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고속도 공구강의 표면특성에 미치는 미세 숏피닝의 영향

전문가 제언: ○ 고속도 공구강은 금속재료의 고속도 절삭공구로서 많이 이용되고 있으나 그 특성상 냉간용이나 열간 금형용으로도 이용되고 있다. 일반적인 금형 공구에 있어서는 내마모성이나 피로강도 등을 높이는 방법 중의 하나로서 숏피닝이 활용되고 있다.

○ 강의 표면경화처리(surface-hardening treatment) 수법 중의 하나인 숏피닝이란, 샷 볼이라고 불리우는 입경(粒徑)이 40㎛~1.3㎜ 정도인 경질의 작은 볼을 투사장치에 의해 가속하여 분사시켜 피가공 부품에 고속으로 충돌시키는 냉간 가공법이다. 숏피닝된 피가공 부품은 그 표면에 어떤 거칢이 형성되어지나 표층부는 가공 경화되어 높은 압축 잔류 응력이 만들어진다.

○ 숏피닝 가공 또는 미립자, 숏피닝(FPP: Fine Particle Peening)으로 가공된 부품은 표층부의 여러 특성이 변화함에 따라 피로강도의 향상, 응력부식 균열특성의 개선, 지연파괴특성의 개선 등의 효과가 있다. 이 중에서도 표층부에 부여되는 높은 압축 잔류 응력의 영향에 의해 피가공 부품의 피로강도 향상효과가 중요하다.

○ 온간 숏피닝은 온간 온도역에서 숏피닝을 시행하는 방법으로서 잘 알려져 있다. 이 온간 숏피닝의 피로강도 향상효과는 강도가 높은 스프링일수록 크고, 스프링 경도가 샷 볼 경도를 상회했을 경우에 보다 본질적으로 큰 효과를 나타낸다. 그 이유는 주로 압축 잔류 응력분포의 증가와 적용범위의 향상때문이며, 이는 온간 온도역(473K로부터 598K사이) 하에서는 샷 볼의 가공이 보다 효과적으로 행해지기 때문이다.

○ 이 논문에서는 미세한 초경합금에 투사재를 이용하여 표면의 거칢, 잔류 응력 및 경도 등의 표면특성에 미치는 투사압력이나 투사시간 등의 영향에 대해 언급하였다. 또한, 온간에서의 가공 및 2단 피닝 가공도 시행하였으며, 가공온도의 영향에 대해서도 언급하였다. 결론적으로 초경합금을 이용한 미세 숏피닝(microshot peening)은 고속도 공구강의 표면특성 향상에 유효하다는 것을 알 수 있었다.

저자: Yasunori HARADA, Suguru KOHAMADA, Noriyuki TSUCHlDA, Kenzo FUKAURA
자료유형: 학술정보