와 같은 중탄소강에서 인성 향상

2. 코팅 및 마감

• 파우더 코팅: 자동차 부품에 내식성(0.15-0.3mm 두께) 제공
• 전기 도금: 니켈 또는 크롬 도금으로 미관 및 내마모성 향상
• 패시베이션: 스테인리스 스틸에서 유리 철을 제거하여 내식성을 향상시킵니다.

3. 연마 및 연마

• 정밀 연삭을 사용하여 의료 또는 광학 부품의 Ra <0.8μm 달성

산업 애플리케이션

• 자동차: 엔진 마운트(4140 스틸), 변속기 기어(4340 스틸)
• 항공우주: 터빈 블레이드(17-4 PH 스테인리스), 랜딩 기어(4340 합금)
• 의료: 수술 기구(316 스테인리스), 정형외과용 임플란트(강철 고정구가 있는 Ti-6Al-4V)
• 에너지: 밸브 본체(A514 스틸), 유압 부품(1045 스틸)

재료 선택 가이드라인

선택 시기:

• 저탄소: 예산 친화적인 대량 생산
• 스테인리스 스틸: 부식성 또는 위생적 환경
• 합금강: 극심한 스트레스 또는 마모 애플리케이션

새로운 트렌드

• 적층 하이브리드 가공: 복잡한 형상을 위한 3D 프린팅 스틸 몰드와 CNC 마감의 결합
• AI 기반 최적화: 기계 학습 알고리즘으로 공구 마모를 예측하고 4140과 같은 합금에 대한 피드를 최적화합니다.
• 지속 가능한 관행: 재활용 강철 등급과 에너지 효율적인 CNC 기계로 환경 영향 감소

제조업체는 재료 특성을 가공 전략에 맞춰 조정함으로써 정밀 엔지니어링에서 철강의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다. 맞춤형 솔루션을 위해 인증된 CNC 공장과 협력하여 등급별 과제를 해결하고 비용 효율적인 고성능 결과를 달성하세요.