[샌드빅코로만트 제공] 고대 로마의 전쟁 전략과 샌드빅코로만트의 ISO P 강 선삭 재종의 공통분모를 찾아, 이것이 가공 현장의 생산성을 높이는데 주효할 지 인사이트를 제공코자 한다. 자사 제품 매니저 롤프 올로프손(Rolf Olofsson)는 초경 재종의 코팅과 모재가 강 선삭 공정의 효율성과 생산성에 얼마나 큰 이점을 가져다 줄 지를 설명한다.

통상 금속 가공 산업의 강 가공 작업은 비교적 단순하다는 편견이 잔재한다. 하지만, 숙련된 기계 기술자들은 ISO P 강의 선삭 가공 작업이 결코 간단하지 않다고 말한다.

연성 저탄소강에서 고합금강에 이르기까지 ISO P 소재의 범위는 상당히 광범위하다. 또한, 강 소재별로 경도 차이가 크기에, 다양한 작업 유형에 맞게 현장 가공 조건도 천차만별일 수밖에 없다. 

이러한 재종은 내파괴성이 관건이다. 절삭 날은 절삭 영역의 높은 온도로 인해 발생하는 소성 변형을 방지하는 데 필요한 경도를 갖춰야 한다. 또한, 재종에 전면 마모, 상면 마모 및 구성인선을 방지하는 코팅을 적용해야 한다. 코팅이 모재에 점착돼야 한다는 점도 간과할 수 없는데, 그렇지 않을 경우 모재가 노출돼 빠르게 손상될 소지가 크다.

이것들을 염두하고서 정보에 기반한 정확한 결정을 내리려면 강 선삭 재종의 구조를 놓쳐서는 안 된다.

초경 인서트 구조

모든 초경 재종에는 모재라고 알려진 초경 합금이 포함돼 있다. 모재는 재종의 인성과 강도를 결정짓는다. 소성 변형에 대한 내성도 모재에 따라 달라진다. 

일반적으로 초경 합금 모재는 탄질화티타늄(TiCN), 알루미나(Al2O3), 질화티타늄(TiN) 등 인서트에 날 인성, 점착성 및 내마모성을 제공하는 여러 층의 코팅으로 구성됐다. 코팅 층을 설계할 때 전면 마모, 상면 마모, 구성인선 등 마모 유형에 대한 내성, 모재 점착성, 공구 수명 향상 등 다양한 요소를 고려해야 한다. 

기존의 알루미나 코팅은 결정 성장 방향이 일정하지 않다. 모든 결정이 동일한 방향으로 배열되도록 제어하면 내마모성이 나아진다. 

로마의 역사를 들여다 보면 결정 정렬의 진가를 알 수 있다. 고대 로마 군단은 포위되면 테스투도(Testudo) 대형이라 불리는 방패벽을 구축했다. 빈틈이 없도록 모든 방패로 촘촘하게 벽을 쌓는 것이다. 방패벽은 로마군이 진격하는 과정에서 파고들려는 상대군의 공격을 막는데 주효했다.

코팅 층의 결정 정렬도 비슷한 역할을 한다. 절삭 영역의 불리한 조건에 단방향 결정이 방패막이 역할을 톡톡히 하는 것이다.

단방향 결정

샌드빅코로만트의 연구개발자들은 가장 강한 부분이 상단 표면을 향하도록 모든 결정을 동일한 방향으로 배열하기 위해, 알루미나 코팅에서 결정 성장을 제어하는 방법을 찾아냈다. Inveio 코팅이라고 부르는 이 특허 기술은 인서트의 내마모성과 수명을 한 차원 높이는 혁신적인 기술이다.

빈틈없게 채워진 단방향 결정은 절삭 영역과 칩을 향해 강한 장벽을 형성한다. Inveio가 적용된 재종은 상면 마모와 전면 마모에 대한 내마모성이 크게 향상된다. 또 다른 효과는 열이 절삭 영역으로부터 더욱 빠르게 방출돼 절삭날 수명이 길어진다는 점이다. 결과적으로 공구 수명이 길어지고 예측 가능해진다.

샌드빅코로만트의 최신 강 선삭 재종 GC4415와 GC4425에 적용된 2세대 Inveio 기술에서는 단방향 코팅의 강점이 더욱 향상됐다. 

지금까지 인서트 재종을 선택할 때 먼저 고려해야 할 두 가지 사항인 모재와 코팅을 살펴보았다. 세 번째로 고려해야 할 사항은 단속 절삭 중의 성능이다. 이는 갑작스러운 인서트 파손을 방지하는 데 중요한 요건이다. 

매우 미세하고 날카로운 세라믹 입자로 인서트 코팅에 충격을 주는 후처리 공정을 거친 인서트를 선택하는 것이 좋다. 코팅을 강화하기 위해 해머가 코팅을 친다고 상상해보자. 효과적인 후처리를 거친 인서트는 단속 절삭에서 뛰어난 성능을 발휘한다.

최정훈 기자 다른기사 보기