고객이 우리 회사에 공구강을 문의할 때 제가 듣는 가장 일반적인 질문 중 하나는 "이 강철이 작업에 적합한지 어떻게 확신할 수 있습니까?"입니다. 10년 넘게 공구강 공급 분야에서 일한 사람으로서 저는 품질이 단순한 유행어가 아니라 1,000시간 지속되는 공구와 10,000시간 지속되는 공구를 구분하는 요소라는 것을 알고 있습니다. 맞춤형 부품을 성형하는 기계공, 플라스틱 부품을 제작하는 금형 제작자, 금속을 스탬핑하는 금형 제작자 등 공구강의 품질은 가동 중지 시간 감소, 교체 횟수 감소, 일관되고 정밀한 작업 등 수익에 직접적인 영향을 미칩니다. 이것이 바로 우리가 공구강 품질을 테스트하는 방법에 대한 막을 내리고 싶은 이유입니다. 이를 통해 귀하는 구매하는 모든 부품에 대해 자신감을 가질 수 있습니다.
기본부터 시작해 보겠습니다. 공구강은 모든 용도에 적합한 재료가 아닙니다. 우리가 사용하는 테스트는 등급에 따라 조금씩 다릅니다. 예를 들어,SKD61 공구강절삭 공구에 사용되는 고속도강과는 요구 사항이 다릅니다. 그러나 모든 공구강이 통과해야 하는 핵심적이고 보편적인 테스트와 가장 중요한 몇 가지 등급별 검사가 있습니다.
먼저 화학 성분에 대해 이야기 해 봅시다. 이것이 공구강 품질의 기초입니다. 모든 등급에는 경도를 위한 탄소, 내마모성을 위한 크롬, 강도를 위한 바나듐, 인성을 위한 몰리브덴 등 원소들이 정밀하게 혼합되어 있습니다. 균형이 무너지면 강철은 파손되기 전에 파손될 것입니다. 예를 들어, M35 고속도강은 높은 절삭 온도에서 경도를 유지하기 위해 특정 비율의 코발트에 의존합니다. 이를 놓치면 엔드밀이 작업 도중 부드러워집니다. 이것을 어떻게 테스트합니까? 우리는 작은 강철 샘플을 기화시키고 방출되는 빛을 분석하여 존재하는 모든 원소를 식별하는 기술인 광학 방출 분광법(OES)을 사용합니다. 나는 코발트를 생략한 가짜 M35 바를 너무 많이 보았는데, 이로 인해 도구가 예상보다 두 배나 빨리 무뎌지게 되었습니다. OES는 철강이 창고를 떠나기 전에 이를 파악합니다. 다음과 같은 고속 등급의 경우M35 고속 공구강그리고T1 고속공구강, 우리는 코발트 함량이 M35의 5% 표시에 도달하고 T1의 고온 안정성에 적합한 탄소 범위에 도달하는지 확인하기 위해 모든 배치에 대해 OES 테스트를 실행합니다.
다음으로 경도를 테스트합니다. 경도는 큰 수치이지만 측정하는 위치가 중요한 단일 숫자가 아닙니다. 공구강의 경우 대부분의 응용 분야에는 Rockwell C(HRC), 미세한 검사에는 Vickers(HV)라는 두 가지 주요 스케일을 사용합니다. 여기서 핵심은 통일성이다. 좋은 공구강에는 너무 부드럽거나(변형되기 쉬운) 너무 단단한(치핑되기 쉬운) 지점이 있어서는 안 됩니다. 예를 들어, 우리가 공급할 때A2 공구강판금형 제작을 위해 우리는 플레이트 상단, 하단, 가장자리, 중앙에 걸쳐 여러 지점에서 테스트하여 경도가 A2의 내마모성에 가장 적합한 지점인 58-62 HRC 이내로 유지되는지 확인합니다. 표면 경도가 오해를 불러일으킬 수 있으므로 두꺼운 부분의 코어도 테스트합니다. 많은 공급업체는 불균일한 열처리와 같은 문제를 숨기기 위해 표면 테스트만 실시합니다. 중요한 응용 분야의 경우, 우리는 작은 단면을 절단하고 두께 전체에 걸쳐 경도를 테스트하므로 고객은 도구의 모든 부분이 견딜 수 있음을 알 수 있습니다.
인성은 경도의 반대 측면입니다. 너무 부서지기 쉽고 강철은 압력을 가하면 깨질 것입니다. 너무 부드러워서 구부러질 것입니다. 샤르피 충격 테스트가 필요한 곳입니다. 우리는 작은 노치가 있는 강철 샘플을 기계로 가공하고 무거운 진자로 타격한 다음 파손되기 전에 얼마나 많은 에너지를 흡수하는지 측정합니다. 두꺼운 금속을 스탬핑하기 위한 냉간 가공 금형과 같은 충격 하중을 받는 도구의 경우 최소한의 충격 인성이 필요합니다. 작년에 한 고객이 이전 A2 다이가 단 10,000회의 스탬핑 주기 후에 깨졌다고 말했습니다. 오래된 강철을 테스트했을 때 샤르피 값은 15J인 반면 A2 Tool Steel Bar는 최소 28J였습니다. 이 작은 차이로 인해 첫 번째 균열이 발생하기 전에 40,000사이클이 더 추가되었습니다. SKD61과 같은 열간 가공강의 경우 반복적인 가열 및 냉각-열 피로를 받기 때문에 인성이 특히 중요합니다. 우리는 SKD61이 온도 변화로 인해 균열이 발생하지 않도록 샘플을 수백 번 가열하고 냉각하는 열 순환 테스트도 실행합니다.
내마모성은 협상할 수 없는 또 다른 요소이며 연마 마모 테스트를 통해 테스트할 수 있습니다. 우리는 고정된 하중 하에서 표준화된 연마재를 강철 샘플에 대해 문지르고, 설정된 시간 동안 재료가 얼마나 마모되는지 측정하고 이를 등급 사양과 비교합니다. 절삭 공구에 사용되는 T1과 같은 고속도강의 경우 날카로운 모서리를 유지하기 위해서는 내마모성이 매우 중요합니다. 우리는 최근 T1보다 마모가 30% 더 많은 경쟁사의 T1 배치를 테스트했습니다. 이는 비용 절감을 위해 바나듐 함량을 낮췄기 때문입니다. 이는 고객의 엔드밀 수명이 30% 더 길어지고 툴링 비용이 직접적으로 절감된다는 의미입니다. 이 테스트는 유사한 등급 중에서 선택하는 고객에게 특히 유용합니다. 예를 들어 SKD61은 모든 배치에서 확인하는 많은 경쟁 열간 가공 강보다 고온 내마모성이 더 좋습니다.
그리고 강철의 DNA와 같은 미세구조가 있습니다. 현미경으로 입자 크기, 탄화물(내마모성을 높이는 단단한 입자), 개재물(비강 재료의 작은 조각) 또는 편석(원소의 고르지 못한 분포)과 같은 결함을 살펴봅니다. 함유물은 큰 위험 신호입니다. 균열이 시작되는 약점입니다. 우리는 금속학을 사용하여 샘플을 연마하고 에칭한 다음 확대하여 검사합니다. 공구강의 경우 미세하고 균일한 입자와 작고 균일하게 분산된 탄화물을 목표로 합니다. 입자가 너무 크면 강철의 인성이 약해집니다. 탄화물이 덩어리지면 치핑이 발생하기 쉽습니다. 지난 분기에 우리는 화학적 조성과 경도가 확인된 미세 구조를 통해 장기적으로 적용할 때 실패할 것이라고 말했음에도 불구하고 크기가 너무 큰 탄화물을 함유한 A2 강철 배치를 거부했습니다. 이것이 바로 이 테스트가 중요한 이유입니다. 다른 테스트에서 놓칠 수 있는 문제를 포착합니다.
이제 이러한 테스트가 작업에 어떻게 적용되는지 이야기해 보겠습니다. 공급업체에 주문하는 경우 요청해야 할 사항은 다음과 같습니다. 모든 배치에 대한 밀 테스트 보고서(MTR)에는 우리가 논의한 모든 테스트 결과(화학적 조성, 경도, 인성, 미세 구조)가 포함되어야 합니다. 평판이 좋은 공급업체가 이를 주저 없이 제공할 것입니다. 강철을 직접 테스트하는 경우 경도부터 시작하십시오. 휴대용 Rockwell 테스터는 저렴하고 사용하기 쉬우므로 모든 부품을 즉시 확인할 수 있습니다. 보다 심층적인 테스트를 위해 대량 작업을 처리하는 경우 일관성을 확인하기 위해 충격 또는 마모 테스트를 위해 샘플을 타사 실험실로 보내는 것을 고려하십시오.
우리 회사는 투명성을 바탕으로 명성을 쌓아왔으며, 이것이 바로 모든 고객이 이러한 테스트를 이용할 수 있도록 하는 이유입니다. 주문할 때SKD61 공구강귀하의 MTR은 크롬 및 몰리브덴 함량, 단면 전체의 경도 및 당사의 엄격한 표준을 충족하는 샤르피 값을 확인하는 OES 결과를 표시합니다. 을 위한M35 고속 공구강, 우리는 엔드밀이 높은 절단 속도에서도 선명도를 유지할 수 있도록 코발트 함량을 문서화합니다. 귀하의 성공이 당사의 철강에 달려 있다는 것을 알고 있기 때문에 우리는 테스트에 있어서 시간을 아끼지 않습니다.
사양에 미치지 못하는 공구강에 지쳤거나 어떤 등급이 귀하의 응용 분야에 적합한지 확실하지 않은 경우, 저희가 도와드리겠습니다. 우리는 모든 등급에 대한 테스트 결과를 안내하고, 각 테스트가 도구 성능에 어떤 영향을 미치는지 설명하고, 고객과 협력하여 요구 사항에 적합한 강철을 공급할 수 있습니다. 알 수 없는 품질에 안주하지 마세요. 상담을 위해 저희에게 연락하세요. 귀하의 작업을 더 원활하게 하고, 더 오래 지속되며, 비용을 절약할 수 있는 공구강을 찾아보세요.
참고자료
- ASTM 인터내셔널. (2020). 스파크 광학 방출 분광법을 이용한 탄소강 및 저합금강의 화학 조성 측정을 위한 표준 테스트 방법. ASTM E1019-18.
- ASTM 인터내셔널. (2021). 금속 재료의 로크웰 경도에 대한 표준 시험 방법. ASTM E18-21.
- ASTM 인터내셔널. (2019). 금속 재료의 노치 바 충격 시험을 위한 표준 시험 방법. ASTM E23-18.
- ASM 인터내셔널. (2018). 철강 및 주철의 금속학 및 미세 구조. ASM 핸드북, 9권.
