전단기용 공구강 선정
전단은 판재, 판재 또는 봉재를 특정 선을 따라 파손시켜 분리하는 공정입니다. 작동 중 전단 날은 공작물에 대해 높은 접촉 압력과 반복적인 미끄러짐을 받습니다.
대부분의 경우, 칼날 파손은 두 가지 메커니즘에 의해 발생합니다. 하나는 마모로 인한 날끝 마모이고, 다른 하나는 충격으로 인한 날끝 손상(예: 깨짐 또는 박리)입니다. 고온 전단 조건에서는 추가적인 열 노출로 인해 연화 및 표면 균열이 발생하여 날끝 열화가 더욱 가속화됩니다.
선택 요인
전단용 공구강을 선택할 때는 단순히 최대 경도만을 추구하는 것이 아니라, 해당 용도에서 주로 발생하는 파손 모드에 맞는 재료 특성을 고려해야 합니다.
충격 인성 vs. 내마모성
전단날은 절단 과정, 특히 두꺼운 단면이나 고강도 재료를 가공할 때 간헐적인 충격을 받습니다. 만약 절삭날의 인성이 충분하지 않으면, 날이 깨지거나 부러질 수 있습니다.
동시에, 지속적인 슬라이딩 접촉은 마모를 유발합니다. 경도가 증가하면 내마모성은 향상되지만 인성은 감소합니다. 적절한 균형점은 파손이 모서리 파손에 의해 주로 발생하는지 아니면 점진적인 마모에 의해 주로 발생하는지에 따라 달라집니다.
압축 강도
절삭 과정에서 칼날 가장자리는 국부적으로 매우 높은 압축 응력을 받습니다. 강철의 압축 강도가 충분하지 않으면 가장자리가 소성 변형되어 둥글게 마모되고 절삭 정확도가 떨어집니다.
열 안정성 및 피로 저항성
고온 전단 가공에서 칼날은 반복적으로 가열되고 냉각됩니다. 강철은 고온에서도 경도를 유지해야 급격한 마모를 방지하고, 열피로에 저항하여 표면 균열을 막을 수 있습니다. 이러한 특성이 부족하면 초기 경도가 충분하더라도 칼날이 빠르게 손상됩니다.
추천 공구강
AISI S7 공구강 공급업체 | DIN 1.2355
S7은 충격 하중이 주요 파손 원인인 용도에 사용됩니다. 매우 높은 인성을 제공하여 무겁거나 단속적인 절삭 조건에서 날끝 파손 및 깨짐 위험을 줄여줍니다.
S7 강재는 일반적인 경도가 56~58 HRC로 하중을 받아도 구조적 안정성을 유지합니다. 두꺼운 단면, 높은 충격 전단, 그리고 점진적인 마모가 아닌 갑작스러운 파손이 발생하는 조건에 적합합니다. 다만, 내마모성은 고탄소 냉간 가공강보다 낮으므로 마모성이 매우 높은 재료에는 적합하지 않습니다.
AISI D2 공구강 | 1.2379 | SKD11
D2강은 칼날 수명을 제한하는 주요 요인이 마모일 때 선택됩니다. 높은 탄소 및 크롬 함량으로 인해 다량의 단단한 탄화물이 형성되어 마모에 강하고 날카로움을 오랫동안 유지합니다.
D2 강재는 58~60 HRC의 경도로 높은 압축 강도와 모서리 변형에 대한 강한 저항성을 제공합니다. 연마성 재료를 사용하는 장시간 생산 공정이나 충격이 적은 깨끗하고 안정적인 절삭 조건에 적합합니다. 다만, 인성이 낮기 때문에 파손이 잦은 경우에는 권장하지 않습니다.
AISI S1 공구강 | 1.2550 | SKS41
S1은 충격 하중과 적당한 온도가 모두 존재하는 조건에서 사용됩니다. 고온에서 인성과 연화 저항성 사이의 균형을 제공합니다.
적용 분야에 따라 S1은 일반적으로 냉간 전단 조건에서는 54~57 HRC, 고온 조건에서는 44~52 HRC의 경도로 사용됩니다. 마모나 충격 중 어느 하나만으로 성능이 좌우되지 않는 복합적인 사용 환경, 또는 냉간 가공용 강재나 열간 가공용 강재만으로는 안정적인 성능을 제공하지 못하는 경우에 적합합니다.
H13 공구강 공급업체 | 1.2344 | SKD61
H13은 온도 변화가 공구 수명에 중요한 영향을 미치는 연속 고온 전단 작업에 사용됩니다. 고온에서도 경도를 유지하며 반복적인 가열 및 냉각으로 인한 열피로에 강합니다.
H13 강재는 44~52 HRC의 경도에서 고온 강도와 인성을 동시에 제공합니다. 냉간 가공용 강재가 빠르게 연화되거나 열 균열이 발생하는 환경에서, H13 강재는 가열된 재료와 지속적으로 접촉하는 용도에 적합합니다.
요약표
| 공구강 등급 | 일반적인 경도 | 전단기의 주요 장점 |
| AISI S7 | 56~58 HRC | 충격이 심한 환경에 적합한 높은 내구성 |
| AISI D2 | 58–60 HRC | 마모성 재료에 대한 높은 내마모성 |
| AISI S1 | 44–57 HRC | 다양한 조건에서 균형 잡힌 성능 |
| AISI H13 | 44–52 HRC | 고온 전단 환경에서의 안정성 |
