D2 대체재: 파손 모드에 따라 적합한 공구강을 선택하세요

좋은 디2 대체재는 실제 고장 문제를 해결해야 합니다. D2가 균열 없이 마모된다면, 대체재는 내마모성을 향상시켜야 합니다. D2에 파손이나 균열이 발생한다면, 대체재는 인성을 향상시켜야 합니다. D2가 하중을 받을 때 변형된다면, 대체재는 경도, 압축 강도 또는 고온 경도를 향상시켜야 합니다. 최적의 선택은 D2가 사용 중 어떻게 고장나는지에 따라 달라집니다.

고장 모드별로 D2 대안을 선택하십시오.

먼저 파손 패턴을 분석합니다. 그 후에 등급 비교를 진행합니다. 최종 결정은 여전히 공구 형상, 가공 재료, 생산량, 열처리 및 허용 가능한 공구 수명에 따라 달라집니다.

D2가 여전히 올바른 선택일 때

마모가 주된 문제이고 충격이 제한적일 경우 D2는 여전히 좋은 선택입니다. D2는 높은 내마모성과 열처리 후 우수한 치수 안정성을 모두 갖추고 있어 많은 냉간 가공 공구에 적합합니다.

D2강은 블랭킹 다이, 성형 다이, 펀치, 나사산 가공 다이, 전단 날 및 기타 냉간 가공 공구와 같이 작업면이 서서히 마모되는 경우에 적합합니다. 공구가 서서히 마모되어 파손되고 균열이나 파손이 발생하지 않는 경우, D2강을 더 강한 강재로 교체하면 공구 수명이 단축될 수 있습니다.

D2 강재가 더 높은 인성, 우수한 가공성 또는 더 높은 경도 범위를 제공한다는 이유만으로 단순히 다른 강재를 대체해서는 안 됩니다. 그러한 장점은 실제 공구 문제를 해결할 때만 의미가 있습니다.

마모된 모서리, 깨진 모서리, 금이 간 금형, 변형된 펀치는 각각 다른 해결책이 필요합니다. 이 모든 것을 동일한 "D2 문제"로 취급하면 재료 선택에 오류가 발생할 수 있습니다.

D2가 마모로 인해 고장날 경우의 대안

D2가 실패하는 이유는 다음과 같습니다. 마모, 작업면의 재료가 점차 마모됩니다. 모서리가 둥글어지거나, 금형 간극이 변하거나, 공구의 치수 정확도가 떨어집니다. 심각한 균열이나 모서리 파손은 발생하지 않습니다. 이러한 경우, 대안은 내마모성을 향상시켜야 합니다.

최적의 방향은 내마모성이 뛰어난 공구강, 냉간 가공용 공구강 또는 고속 공구강을 사용하는 것입니다. D3 및 D6 강종은 D2 강종보다 탄소 함량이 높고 탄화물 부피가 크기 때문에 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. D2 강종은 약 13%의 탄화물 부피를 함유하는 반면, D3 및 D6 강종은 약 20%에 이를 수 있습니다. 이러한 강종은 인성이 낮고 열처리에 더 민감합니다.

D7은 D 시리즈 내마모성 강화 소재입니다. 약 4%의 바나듐이 첨가되어 매우 단단한 바나듐 카바이드가 형성됩니다. 이는 내마모성을 향상시키지만, D7은 가공 및 연삭이 어렵습니다. 또한 충격 인성이 낮으므로 마모가 주요 요인이고 충격이 제한적인 환경에서만 사용해야 합니다.

D2강이 충분한 내마모성이나 고온 경도를 제공하지 못할 경우 고속도강이 대안으로 고려될 수 있습니다. M2강은 우수한 고온 경도와 뛰어난 내마모성 및 인성을 제공합니다. M4강은 탄소와 바나듐 함량을 높여 내마모성을 더욱 향상시킵니다. T15강은 탄소, 텅스텐, 코발트, 바나듐 함량을 극대화하여 기존 고속도공구강 중 최고의 내마모성을 자랑합니다.

분말야금 공구강은 기존 고합금강의 거친 탄화물 네트워크 없이 높은 내마모성이 요구되는 용도에 유용합니다. P/M M4, CPM 10V, CPM 15V, Vanadis 4, Vanadis 10 등이 이러한 종류의 공구강입니다. 이러한 강종은 가격이 더 높지만, 까다로운 생산 공구에서 내마모성과 인성-내마모성 균형을 향상시킬 수 있습니다.

공구강의 마모 속도가 너무 빠를 경우, 초경합금 소재가 차선책으로 고려됩니다. 탄화텅스텐과 강철 결합 초경합금은 심한 마모 환경에서도 훨씬 긴 수명을 제공할 수 있습니다. 하지만 충격에 약하기 때문에 견고한 지지대와 안정적인 작업 환경이 필수적입니다.

D2 칩의 대안

D2일 때 작은 조각, 날이 마모되기 전에 부러진다는 것은 일반적으로 공구에 내마모성보다는 인성이 더 필요하다는 것을 의미합니다.

치핑은 종종 절삭 또는 성형 날을 따라 작은 모서리 파손, 모서리 손실 또는 국부적인 박리 형태로 나타납니다. 이는 공구의 날이 얇거나, 지지력이 부족하거나, 모서리가 날카롭거나, 하중이 간헐적으로 가해지거나, 충격이 가해질 때 흔히 발생합니다.

충격 하중이 주된 원인일 경우 S7이 가장 적합한 실용적인 방향입니다. S7은 D2보다 충격 인성이 훨씬 높은 내충격성 공구강입니다. 공구가 갑자기 파손되거나 파손되는 경우에 S7이 좋은 선택입니다. 하지만 공구가 천천히 마모되는 경우에는 최선의 선택이 아닙니다.

A2는 보다 온건한 대안입니다. D2보다 탄소와 크롬 함량이 낮아 큰 탄화물이 덜 생성됩니다. 따라서 우수한 인성을 제공하면서도 유용한 냉간 가공 성능을 유지합니다. A2는 일반적인 냉간 가공 공구에서 D2 칩보다 더 나은 선택인 경우가 많지만, 해당 용도에는 여전히 적절한 내마모성이 필요합니다.

공기 경화 공구강에서 더 높은 충격 저항성이 필요할 경우 A8도 고려할 수 있습니다. S1과 S5는 강한 충격에 대한 저항성이 뛰어나지만, 내마모성은 D2보다 훨씬 낮습니다.

P/M M4는 공구에 내마모성과 우수한 인성이 모두 필요할 때 선택하는 고가의 옵션입니다. 미세한 탄화물 분포로 인해 기존 D2에서 나타나는 취성을 줄여줍니다. D2 칩이 사용되는 경우에 유용하지만, S7로 변경하면 마모 수명이 너무 많이 단축될 수 있습니다.

D2 경도를 낮추는 것을 완전한 해결책으로 생각하지 마십시오. 경도를 낮추면 약간 도움이 될 수 있지만, D2 경도가 충격에 강한 강철이 되는 것은 아닙니다. 날이 계속 부서진다면 강철 종류를 바꿔야 할 수도 있습니다.

D2 크랙 시 대안

열분해 깨짐과는 다릅니다. 깨짐은 날끝을 손상시키지만, 균열은 공구 전체로 퍼져나가 갑작스러운 파손을 초래할 수 있습니다.

D2강은 응력이 파괴 인성을 초과하면 균열이 발생할 수 있습니다. 이는 강재가 하중에 비해 너무 취성이 강하기 때문일 수도 있지만, 날카로운 모서리, 급격한 단면 변화, 연삭 손상, EDM 백색층, 부적절한 예열 또는 불충분한 템퍼링으로 인해 발생할 수도 있습니다.

내마모성이 여전히 요구되는 냉간 가공 공구에 균열이 발생할 경우, 8% 크롬 냉간 가공강을 사용하는 것이 유용한 해결책이 될 수 있습니다. 이 강은 D2 강에 비해 큰 1차 탄화물의 양을 줄여 인성을 향상시키면서도 우수한 냉간 가공 성능을 유지합니다.

A2는 일반적인 냉간 가공 과정에서 D2에 균열이 발생할 경우 흔히 사용되는 대체재입니다. A2는 D2보다 인성과 연성이 우수하지만 내마모성은 떨어집니다. 내마모성을 향상시키는 것은 아니지만, 균열 발생 위험을 줄일 수 있습니다.

S7, S5, S1 강재는 충격, 갑작스러운 하중 또는 진동으로 인해 균열이 발생하는 경우에 더 나은 선택입니다. 이러한 강재는 D2 강재보다 충격을 훨씬 잘 흡수합니다. 하지만 내마모성이 가장 중요한 요구 사항인 경우에는 이러한 강재를 선택해서는 안 됩니다.

H11, H12, H13 합금은 고온 작업 인성, 열 피로 저항성 또는 고온 강도가 요구되는 용도에만 유용합니다. 일반적으로 경도가 낮아 40~48 HRC 정도입니다. 따라서 마모가 심한 냉간 가공 금형에 사용되는 D2 합금을 직접 대체할 수는 없습니다.

분말야금(P/M) 강은 내마모성과 내균열성이 모두 중요한 경우 고성능을 제공하는 선택지입니다. 약 63~64 HRC의 경도를 갖는 분말야금 M4는 높은 내마모성과 압축강도를 유지하면서도 약 62 HRC의 기존 D2 강보다 훨씬 뛰어난 인성을 제공할 수 있습니다.

강재를 교체한다고 모든 균열 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 내부 모서리가 날카롭거나, 연삭 자국이 깊거나, 방전가공 손상이 심하거나, 열처리가 고르지 않은 D2 금형은 강재 등급이 적절하더라도 균열이 발생할 수 있습니다. D2 금형을 교체하기 전에 형상, 표면 상태, 열처리 및 하중 방향을 확인하십시오.

크고 견고한 D2 공구에도 주의가 필요합니다. 작업 영역에 D2의 내마모성이 요구되지만 공구 본체 전체에는 인성이 필요한 경우, 인서트 설계가 더 효과적일 수 있습니다. D2는 마모면에만 사용하고, 더 인성이 강한 배킹 강재가 하중을 지탱하는 방식입니다.

D2가 소성 변형으로 인해 파손될 경우의 대안

소성 변형 이는 공구가 하중을 받을 때 변형된다는 것을 의미합니다. 날이 말리거나, 펀치 끝이 버섯 모양으로 변형되거나, 작업면이 움푹 들어가거나, 긴 펀치가 휘거나 구부러질 수 있습니다.

이는 연삭 마모와는 다릅니다. 연삭 마모는 재료를 제거하는 현상입니다. 소성 변형은 응력이 강철의 항복 강도를 초과할 때 발생합니다.

가장 먼저 확인해야 할 것은 경도입니다. D2 경도는 내마모성과 인성의 균형을 위해 일반적으로 58~60 HRC 범위에서 사용됩니다. 만약 이 범위에서 공구가 변형된다면, 더 높은 경도를 적용하면 압축 강도를 향상시킬 수 있습니다.

D2 강재가 높은 경도에서도 변형될 경우 고속강이 더욱 적합해집니다. M2 및 M4 강재는 일반적으로 60~66 HRC 정도의 높은 경도에서 작동할 수 있으며, 더 강력한 압축 성능을 제공합니다. 이러한 강재는 고하중 냉간 성형, 압출 및 절삭 가공에 널리 사용됩니다.

T15는 매우 높은 압축 강도가 요구되는 곳에 사용할 수 있습니다. 금형 인서트 용도에서는 65~67 HRC의 경도를 달성할 수 있습니다. 이 정도의 경도는 고하중 조건에 적합하지만, 취성 파괴 위험이 증가하므로 신중한 설계가 필요합니다.

분말야금 공구강은 공구에 높은 경도, 높은 내마모성 및 우수한 인성이 요구될 때 사용할 수 있습니다. 미세한 탄화물 분포는 기존의 고합금강보다 더 나은 물성 균형을 제공합니다.

열은 또한 소성 변형을 일으킬 수 있습니다. 마찰이나 사용 온도로 인해 가공면이 연화되면 공구가 여러 사이클에 걸쳐 서서히 항복할 수 있습니다. 이 경우, 대안으로 고온 경도를 향상시켜야 합니다. M2, M4 및 코발트 합금 고속강은 특정 방향에서 D2보다 강도가 높습니다.

D2 대체재를 선택할 때 흔히 저지르는 실수

가장 흔한 실수는 고장 원인을 파악하기 전에 교체품을 선택하는 것입니다. D2 대체품은 실제 공구 문제점을 바탕으로 선택해야 합니다.

D2 강재가 마모되면 충격강으로 문제를 해결하려 하지 마십시오. D2 강재에 균열이 생기면 더 취성이 강한 내마모성 강재로 해결하려 하지 마십시오. D2 강재에 균열이 생기면 공구 설계 및 가공 손상 여부를 확인하기 전에 강재 등급이 잘못되었다고 단정하지 마십시오. D2 강재가 변형되면 더 강한 강재를 먼저 선택하지 말고 경도, 압축 하중, 열, 공구 지지력을 확인하십시오.

일부 대안은 재료를 완전히 대체할 수 있습니다. A2, S7, 8% Cr 냉간 가공강, M2, M4 및 분말야금(P/M) 등급은 특정 파손 조건에서 D2를 대체할 수 있습니다. 그러나 다른 해결책들은 직접적인 대체재가 아닙니다. 코팅, 질화 처리, 초경 인서트 및 케이싱 설계는 보다 구체적인 문제를 해결하며 공구 설계에 크게 의존합니다.

• AISI S7 공구강 공급업체 | DIN 1.2355 | 내충격성 공구강 대량 공급
• A2 공구강 | 1.2363 | SKD12
• 용도 및 특성에 따른 공구강 선택 방법
• 호브 및 브로치용 공구강 선택
• 블랭킹 및 피어싱 다이용 공구강 선정