절삭 공구-초경합금, 고속도강, 세라믹와 구성인선

이번 시간에는 전산응용기계제도기능사 필기시험에 출제되는 절삭공구에 대해서 알아보려고 합니다.

1. 절삭 공구

1) 초경합금

금속 탄화물(TiC(탄화 티탄), TaC(탄화 탄탈), WC(탄화 텅스텐))의 분말형 금속 원소를 Co 또는 Ni을 결합체로 사용하여 성형한 다음 소결하여 만든 합금으로, 고온 경도가 크고 내열성과 내마모성이 높다. 초경합금은 다음과 같은 특징이 있다.

    가) 경도가 대단히 높다.

    나) 고온경도 및 강도가 양호하다.

    다) 내마모성과 압축강도가 높다.

    라) 사용목적, 용도에 따라 재질의 종류가 다양하다.

   

2) 세라믹

무기질의 비금속재료를 고온에서 소결한 것으로 1,200℃의 절삭열에도 경도 변화가 없다. 초경합금에 비하여 취성이 커서 충격이나 진동에 약하며 충격 강도가 낮으므로 거친 가공물의 절삭에는 적당하지 않다.

   

3) 서멧(Cermet)

금속과 세라믹스의 합성어로, ceramics와 metals의 머리글자 세 자씩을 연결해서 만든 명칭.

내열재료의 일종으로 니켈, 코발트, 크롬, 알루미늄 등의 금속과 알루미나, 마그네시아, 지르코늄, 티타늄, 카바이드 등의 내화재 분말을 혼합 소결한 것이다.

 

4) 고속도강

금속 재료를 빠른 속도로 절삭하는 공구에 사용되는 특수강이다. 표준 조성은 텅스텐 18%, 크롬 4%, 바나듐 1％로 이루어져 있으며, 이것을 ‘18-4-1’ 고속도강이라고 한다. 줄여서 하이스라고도 한다.

 

5) 입방정 질화붕소(CBN)

섬아연광형 공유결합성 화합물로써, cBN이라고 표기한다. 다이아몬드와 유사한 특성을 갖고 있다. 경도는 다이아몬드의 1/2인 5,000 ㎏/㎟이고, 내열성이 우수하고 철과 반응하지 않기 때문에 특수강의 절삭이나 연삭에 사용된다.

 

2. 구성인선

구성인선이란 적절한 가공 조건을 갖추지 않은 경우에 칩 생성의 초기 단계에서 칩의 일부가 공구 날 끝에 용착하여 마치 새로운 날 끝이 거기에 형성되는 것처럼 되는 현상을 말한다. 빌트업 에지라고도 한다.
구성인선은 발생-성장-분열-탈락을 되풀이하므로 치수 정밀도나 표면형상(표면거칠기)이 나빠진다. 양호한 다듬질 면을 얻기 위해서는 공작물에 맞는 공구(경사각이나 여유각)를 사용하여 회전 속도, 절삭깊이 및 이송 등의 가공조건을 적절하게  설정할 필요가 있다.

구성인선을 방지하려면 윤활성이 좋은 절삭유제를 사용하고, 공구의 윗면 경사각을 크게 하며, 절삭 깊이는 작게, 고속으로 절삭하면 된다.

 

1. 소결 초경합금 공구강을 구성하는 탄화물이 아닌 것은? 

    가) WC

    나) TiC

    다) TaC

    라) TMo

초경합금 : 금속 탄화물(TiC(탄화 티탄), TaC(탄화 탄탈), WC(탄화 텅스텐))의 분말형 금속 원소를 Co 또는 Ni을 결합체로 사용하여 성형한 다음 소결하여 만든 합금

답은 라)

 

2. 초경합금의 주요 성분으로 거리가 먼 것은? 

    가) 황

    나) 니켈   

    다) 코발트

    라) 텅스텐

 

초경합금 : 금속 탄화물(TiC(탄화 티탄), TaC(탄화 탄탈), WC(탄화 텅스텐))의 분말형 금속 원소를 Co 또는 Ni을 결합체로 사용하여 성형한 다음 소결하여 만든 합금

답은 가)

 

3. 초경합금에 대한 설명 중 틀린 것은? 

   가) 경도가 HRC 50 이하로 낮다.

   나) 고온경도 및 강도가 양호하다.

   다) 내마모성과 압축강도가 높다.

   라) 사용목적, 용도에 따라 재질의 종류가 다양하다.

 

WC, TiC, Tac 등의 분말에 코발트 분말을 결합제로 하여 혼합한 다음 가압, 성형한 것을 800~1000 ºC에서 소결시키는 분말 야금법으로 만들어진다. 공구의 재료로 사용되기 때문에 경도가 대단히 높다.

답은 가)

 

4. 다음 중 고온경도가 높으나 취성이 커서 충격이나 진동에 약한 절삭공구는? 

    가) 고속도강

    나) 탄소공구강

    다) 초경합금

    라) 세라믹

 

세라믹:무기질의 비금속재료를 고온에서 소결한 것으로 1,200℃의 절삭열에도 경도 변화가 없다. 초경합금에 비하여 충격 강도가 낮으므로 거친 가공물의 절삭에는 적당하지 않음

답은 라)

 

5. 절삭 공구재료 중에서 가장 경도가 높은 재질은? 

    가) 고속도강

    나) 세라믹

    다) 스텔라이트

    라) 입방정 질화붕소

 

섬아연광형 공유결합성 화합물로써, cBN이라고 표기한다. 다이아몬드와 유사한 특성을 갖고 있다. 경도는 다이아몬드의 1/2인 5,000 ㎏/㎟이고, 내열성이 우수하고 철과 반응하지 않기 때문에 특수강의 절삭이나 연삭에 사용된다.

답은 라)

 

6. 공구용으로 사용되는 비금속 재료로 초내열성재료, 내마멸성 및 내열성이 높은 세라믹과 강한 금속의 분말을 배열 소결하여 만든 것은? 

   가) 다이아몬드

    나) 고속도강

   다) 서멧

    라) 석영

 

서멧(Cermet)

금속과 세라믹스의 합성어로, ceramics와 metals의 머리글자 세 자씩을 연결해서 만든 명칭.

내열재료의 일종으로 니켈, 코발트, 크롬, 알루미늄 등의 금속과 알루미나, 마그네시아, 지르코늄, 티타늄, 카바이드 등의 내화재 분말을 혼합 소결한 것이다

답은 다)

 

7. 절삭 공구로 사용되는 재료가 아닌 것은? 

    가) 페놀

    나) 서멧

    다) 세라믹

    라) 초경합금

 

절삭 공구 재료 : 초경합금, 세라믹, 서멧, CBN, 고속도강 등

답은 가)

 

8. 고속도 공구강 강재의 표준형으로 널리 사용되고 있는 18-4-1형에서 텅스텐 함유량은? 

    가) 1%

    나) 4%

    다) 18%

    라) 23%

 

표준 조성은 텅스텐 18%, 크롬 4%, 바나듐 1％로 이루어져 있으며, 이것을 ‘18-4-1’ 고속도강이라고 한다.

답은 다)

 

9. 구성인선의 방지 대책 중 틀린 것은? 

    가) 윤활성이 좋은 절삭 유제를 사용한다.

    나) 공구의 윗면 경사각을 크게 한다.

    다) 절삭 깊이를 크게 한다.

    라) 고속으로 절삭한다.

 

절삭깊이를 작게 해야 구성인선이 방지될 수 있음

답은 다)

 

10. 구성인선의 생성과정 순서가 옳은 것은? 

    가) 발생 → 성장 → 분열 → 탈락

    나) 분열 → 탈락 → 발생 → 성장

    다) 성장 → 분열 → 탈락 → 발생

    라) 탈락 → 발생 → 성장 → 분열

 

구성인선은 발생-성장-분열-탈락을 되풀이하므로 치수 정밀도나 표면형상(표면거칠기)이 나빠진다.

답은 가)