열간 전단 블레이드용 공구강 선정

고온 전단은 단조 또는 압출 공정 중 가열된 봉, 빌릿 및 두꺼운 단면을 절단하는 데 사용됩니다. 재료가 연화되더라도 변형이 균일하지 않으므로 절단날은 완전한 분리를 위해 높은 전단 응력과 압축 응력을 동시에 견뎌야 합니다. 작동 중 절삭날은 산화막과의 슬라이딩 접촉에 노출되며, 반복적인 가열과 간헐적인 냉각으로 인해 강한 열 구배가 발생합니다.

실제 사용 환경에서 파손은 특정 메커니즘에 의해 발생합니다. 강재가 해당 온도에서 강도를 유지하지 못하면 날끝이 소성 변형되어 절삭력이 증가하고 마모가 가속화됩니다. 산화막은 날끝을 따라 지속적인 마모를 유발합니다. 열 순환은 표면 응력을 발생시켜 균열을 일으키고, 이 균열이 전파되어 결국 날끝 파손으로 이어질 수 있습니다. 따라서 공구강 선택은 온도, 하중 및 반복적인 열 응력 조건 하에서 날끝의 안정성을 유지하는 데 중점을 두어야 합니다.

선택 요인

고온 전단 블레이드의 성능은 특정 작동 조건에서 발생하는 주요 파손 모드에 대한 재료의 저항력에 달려 있습니다. 이러한 요구 사항들은 상호 연관되어 있으므로 함께 평가해야 합니다.

고온 경도는 고온에서 칼날이 소성 변형에 저항하는 능력을 나타냅니다. 고온 강도가 충분하지 않으면 칼날이 절삭되는 대신 둥글게 마모되어 절삭 효율이 급격히 떨어집니다.

인성은 동적 하중 하에서 모서리 파손에 대한 저항력을 좌우합니다. 실제로 정렬 불량, 스케일 축적 또는 불균일한 단면은 국부적인 충격을 유발하여 인성이 부족하면 모서리가 조기에 파손되는 주요 원인이 됩니다.

반복적인 가열 및 냉각 과정에서 열피로 저항성은 균열 발생을 좌우하는 중요한 요소입니다. 해당 온도에서 충분한 강도를 가진 재료는 균열 발생을 지연시키고 균열 성장 속도를 늦춰 반복적인 사용 조건에서 수명을 연장합니다.

내마모성은 산화막 형성 및 마찰로 인한 날의 마모 속도를 결정합니다. 내마모성이 향상되면 날 유지력이 좋아지지만, 취성 파괴를 방지하기 위해 인성과의 균형을 유지해야 합니다.

실제 선택 과정에서 온도 수준은 필요한 고온 경도를 결정하고, 냉각 강도와 충격 강도는 필요한 인성과 열피로 저항성을 결정합니다.

추천 공구강

H13 공구강 공급업체 | 1.2344 | SKD61

H13은 열 피로 저항성과 인성이 모두 요구될 때 표준적으로 선택되는 소재입니다. 45~50 HRC의 경도를 유지하여 고온에서도 변형에 대한 저항성을 확보하는 동시에 충격 저항성도 유지합니다. H13 합금은 반복적인 가열 조건에서도 안정적인 성능을 보여주므로 간헐적인 수냉 또는 공랭 조건에 적합합니다. 일반적으로 열 충격과 기계적 하중이 모두 작용하는 환경에서 선택됩니다.

AISI H21 공구강 | 1.2581 | SKD5

H21은 고온 연화 저항성이 가장 중요한 요구 사항일 때 사용됩니다. 텅스텐 함량이 높은 탄화물 구조 덕분에 약 620°C까지 경도를 유지하여 지속적인 열에도 변형에 강합니다. 그러나 열충격에 대한 저항성이 낮아 급격한 냉각 없이 안정적인 열 조건에서만 사용이 제한됩니다. 균열보다는 변형이 주요 위험 요소인 연속 고온 절삭에 가장 적합합니다.

AISI S7 공구강 공급업체 | DIN 1.2355

S7은 충격 하중이 주요 파손 요인일 때 선택됩니다. 높은 인성 덕분에 간헐적이거나 불안정한 절삭 조건에서도 칩핑에 강합니다. 고온 경도는 고온 가공용 강보다 낮지만, 온도가 적당하고 기계적 충격이 공구 수명을 좌우하는 용도에 사용할 수 있습니다. 일반적으로 날끝 파손이 연화나 마모가 아닌 칩핑으로 발생하는 경우에 사용됩니다.

AISI A8 (고강도 냉간/열간 가공용 강재)

A8은 온도가 비교적 온화하지만 마모와 기계적 하중이 상당한 환경에 적용됩니다. 약 480°C 이하에서는 적절한 인성을 유지하면서 H13보다 우수한 내마모성을 제공합니다. 따라서 하중 분포가 고르지 않고 열 연화보다는 날끝 마모가 공구 수명을 제한하는 중량 단면 절삭에 적합합니다.

요약표

공구강 등급일반적인 경도주요 이점최적 활용 사례
AISI H1345~50 HRC열피로 및 충격에 대한 균형 잡힌 저항성열순환 및 냉각을 동반한 일반적인 고온 전단
AISI H2145~50 HRC고온에서 연화에 대한 높은 저항성급속 냉각 없이 연속 고온 절단
AISI S754–58 HRC높은 충격 인성칩핑이 주된 간헐적 절삭
AISI A852–56 HRC중온 조건에서의 내마모성온도 제어(<480°C)를 적용한 고강도 부품