아연 합금 가공: 등급, CNC 기술 및 실습

아연 합금은 강도, 연성, 내식성 및 매우 높은 기계 가공성의 조합으로 인해 수많은 산업 분야에서 높이 평가됩니다. 이 제품은 다이 캐스팅에 사용되는 것으로 가장 유명하지만 우수한 특성으로 인해 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공을 통해 제조되는 고정밀, 소량 부품에 널리 사용됩니다. 재료의 고유한 특성을 극복하고 완벽한 최종 부품을 보장하려면 다양한 등급을 이해하고 모범 사례를 채택하는 것이 필수적입니다.

가공용 아연 합금의 등급

아연 합금 제품군은 광범위하지만 CNC 가공에서 가장 일반적으로 사용되는 등급은 Zamak 시리즈와 고알루미늄 ZA 시리즈입니다. 기계적 특성과 기계 가공성이 크게 다르기 때문에 적절한 합금 선택이 첫 번째 중요한 단계입니다.

• 자막 3(ASTM AG40A):이것은 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 아연 합금의 기준입니다. 이는 물리적, 기계적 특성의 탁월한 균형을 제공하여 안정성이 뛰어나고 치수 일관성이 뛰어납니다. 뛰어난 유동성과 주조성으로 인해 거의 그물 모양의 부품이 만들어지는 경우가 많지만, 추가 기능과 더 엄격한 공차를 위해 매우 잘 가공됩니다. 일반적인 강도, 연성 및 안정성이 필요할 때 선호되는 선택입니다.

• 자막 5(ASTM AC41A):Zamak 3보다 더 높은 비율의 구리를 함유한 Zamak 5는 더 뛰어난 강도, 경도 및 크리프 저항성을 제공합니다. Zamak 3보다 연성이 약간 떨어지지만 기계적 성능이 향상되어 구조적 완전성과 내구성이 더 요구되는 부품에 적합합니다. 가공성이 매우 높습니다.

• ZA-8(아연-알루미늄 합금):이 합금에는 약 8.4%의 알루미늄이 포함되어 있습니다. Zamak 3과 Zamak 5 사이에 속하는 우수한 강도와 경도로 알려져 있습니다. 결정적으로, 이는 Zamak 합금보다 고온에서 더 나은 성능을 나타내며 뛰어난 베어링 특성을 가지고 있습니다. 매우 우수한 가공성을 제공하며 까다로운 기능성 부품에 자주 사용됩니다.

• ZA-27(아연-알루미늄 합금):약 27%의 알루미늄을 함유한 ZA-27은 일반적인 아연 합금 중 가장 강한 합금입니다. 최대 강도, 경도 및 내마모성이 가장 중요한 응용 분야에 활용됩니다. 여전히 기계 가공이 가능하지만, 알루미늄 함량이 높고 경도가 높아 Zamak 합금보다 마모성이 더 강하고 기계 가공이 약간 더 까다롭기 때문에 더 견고한 공구 고려 사항이 필요합니다.

CNC 가공 아연 합금의 과제 및 고려 사항

일반적으로 높은 가공성 등급에도 불구하고 아연 합금은 CNC 작업자가 관리해야 하는 몇 가지 구체적인 과제를 제시합니다.

• 거미 행동 및 칩 관리:아연 합금은 비교적 부드럽고 연성이 있습니다. 가공 중에 재료가 "끈적"이거나 "끈적"해져 공구의 절삭날에 달라붙을 수 있습니다. 이러한 구성인선(BUE)을 형성하는 경향은 표면 조도를 손상시키고 절삭 부하를 증가시키며 공구 마모를 가속화합니다.

• 열 연화 및 낮은 융점:아연 합금은 상대적으로 낮은 융점을 가지고 있습니다.$380^서클텍스트{C}$에게$420^서클텍스트{C}$). 공격적인 가공 중에 발생하는 열은 열 연화로 이어질 수 있으며, 이는 점착성 거동을 악화시키고 치수 부정확성 또는 뒤틀림을 초래할 수 있습니다.

• 취성(고알루미늄 합금):일반적으로 연성은 있지만 ZA-27과 같은 일부 고알루미늄 아연 합금은 특히 높은 충격력이나 고속, 고이송 절삭을 받을 때 어느 정도 취성이나 치핑 현상을 나타낼 수 있습니다.

필수 CNC 기술 및 실습

아연 합금을 성공적으로 가공하고 이러한 본질적인 문제를 극복하려면 전문적인 CNC 기술과 공구 관리 관행이 필요합니다.

툴링 선택 및 형상:

• 선명도가 핵심입니다:가장 중요한 방법은 매우 날카로운 절단 도구를 사용하는 것입니다. 날카로운 모서리는 마찰과 절삭력을 최소화하여 재료가 공구에 달라붙는 경향을 줄이고 구성인선의 형성을 방지합니다.

• 도구 재료:초경 공구는 탁월한 내마모성, 열 안정성 및 날카로운 모서리를 더 오래 유지할 수 있는 능력으로 인해 선호되는 경우가 많습니다. 고속도강(HSS)은 가벼운 절단에 사용할 수 있지만 마모 속도가 빨라서 더 자주 교체해야 할 수도 있습니다.

• 도구 기하학:효율적인 칩 흐름을 촉진하고 마찰을 최소화하려면 공구에 충분한 경사각과 릴리프 각도가 있어야 합니다. 재료를 밀거나 쟁기질하는 것보다 깨끗하게 절단하려면 높은 포지티브 경사각을 사용하는 것이 좋습니다. 고도로 광택 처리되거나 코팅된 플루트(예: 광택 초경)는 칩 배출을 더욱 돕고 달라붙는 것을 방지합니다.

절단 매개변수(이송 및 속도):

• 중간에서 높은 절단 속도:일부 저융점 금속과 달리 아연에는 약간 더 높은 절단 속도를 사용하는 것이 때때로 도움이 될 수 있습니다. 속도가 높을수록 절삭 공구가 재료와 접촉하는 시간이 줄어들어 가공물이나 공구가 아닌 칩을 통해 열이 더 잘 발산됩니다.

• 최적화된 이송 속도 및 절삭 깊이:공구가 단순히 문지르는 것이 아니라 항상 새로운 재료를 절단하고 칩을 깎아낼 수 있도록 이송 속도는 충분히 넉넉해야 합니다. 그러나 열 연화로 이어지는 과도한 열 발생을 방지하려면 공격적인 절삭 깊이를 주의 깊게 관리해야 합니다. 표면 마감이나 치수 안정성을 저하시키지 않고 재료 제거를 최대화하려면 균형이 필수적입니다.

냉각 및 윤활:

• 홍수 냉각이 중요합니다.열 연화의 위험이 있으므로 냉각수를 넉넉하게 공급하는 것이 중요합니다. 열을 효과적으로 분산시키고 절삭 인터페이스를 윤활하며 깨끗한 칩 배출을 촉진하려면 플러드 냉각 또는 대용량 미스트 윤활을 적극 권장합니다. 수성 냉각제가 일반적으로 사용됩니다.

• 온도 조절:냉각의 주요 목적은 절단 영역 온도를 낮게 유지하여 재료가 끈적해지거나 공구에 달라붙는 것을 방지하는 것입니다.

표면 마무리 및 2차 작업:

• 표면 마감:아연 합금은 일반적으로 미세한 입자 구조로 인해 CNC 기계에서 직접 매우 우수한 표면 마감을 얻습니다.

• 디버링:아연의 연성은 때때로 버(burr) 형성으로 이어질 수 있습니다. 툴링 및 절단 방향을 신중하게 선택한 후 가벼운 수동 또는 자동 디버링이 필요한 경우가 많습니다.

• 코팅:아연 합금 부품은 내식성, 마모 특성을 강화하거나 원하는 미적 외관을 얻기 위해 전기 도금(예: 구리, 니켈 또는 크롬)하거나 분말 코팅하는 경우가 많습니다.

결론적으로, 아연 합금의 성공적인 CNC 가공은 열에 대한 재료의 민감도와 끈적거림 경향을 존중하는 데 달려 있습니다. 올바른 Zamak 또는 ZA 재종을 선택하고, 적절한 형상의 매우 날카로운 초경 공구를 사용하고, 효과적인 플러드 냉각을 통해 열 조건을 부지런히 관리함으로써 제조업체는 아연 고유의 높은 가공성을 활용하여 복잡한 고정밀 부품을 안정적이고 효율적으로 생산할 수 있습니다. 아연 합금은 특히 다이캐스팅만으로는 현대 엔지니어링 표준에서 요구하는 엄격한 공차를 달성할 수 없는 경우 대량 생산, 정밀 제조의 초석 재료가 되고 있습니다.