초경합금,세라믹, cbn등 공구재료를 사용할때 장단점은 무엇인가요?
기계가공시에 항상 공구를 사용해서 가공을 하는데 공구의 재질중에 초경합금,세라믹,cbn등 여러가지가있는걸로 알고있는데 그 것들의 공구를 사용시 장점과 단점을 알고싶습니다.
알려주세요.
안녕하세요. 황태현 전문가입니다.
기계가공에서 사용되는 공구 재료는 공구의 성능과 가공 품질에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 특히, 고속 절삭이나 고경도 재료 가공을 위해서는 다양한 특성을 가진 공구 재료가 사용되며, 초경합금, 세라믹, CBN(입방정 질화붕소)이 대표적인 예입니다. 각각의 재료는 특정 조건에서의 장점과 단점을 가지고 있으며, 가공 조건과 요구 사항에 따라 적절한 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 각 재료의 장단점을 살펴보겠습니다.
1. 초경합금 (Cemented Carbide)
장점:
- 높은 경도와 내마모성: 초경합금은 경도가 매우 높아 고속 가공 시에도 공구의 마모가 적습니다. 따라서 높은 내구성을 자랑하며, 다양한 재료에 대해 효율적인 가공이 가능합니다.
- 열 저항성: 고온에서도 경도를 유지하기 때문에 고속 절삭 가공에 적합합니다. 공구가 가열될 때에도 강도를 잃지 않아 고속 절삭 및 연속 가공에 강점을 보입니다.
- 다용도성: 강철, 주철, 비철금속 등 다양한 재료에 대해 사용할 수 있으며, 여러 가지 형태의 절삭 공구로 제작될 수 있어 광범위한 가공에 활용됩니다.
단점:
- 충격에 대한 저항성 부족: 초경합금은 충격과 진동에 취약하여, 중단 없는 절삭이나 고속 절삭에 적합하지만, 불연속 절삭이나 고속에서 강한 충격이 가해지는 상황에서는 파손될 가능성이 있습니다.
- 상대적으로 높은 비용: 다른 공구 재료에 비해 가격이 비싸기 때문에, 비용 효율을 고려할 때 사용 제한이 있을 수 있습니다.
2. 세라믹 (Ceramics)
장점:
- 고온 경도 유지: 세라믹은 고온에서도 경도를 유지하는 특성이 뛰어나 고속 절삭 가공에 매우 유리합니다. 특히, 주철이나 초합금과 같은 고온에서 변형이 심한 재료의 가공에 적합합니다.
- 뛰어난 내마모성: 세라믹 공구는 내마모성이 뛰어나 고속에서 장시간 사용할 수 있어 생산성을 높일 수 있습니다.
- 산화 저항성: 공기 중 산소와 반응하지 않기 때문에 산화에 대한 저항성이 높습니다. 이는 고속 절삭 중 공구의 마모를 줄이고, 공구 수명을 연장하는 데 기여합니다.
단점:
- 취성: 세라믹은 매우 단단하지만 취성이 있어 충격이나 진동에 쉽게 깨질 수 있습니다. 따라서 충격이 가해질 가능성이 있는 가공에서는 사용이 제한될 수 있습니다.
- 복잡한 형상 가공의 어려움: 세라믹은 가공이 어렵고, 복잡한 형상으로 절삭 공구를 만드는 것이 제한적입니다. 또한, 세라믹 공구의 재연삭도 어렵기 때문에 비용 측면에서 불리할 수 있습니다.
3. CBN (Cubic Boron Nitride)
장점:
- 극고경도 재료 가공에 탁월: CBN은 다이아몬드에 이어 두 번째로 경도가 높은 재료로, 고경도 재료(예: 열처리된 강철)의 가공에 매우 적합합니다. 특히, 강철 가공에서는 다이아몬드보다 효율적인 경우가 많습니다.
- 열 저항성: 고온에서의 경도 유지 성능이 우수하여 고속 절삭 및 고열을 동반하는 가공 조건에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
- 내마모성: CBN 공구는 마모에 강해 공구 수명이 길고, 가공 시 공구 교체 빈도가 적어 생산성이 높아집니다.
단점:
- 고비용: CBN은 매우 고가의 재료로, 주로 고부가가치 제품의 가공에 사용됩니다. 일반적인 가공에 사용하기에는 비용 부담이 클 수 있습니다.
- 충격에 약함: CBN도 세라믹과 마찬가지로 취성 재료에 속하므로, 충격이나 불연속 절삭 가공에서는 쉽게 파손될 수 있는 단점이 있습니다.
기계가공에서 공구 재료의 선택은 가공 조건, 재료의 경도, 속도, 가공 환경 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 초경합금은 다양한 가공에 널리 사용되는 다용도 공구 재료로, 세라믹은 고온 및 고속 절삭 가공에 유리하지만 충격에 약하고, CBN은 고경도 재료 가공에 탁월한 성능을 발휘하지만 고가의 재료로 충격에 약합니다. 이러한 장단점을 바탕으로, 각 공구 재료의 특성을 이해하고 적절한 재료를 선택하는 것이 중요합니다.
도움 되시길 바랍니다. 감사합니다.
안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
공구 재료별 장단점입니다.
초경합금
높은 경도와 내마모성 열전도성 이 장점으로 꼽히며 단점은 충격에 약하고 고가입니다.
세라믹
매우 높은 경도와 내열성 화학적 안정성과 고속 가공에 적합한 장점을 가지고 있으며
단점은 취성이 높고 가공이 어렵습니다.
cbn
초고경도,뛰어난 내열성,화학적 안정성,철계 재료 가공이 우수합니다.
단점은 매우 고가이며 복잡한 형상 제작이 어렵습니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
초경합금(Carbide)
장점 :
높은 경도 : 내마모성이 뛰어나며, 고온에서도 경도를 유지합니다.
절삭 성능 : 높은 절삭 속도와 우수한 절삭 성능을 제공합니다.
다양한 가공 : 다양한 재료에 대해 사용 가능하여 범용성이 높습니다.
단점 :
취성 : 충격에 약해 깨지기 쉬운 특성이 있습니다.
비용 : 상대적으로 가격이 비쌉니다.
세라믹(Ceramic)
장점 :
내열성 : 고온에서도 강도를 유지하며, 열 저항성이 뛰어납니다.
내마모성 : 마모에 강해 긴 수명을 제공합니다.
경량 : 가벼운 특성으로 사용이 용이합니다.
단점 :
취성 : 세라믹은 매우 단단하지만 취성이 있어 충격에 쉽게 깨질수있습니다.
제한된 가공 : 특정 재료에만 적합하여 범용성이 떨어질수있습니다.
CBN(Cubic Boron Nitride)
장점 :
우수한 경도 : 다이아몬드 다음으로 경도가 높아 매우 단단합니다.
내열성 : 고온에서도 성능이 유지되며, 금속 가공에 적합합니다.
내마모성 : 마모 저항성이 뛰어나 긴 수명을 제공합니다.
단점 :
비용 : 고가의 재료로 초기 투자 비용이 높습니다.
제작 복잡성 : 가공이 복잡하여 제조 과정이 어려울수있습니다.
이러한 공구 재료들은 각각의 특성과 용도에 따라 선택되어야 하며, 가공할 재료와 조건에 맞춰 적절한 공구를 사용하는것이 중요합니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
공구 재료로 사용되는 초경합금, 세라믹, CBN의 장단점을 설명드려보자면,
초경합금
- 장점: 고경도, 높은 내마모성, 다양한 재료에 사용 가능.
- 단점: 충격에 약하고, 고온에서 성능 저하.
세라믹
- 장점: 고온에서도 높은 경도 유지, 내마모성 뛰어남.
- 단점: 취성이 높아 충격에 약함, 갑작스러운 온도 변화에 취약.
CBN
- 장점: 초고경도, 내열성과 내마모성 우수, 특히 경화강 가공에 효과적.
- 단점: 비용이 높고, 철계 재료 가공에 한정적.
이러한 재료들은 각각의 특성에 따라 적합한 가공 상황이 달라집니다.