인코넬 718 가공 방법: 선삭, 밀링, 드릴링 방법

인코넬 718 는 작업자가 엄격한 설정, 적절한 코팅이 적용된 포지티브 카바이드 또는 세라믹 공구, 황삭을 위한 보수적인 절삭 깊이 및 이송 선택, 정삭을 위한 가벼운 칩 부하로 높은 스핀들 속도, 절삭 영역에서 적극적인 열 제거, 경화된 표면의 체류 및 재절삭을 방지하는 공정 전략을 사용할 때 일관된 공작물 품질로 성공적으로 가공할 수 있습니다. 이 문서에서 권장하는 공구 제품군, 절삭 데이터 창 및 워크홀딩 관행을 따라 공작물 경화를 최소화하고 공구 수명을 연장하며 항공우주 또는 에너지 공차를 충족하세요.

1. 인코넬 718이 커터 아래에서 다르게 작동하는 이유

인코넬 718은 고온에서 고강도를 위해 설계된 침전 경화형 니켈-철-크롬 초합금입니다. 이 합금은 높은 인장 특성과 상대적으로 낮은 열전도율 및 절단부 근처에서 경화되는 강한 경향을 결합합니다. 이러한 특성은 즉각적인 전단 영역에서 절삭 온도를 상승시키고 공정 변수를 조정하지 않으면 빠른 측면 마모, 축적된 모서리 및 불량한 칩 브레이킹으로 이어집니다. 이러한 이유로 가공 시 열 배출을 우선시하고 공구 체류 현상을 방지하며 연마, 접착 및 열 마모 메커니즘을 견딜 수 있는 공구 재질을 선택해야 합니다.

2. 절삭 성능에 영향을 미치는 야금학적 특징

공정 선택에 영향을 미치는 주요 재료 특성

• 고강도 및 변형 경화: 절삭 속도가 느리거나 공구 체류가 발생하면 절삭날 바로 앞에 경화 층이 생성됩니다. 이 경화된 층은 절삭력을 빠르게 증가시킵니다.

• 낮은 열 전도성: 전단 영역에 열이 집중되어 국부 온도가 상승하고 확산 마모 및 코팅 파괴가 가속화됩니다.

• 인성 및 접착 성향: 재료 접착으로 인해 카바이드 공구에 모서리와 크레이터가 형성됩니다. 인서트의 코팅 및 표면 마감은 접착력을 감소시킵니다.

• 마이크로 구조: 침전 경화 상태와 어닐링 상태는 가공성을 변화시키며, 일반적으로 어닐링된 스톡은 공구 응력이 적고 수명이 길어집니다.

프로세스 제어에 대한 시사점

• 주어진 커팅 엣지가 동일한 표면 위치에 접촉하는 시간을 최소화합니다.

• 쟁기질이나 변형으로 표면을 굳히기보다는 깔끔하게 자르는 포지티브 레이크 지오메트리를 사용합니다.

• 가능한 경우 마찰과 연속적인 고온을 피하는 중단 절단 전략을 선호합니다.

3. 툴링 선택: 재료, 코팅 및 형상 선택

올바른 공구 제품군을 선택하는 것은 생산성과 부품 품질을 향상시킬 수 있는 가장 큰 수단 중 하나입니다.

공구 재질 및 코팅(요약)

지오메트리 삽입 및 가장자리 준비

• 포지티브 레이크, 연마된 가장자리: 절삭력을 줄이고 칩 흐름을 개선합니다. 작은 연마 반경을 사용하여 절단 동작을 유지하면서 칩핑을 방지합니다.

• 마무리를 위한 넓은 코 반경: 표면 정삭을 할 때 노즈 반경이 클수록 도움이 되지만 절삭력이 증가하므로 기계 강성과 균형을 맞춰야 합니다.

• 끈적이는 금속을 위해 설계된 칩브레이커: 짧고 제어된 칩을 생산하고 긴 스트링 칩을 피하는 칩 포켓 형태를 선택합니다. 샌드빅과 다른 공구 제조업체는 인코넬 718에 맞게 조정된 HRSA 형상을 게시합니다.

4. 작업별 권장 절단 매개변수

파라미터는 기계 출력, 강성, 공구 미세 형상 및 클램핑 시스템에 맞게 조정해야 합니다. 아래 표는 업계에서 입증된 보수적인 시작 기간을 제공합니다. 짧은 공구 테스트를 실행하고 점진적으로 조금씩 조정합니다.

4.1 터닝(황삭 및 마무리) - 창 시작하기

4.2 페이스 밀링 및 슬롯 밀링

4.3 드릴링 및 보링

단위 및 기계에 대한 참고 사항

• 필요한 경우 창을 영국식 단위로 변환합니다. 기계 강성 또는 절삭유 효율이 의심스러운 경우 속도 범위의 낮은 끝에서 시작하십시오. 공구와 홀더가 허용하고 칩이 계속 제어되는 경우 스핀들 회전수를 높입니다.

5. 가공 전략 및 프로세스 흐름

강력한 공정 계획으로 황삭과 정삭을 분리하고 열 축적을 제어합니다.

러프닝 전략

1. 더 무거운 방사형 맞물림, 적당한 축 깊이 및 견고한 카바이드 공구를 사용하십시오. 이송은 문지르지 말고 전단할 수 있을 정도로 충분히 높게 유지합니다.

2. 같은 표면을 반복해서 다시 자르지 마세요. 마무리 작업으로 경화된 층을 제거해야 하는 경우 가벼운 스킴 패스를 사용하여 딱딱한 피부를 제거합니다.

세미 마감

• 절삭 깊이와 이송을 줄여 절삭력을 낮추고 잔여 공작물 경화를 최소화합니다. 황삭 가공 후 공작물 온도를 확인합니다.

마무리

• 가벼운 절삭 깊이와 낮은 칩 부하로 최상의 표면 무결성을 제공합니다. 절단되지 않은 칩 두께가 작은 높은 rpm은 빌드업 에지를 줄이고 마감을 개선합니다. 미세 입자 카바이드 또는 세라믹 인서트를 사용합니다.

높은 재료 제거 옵션

• 트로코이드 밀링: 방사형 맞물림을 낮게 유지하고 더 높은 스핀들 속도와 더 긴 공구 수명을 제공합니다. 깊은 포켓 황삭에 효과적입니다.

• 하이 피드 밀링: 특수 고이송 엔드밀을 사용하면 절삭력을 관리 가능한 수준으로 유지하면서 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 공구 선택은 용도와 일치해야 합니다.

6. 칩 제어, 냉각수 및 열 관리

칩 제어 및 열 제거는 원시 속도보다 공구 수명을 더 자주 결정합니다.

냉각수 전략

• 유화 오일이 포함된 홍수 냉각수: 많은 작업 환경에서 칩을 멀리하고 공구 온도를 낮추는 데 도움이 됩니다.

• 고압의 관통 공구 절삭유: 드릴 및 인덱서블 인서트 공구의 절삭날에서 칩 배출 및 냉각 기능이 훨씬 향상되었습니다. 높은 압력으로 칩을 파쇄하고 측면 접착력을 감소시킵니다.

• 최소 수량 윤활: 일부 매장에서는 열 농도 때문에 MQL을 HRSA에 사용할 수 없다고 판단합니다. 검증된 경우에만 사용하세요.

칩 제어 기술

• 짧고 말린 칩에는 적절한 포켓 형상을 가진 인서트를 사용합니다.

• 길고 얇은 칩이 뭉쳐서 재절단을 유발하는 것을 피하세요. 칩 브레이커 또는 짧은 칩 형상을 사용합니다.

부품의 열 제어

• 열을 전도하도록 고정 장치를 설계합니다. 공구 냉각이 충분한 경우에만 사이클 일시 중지를 사용하세요. 고속 회전하는 공구가 고정된 작업에 머무르지 않도록 하여 국부적인 작업 경화를 일으킬 수 있습니다.

7. 워크홀딩, 고정장치 설계, 진동 억제 및 기계 선택

기계 및 픽스처 선택은 도구 결정의 효과를 배가시킵니다.

• 뻣뻣한 공작 기계: 충분한 마력과 토크를 갖춘 견고하고 런아웃이 적은 스핀들을 선호합니다. 대형 베어링이 장착된 다축 머시닝 센터가 더 나은 성능을 발휘합니다.

• 견고하고 짧은 오버행: 휨을 줄이기 위해 공구와 공작물 돌출부를 최소화합니다. 가능하면 엔드밀에 유압 척 또는 수축 맞춤을 사용합니다.

• 댐핑 툴링: 길고 얇은 샤프트의 경우 댐핑 어댑터 또는 사일런트 툴을 사용하여 소음을 억제합니다. 샌드빅의 사일런트 툴 솔루션은 HRSA 샤프트에 대한 이점을 문서화했습니다.

• 견고한 클램핑 및 방열판: 상당한 표면적에 닿는 고정 장치는 절단 영역에서 열을 빼내고 왜곡을 줄이는 데 도움이 됩니다.

8. 공구 마모 모드, 진단 및 수정 조치

일반적인 마모 유형과 대응 방법

• 측면 착용: 클리어런스 면의 점진적 손실. 측면 마모가 빠르게 증가하면 절삭 속도를 줄이고 코팅 호환성을 확인하십시오. 모서리 치핑이 형상에 영향을 미치기 전에 인서트를 교체하십시오.

• 분화구 마모: 확산 및 화학적 마모로 인해 레이크 표면에 형성됩니다. 고온에서 확산에 저항하는 코팅을 사용하십시오.

• 접착력 및 빌드업 엣지: 있는 경우 절삭 속도를 약간 높이거나 이송을 줄이거나 코팅을 변경하십시오. 또한 절삭유 효과를 확인합니다.

• 엣지 치핑: 절단이 중단되거나, 너무 작은 연마 반경 또는 불안정한 공구 홀더가 원인인 경우가 많습니다. 더 단단한 인서트 기판을 사용하거나, 연마를 높이거나, 공작물을 안정화합니다.

진단 체크리스트

1. 칩 검사: 길고 가죽 같은 칩은 공급량이 부족하거나 칩 파쇄가 충분하지 않음을 나타냅니다.

2. 현미경으로 가장자리 검사: 도구 코팅 박리 또는 미세 균열이 있는지 확인합니다.

3. 스핀들 런아웃과 공구 홀더 클램핑 토크를 측정합니다.

4. 냉각수 압력 및 노즐 타겟팅을 검토합니다.

9. 검사, 표면 무결성 및 후공정 처리

표면 무결성은 항공우주 및 고온 서비스에서 매우 중요합니다.

• 미세 경도 검사: 가공 후 미세 경도 매핑을 통해 부적절한 절삭으로 인해 생성된 공작물 경화 층을 감지할 수 있습니다. 경도 증가가 사양을 초과하는 경우 가벼운 응력 제거를 수행하거나 정삭 패스를 세분화합니다.

• 잔류 스트레스 관리: 가공 시 과도한 국부 가열 및 열 구배를 피하십시오. 잔류 응력이 부품 수명을 위협하는 경우 응력 완화 열처리를 고려하십시오.

• 치수 제어: 파트의 열 안정화 후 낮은 절삭력에서 최종 마감 패스를 사용합니다.

10. 대표적인 프로세스 예제 및 매개변수 세트(사례)

시험 로깅을 위해 이 샘플 레시피를 사용하세요. 항상 짧은 공구 수명 테스트를 수행하고 작은 단위로 조정하세요.

사례 A: 중간 직경 샤프트 선삭, 어닐링 바, CNC 선반

• 재료 상태: 어닐링된 인코넬 718 바 Ø 60mm.

• 툴링: CNMG 12 04 08, 미세 입자 카바이드, PVD TiAlN.

• 러프 패스: Vc 60m/min, f 0.25mm/rev, ap 3mm.

• 마무리 패스: Vc 120m/min, f 0.06mm/rev, ap 0.3mm.

• 냉각수: 최첨단으로 향하는 고압의 홍수.

사례 B: 항공우주 브래킷의 포켓 밀링

• 툴링: 12mm 솔리드 카바이드 엔드밀, 플루트 4개, TiAlN PVD.

• 트로코이드 황삭: ae 1mm, ap 8mm, Vc 80m/min, fz 0.08mm/치아.

• 마무리: 경축 0.3mm, Vc 140m/min, fz 0.03mm/치아.

• 절삭유: 스핀들 냉각수를 적당한 압력으로 통과시킵니다.

11. 빠른 참조 통합 테이블

도구 재료 및 권장되는 일반적인 애플리케이션

12. 자주 묻는 질문

1. 인코넬 718을 표준 CNC 선반에서 가공할 수 있습니까?
   선반이 충분히 단단하고 스핀들 런아웃이 낮은 경우 예. 좋은 결과를 얻으려면 적절한 툴링, 절삭유, 짧은 오버행을 사용하세요.

2. 어닐링 스톡은 경화 스톡보다 가공하기가 더 쉬운가요?
   예. 어닐링된 소재는 강도가 낮고 공구 수명이 길어집니다. 가능하면 대량 가공을 위해 어닐링을 지정하세요.

3. 인코넬 718 선삭에 가장 적합한 코팅은 무엇입니까?
   TiAlN 및 AlCrN과 같은 알루미늄이 풍부한 PVD 코팅은 널리 사용됩니다. 다층 CVD 코팅도 많은 커터에서 우수한 성능을 발휘합니다. 공구 제조업체의 데이터가 최종 선택의 기준이 되어야 합니다.

4. 홍수 냉각수 또는 관통형 냉각수를 사용해야 하나요?
   일반적으로 관통 절삭유와 높은 압력은 칩 배출을 개선합니다. 스루툴을 사용할 수 없는 경우 플러드를 사용하되 노즐 타겟팅이 우수한지 확인하십시오.

5. 도구가 너무 빨리 마모되는 이유는 무엇인가요?
   일반적인 원인은 절삭유 부족, 과도한 드웰, 잘못된 공구 형상 또는 낮은 기계 강성입니다. 칩을 진단하고 가장자리를 검사하여 근본 원인을 좁히세요.

6. 트로코이드 밀링이 유익할까요?
   예. 깊은 포켓에 적합합니다. 가장자리 근처의 방사형 맞물림과 온도를 줄여 공구 수명을 연장합니다.

7. 마감재로 세라믹을 사용해야 하나요?
   세라믹은 뛰어난 내마모성을 제공하지만 안정적이고 견고한 설정이 필요합니다. 충격을 견디지 못합니다.

8. 작업 경화를 방지하는 방법은 무엇인가요?
   문지르거나 천천히 자르지 말고 가볍게 스킴하여 황삭 중에 생성된 딱딱한 피부를 제거합니다. 칩 형성을 안정적으로 유지합니다.

9. 인코넬 718용 특수 드릴이 있나요?
   예, 초경 드릴 또는 절삭유를 관통하는 HRSA용 초경 드릴이 가장 우수한 성능을 발휘합니다. 칩 패킹을 방지하려면 peCK 사이클을 사용하십시오.

10. 가공 후 어떤 검사를 해야 하나요?
    중요 부품에 대한 미세 경도 매핑, 치수 제어 및 안전에 중요한 부품에 대한 잔류 응력 고려.