모든 것과 마찬가지로, 여러 가지 옵션이 있는 것은 보통 좋은 일입니다. 하지만 다가올 CNC 가공 프로젝트의 경우 명확한 목표 없이 너무 많은 선택권을 갖는 것은 매우 어렵고 비용이 많이 들기 때문에, 다양한 소재에 따라 올바른 CNC 가공 방법을 어떻게 선택해야 할까요? 이 글에서는 금속 소재의 CNC 가공에 초점을 맞추고 금속 소재에 대한 올바른 CNC 가공 선택에 대한 조언을 제공합니다.
하드 메탈 & 소프트 메탈
금속의 경도는 금속 재료가 단단한 물체의 침입을 저항하는 능력을 말합니다. 일반적으로 사용되는 경도 지표는 브리넬 경도, 록웰 경도, 비커스 경도입니다. 경도는 금속 재료의 연성과 경도를 측정하는 것입니다. 연성과 경도는 상대적이며 명확한 규정은 없습니다. 일반적으로 금, 은, 주석, 납 등을 연성 금속이라고 합니다.
일반적으로 CNC 가공 에서 우리가 가장 자주 접하는 금속 소재는 경질 금속과 연질 금속의 2가지 유형으로 나뉩니다 .
초경합금은 분말 야금 공정을 통해 내화성 금속과 결합성 금속의 단단한 화합물로 만들어진 합금 소재입니다.
초경합금은 높은 경도, 내마모성, 우수한 강도와 인성, 내열성, 내식성 등 일련의 우수한 특성을 가지고 있습니다. 특히 높은 경도와 내마모성은 500℃의 온도에서도 변화 없이 유지되며, 1000℃에서도 여전히 높은 경도를 유지합니다.
카바이드는 주철, 비철금속, 플라스틱, 화학섬유, 흑연, 유리, 석재, 일반강 등을 절단하는 선삭 공구, 밀링 커터, 플래너, 드릴, 보링 공구 등의 공구 소재로 널리 사용되고 있으며, 내열강, 스테인리스강, 고망간강, 공구강 등 가공이 어려운 소재를 절단하는 데에도 사용할 수 있습니다.
금속의 기계적 성질
금속의 경우, 기계적 특성은 가공 방법을 결정합니다. 반면 기계적 특성은 다른 힘이 가해졌을 때 재료가 어떻게 거동하는지에 따라 측정됩니다. 고려해야 할 금속의 주요 기계적 특성은 다음과 같습니다.
- 강도(경금속)
- 연성(연성금속)
- 탄성(경금속은 연금속보다 탄성이 더 강한 경향이 있음)
- 경도(경금속)
- 밀도(밀도는 부드러움에서 단단함까지 다양함)
- 자석(강철)
- 파괴인성(모든 금속 중 파괴인성의 가장 높은 범위이지만 연성에서 경성 범위에서 가장 단단함)
- 감쇠(경금속은 감쇠 용량이 낮은 경향이 있음)
위의 속성 중 프로젝트에 중요한 것이 있다면 각 재료에 대한 실제 속성 등급을 알아보기 위해 조사를 해보는 것이 좋습니다.
경질금속과 연질금속의 CNC 가공방법은 4가지 요인에 따라 결정됩니다.
1. 금속의 마모 및 피로 특성
일반적으로 프로토타입의 적합성과 기능을 위해 부품을 가공하는 경우 재료 마모에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 강도를 보장하거나 극한 온도와 같은 환경 성능에 대한 부품을 테스트해야 하는 경우 재료 선택이 중요합니다. 가장 중요한 피로 특성을 분석해 보겠습니다.
피로 강도 및 인성: 이는 재료가 특정 횟수의 사이클에서 견딜 수 있는 응력입니다. 이러한 변화는 최종 사용 요구 사항을 충족하는 적절한 재료 선택을 돕기 위해 광범위하게 조사되었습니다.
사실, 이 주제에 대한 연구에 따르면 “금속의 파손의 약 90%가 피로로 인해 발생한다고 추정됩니다.” 파손은 빠르고 경고 없이 발생하므로 일반적으로 피로 강도를 비율 평균으로 측정합니다. 재료를 선택할 때 부품이 여러 응력 사이클을 겪을 것이라는 것을 알고 있다면 피로 강도 등급을 평가하는 것이 좋습니다.
- 고온에 강한 금속: 티타늄과 스테인리스 스틸.
- 매우 낮은 온도에서도 연성을 유지하고 극한의 저온도 견딜 수 있는 금속: 구리와 알루미늄.
2. 금속의 부식(산화) 저항성
금속 부식은 금속과 주변 환경의 화학 반응(분해 또는 산화)의 결과입니다. 금속이 부식되는 데에는 여러 가지 이유가 있으며, 모든 금속이 부식된다는 점에 주목할 가치가 있습니다.
순수한 철은 일반적으로 빨리 부식되지만, 스테인리스 스틸은 철과 다른 합금과 결합하면 매우 느리게 부식됩니다. 부식이 걱정된다면 스테인리스 스틸이 좋은 금속 선택입니다.
스테인리스 스틸의 또 다른 대안은 양극산화 알루미늄입니다. 이 방법은 부식을 줄이는 데 도움이 되며 매우 내구성 있는 마감재입니다.
3. 금속의 제조 가능성
제조 가능성과 관련하여 각 CNC 가공 공급업체 또는 제조 파트너는 각자의 역량에 따라 서로 다른 요구 사항을 가질 수 있습니다.
부품을 기계로 가공할 수 없고 부품 설계에 유연성이 거의 없다면, 금속과 플라스틱에서 독특한 솔루션을 제공할 수 있는 3D 프린팅으로 제조 방법을 변경해야 할 수도 있습니다.
좋은 소식은 고객이 부품을 가공하고 견적을 업로드하기로 결정하면 각 견적과 함께 제조 설계(DFM) 피드백을 제공한다는 것입니다.
4. CNC 가공 금속 비용
재료를 선택하기 전에 확인하고 싶은 마지막 중요한 요소는 비용입니다. 이것은 당신에게 놀라운 일이 아닐 수도 있지만, 재정적 요구 사항이나 필요 사항이 더 많으면 이러한 재료에 더 많은 비용을 지불할 가능성이 높습니다.
위에서 언급한 다른 속성 중 일부를 평가할 수 있다면 알루미늄은 기계 가공에 저렴한 재료입니다. 트레이드오프가 옵션이 아닌 경우 DFM을 참조하여 부품 설계를 최적화하여 어떤 재료를 선택하든 시간과 비용을 절약하는 것이 좋습니다.
요약
여기서 풀어야 할 것이 많지만, 다음 가공 프로젝트를 시작할 때 경질 금속과 연질 금속 간의 상충 관계를 더 잘 이해하시기를 바랍니다. 여전히 궁금한 사항이 있으면 경험이 풍부한 엔지니어링 팀에 문의하여 조언을 받으시는 것이 좋습니다.
