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[소재탐구] 스테인리스 스틸의 절삭 가공

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2023-10-02

목차

    안녕하세요, 이번 시간에는 스테인리스 스틸의 CNC 가공에 대해 알아보겠습니다. 스테인리스 스틸은 CNC 가공에서 활발히 사용되는 원료 중 하나입니다. 일반적으로 가공성, 균일성이 우수하며, 대부분의 요구 사항을 충족 가능한 금속 원료입니다. 따라서 생활용품부터 시작해 선박, 유람선, 반도체 분야 등 여러 산업에서 사용되고 있습니다.

     

    하지만 그만큼 가공 과정이 까다롭고, 유형에 따라 성질이 다양하기 때문에 주의해야 합니다. 이를 고려하여 올바른 지식을 갖고 적절히 가공하는 것이 중요합니다. 이 글을 통해 대표적이 스테인리스 스틸의 유형과 활용 분야, 주의할 점등을 소개해 드리겠습니다.

     

    정의와 종류

    스테인리스 스틸의 정의

    스테인리스 스틸(Stainless Steel)은 이름 그대로 녹이 없는 철을 의미합니다. 정확한 명칭은 스테인리스 강으로 표기하는데요, 부식에 강하기 때문에 다양한 분야에서 활용됩니다. 표기 방식에는 3가지가 있습니다. 첫 번째로 SUS(stainless Use Steel)로 일본 규격입니다. 두 번째로 STS(Steel Type Stainless)로 KS 규격입니다. 마지막으로 SS(Stainless Steel)로 국제규격입니다. 이번 글에서는 SUS로 표기하도록 하겠습니다.

     

    스테인리스 스틸의 종류

    스테인리스 스틸의 종류: SUS 303, SUS 304, SUS 410

    스테인리스 스틸은 많은 종류가 있습니다. 보통 구성 성분에 따라서 구분하는데요, 이번 글에서는 가장 대표적인 3가지 유형인 SUS 303, SUS 304, SUS 410에 대해 간략히 설명 드리겠습니다.

     

    1. SUS303: 크롬과 황을 주요 합금 원소로 포함하는 스테인리스입니다. 가공성이 뛰어난 것이 특징이지만 내식성과 강도가 낮아 피로파괴의 원인이 되기도 합니다. 또한 용접성이 좋지 않아, 용접을 요구하는 작업에 사용하는 경우가 많습니다. 내식성이 좋지 않기 떄문에 수분이 많거나 온기가 많은 장소를 피해야 합니다. 따라서 의료 용도나 식품용기 용도 등으로 사용하지 않습니다. 반면에, 주로 자동차나 전자 및 기기 부품 등에 많이 사용합니다.
    2. SUS304: 크롬과 니켈을 주요 합금 원소로 포함하는 스테인리스입니다. 내식성, 내열성이 뛰어납니다. 또한 우수한 가공성 및 용접성이 특징이기 때문에 일반적으로 가장 많이 사용하는 유형입니다. 주로 욕조 같은 주방용품, 식품 산업용 기기, 특히 반도체 및 생명 공학 산업의 생산장비에 가장 많이 사용합니다.
    3. SUS410: 크롬을 주요 합금 원소로 포함하는 스테인리스입니다. 경도가 높으며 열처리를 통해 강도와 경도를 조정할 수 있습니다. 내식성은 SUS303이나 SUS304에 비해 낮지만, 높은 강도와 내마모성(마모에 강한 성질)이 특징입니다. 가공성 역시 우수하며, 안전성능이 우수해 자동차 운송 산업에 많이 활용됩니다. 또한 칼날, 공구, 베어링 등에도 사용됩니다.

     

    이를 고려하여, 각각의 스테인리스 스틸의 특징 및 사용하는 환경에 따라 적절한 유형을 선택할 필요가 있습니다.

     

    스테인리스 스틸 가공의 주의할 점과 해결책

    스테인리스 스틸은 가공하기 까다로운 원료 중 하나입니다. 따라서, 다음과 같은 주의할 점이 있습니다.

     

    • 떨림 방지: 흔히 'Chatter'라고 하는 공구의 비정상적인 떨림을 제어해야 합니다. Chatter가 발생할 경우, 가공 중인 부품뿐만 아니라 공구까지 손상시킬 수 있어 더욱 주의가 필요합니다. 이를 방지하기 위해서는 공구와 홀더 사이의 연결을 견고하게 유지해야 합니다. 또한 공작물이 단단히 고정되어 있는지 틈틈이 확인해야 합니다.
    • 강도와 단단함: 스테인리스 스틸은 높은 강도와 단단함을 가지고 있습니다. 따라서 적절한 가공 속도와 공구를 선택하여 최적화된 조건을 만들어야 합니다.
    • 열전도성: 스테인리스 스틸은 열전도성이 낮습니다. 가공 중 많은 열이 발생하며, 소재 변형으로 이어질 수 있습니다. 따라서 적절한 냉각수를 선택하여 소재의 변형을 방지해야 합니다. 더하여 냉각수의 사용은 표면 품질 개선에도 도움을 줍니다.
    • 적절한 칩 관리: 스테인리스 스틸 가공 시에 칩이 깨지기 쉽고 재결합 또한 번거롭습니다. 높은 가소성과 인성을 가지고 있기 때문입니다. 파손을 방지하기 위해 적절한 칩 제거 시스템을 도입해야 하며, 주기적인 점검이 필요합니다.
    • 철분 산화물 생성: 스테인리스 스틸 가공 중에 표면에 철분 산화물이 생성될 수 있습니다. 따라서 표면을 깨끗이 유지하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 표면 처리를 위해 분말 코팅, 광택 및 무광택 처리, 피닉스 처리, 산화 처리 등 다양한 방식을 사용합니다. 표면 처리를 통해 제품 외관을 개선하고 내열성 및 내식성 향상 등 품질을 향상할 수 있습니다.

     

    스테인리스 가공 환경

    결론적으로, 스테인리스 스틸의 CNC 가공은 일반적으로 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 수행합니다. 하지만 가공 시 주의해야 할 점들이 존재합니다. 따라서 올바른 기술과 지식을 바탕으로, 적절한 전문 업체와 협력하여 안전한 가공을 하는 것이 중요합니다.

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