경량 부품과 미래의 재활용을 위한 알루미늄 가공

자동차 및 항공기 제조업체들은 큰 변화를 맞이하고 있습니다. 새로운 환경 법규와 환경에 대한 인식이 높아진 소비자들의 기대감으로 인해 새로운 저배출 및 제로배출 차량에 대한 제조업체들의 관심이 높아지고 있습니다.
알루미늄은 제조업이 직면하고 있는 가공물 관련 과제에 대한 하나의 해결책이 될 수 있습니다. 알루미늄은 세계에서 가장 가벼운 금속 중 하나로, 철보다 거의 세 배 가볍지만 매우 강하고 부식에도 강합니다. 또한 알루미늄은 반복해서 재사용할 수 있습니다. 알루미늄은 용해 후 기계적 특성에 아무런 영향이나 변화 없이 재사용이 가능합니다. 효과적인 재활용 덕분에 지금까지 생산된 모든 알루미늄의 약 75%가 오늘날에도 여전히 사용되고 있어 더욱 지속 가능한 미래에 기여하고 있습니다.

자동차 산업의 알루미늄 합금 가공

동영상: 자동차 알루미늄 가공용 밀링 커터
전기자동차가 급부상하고 있지만, 내연 기관이 무대에서 사라지기까지는 시간이 걸릴 것입니다. 더욱 청정한 에너지를 사용하기 위해 모두가 노력하는 가운데, 내연 기관에 경량 소재를 사용하면 연비가 향상되고 오염이 감소하기 때문에 반드시 필요합니다. 유럽 승용차의 파워 트레인에 보통 약 80 kg의 알루미늄이 포함되어 있다는 사실에서 알 수 있듯이 엔진, 기어박스, 서스펜션 부품, 하우징 같은 부품들은 경량화를 위한 주요 관심 대상입니다. 회주철보다 알루미늄의 강도가 낮은 것을 감안하더라도 기존의 주철을 알루미늄 합금으로 대체하면 엔진 블록의 무게를 약 40–55%까지 줄일 수 있습니다. 여러 트랜스미션 부품, 특히 기어박스 하우징, 전동 장치 및 부품, 서스펜션 암, 후방 차축은 드라이브라인에서 알루미늄을 우선적으로 사용하는 대표적인 예입니다.
자동차 제조 산업과 가공 기계 제조업체(MTM)를 위한 전용 공구 솔루션은 기계 작업의 생산성을 더욱 높입니다. M5 밀링 커터 시리즈는 1단계 가공에서 초정삭에 이르기까지 품질과 부품당 비용의 최적화에 필요한 모든 것을 제공합니다.
ISO N 소재용 M5 밀링 커터:

• M5Q90은 주조된 알루미늄 실린더 헤드 및 엔진 블록의 표면을 버 없이 한 번에 제거합니다. 이 밀링 공구는 작업 수행 시 안정성이 높고 수명이 깁니다.
• M5R90은 실린더 블록, 실린더 헤드, 트랜스미션 하우징과 같은 자동차 알루미늄 부품을 황삭 및 준정삭 직각 밀링 가공에서 우선 추천하는 제품입니다.
• M5B90 평면 밀링 공구는 광범위한 절삭 맞물림을 통해실린더 헤드, 블록, 커버 및 기타 가공물을 매우 효과적으로 정삭 가공할 수 있습니다. M5B90은 균일하지 않은 공구 마모를 방지하고 높은 이송률에서도 공구 수명을 크게 향상시킵니다.
• M5C90 공구는 M5B90을 기반으로 제작되었으며, 교환형 인서트를 스텝으로 배치하여 버, 긁힘 및 파손이 없는 절삭 공정을 보장합니다.M5C90 평면 밀링 커터가 다른 가공과 다른 점은 외경에 접선 방향으로 황삭 인서트 열이 추가된다는 점입니다.
• M5F90은 하나의 패스로 벽이 얇은 알루미늄 부품을 가공하기 위한 평면 밀링 커터이지만, 광범위한 소재 맞물림을 통해 스폿 평면 및 다양한 소재의 작업에서도 사용할 수 있습니다.

ISO N 소재

비철 소재에는 알루미늄뿐만 아니라 마그네슘, 구리 및 아연 계열 합금이 포함됩니다. 가공성은 주로 Si 함량에 따라 달라집니다. 아공정(Hypo-eutectic) 알루미늄은 Si 함량이 13% 이하인 가장 일반적인 유형입니다.

수년 동안 엔진 블록은 강도, 저비용 및 내마모성 때문에 주철 합금을 사용하여 제조되었습니다. 그러나 엔진 구조가 더욱 복잡해짐에 따라 강도와 내마모성을 향상시키고 중량을 줄이기 위해 새로운 소재가 사용되었습니다. 현재 승용차 엔진에서 가장 많이 사용되는 소재는 경량이고 주조 특성이 우수한 알루미늄 합금입니다.

주철 소재 및 주철 라이너 또는 슬리브가 있는 알루미늄 소재 실린더의 보링 가공 공구:

• B685 - 황삭부터 준정삭까지 안정적이고 생산성 높은 실린더 보링 가공
• B687 - 안정적이고 생산적인실린더 정삭 보링 가공
• B681 - 안정적이고 생산적인실린더 황삭 보링 가공
• B683 - 안정적이고 생산적인실린더 준정삭 보링 가공

일반적으로 자동차 부품은 복잡한 홀 형상이 고밀도로 적용되는 대량 생산 부품입니다. 따라서 생산성 극대화와 긴 공구 수명 그리고 궁극적으로 홀당 비용 절감을 달성하려면 최적화된 드릴링 공구를 사용해야 합니다.
알루미늄 가공을 위한 드릴링 공구/솔리드 공구:

• CoroDrill® 400은복잡한 다단챔퍼 및 반경 형태뿐 아니라 직경 3–25 mm (0.118–0.984 inch) 이상의 큰 스텝 비율을 위해 설계된 직선 플루트 드릴입니다. 이 드릴은 칩 제거, 홀 진직도 및 표면 조도 측면에서 탁월한 성능을 제공합니다.
  
• CoroDrill® 430은 코어 드릴링용 3플루트 나선형 솔리드 초경 드릴로, 기존 홀을 넓히는 데 사용합니다. 이 드릴은 까다로운 조건에서 탁월한 홀 크기 제어 능력과 우수한 진직도를 제공합니다.
  
• 전조 나사 가공은 알루미늄 엔진 부품에 선호되는 나사 가공 솔루션으로, 이 가공에는 칩이 발생하지 않는 전조 탭으로 구성된 CoroTap® 400 제품군이 우선적으로 추천됩니다.
  

알루미늄 드릴링 가공 팁

1. 버 형성과 칩 배출이 문제가 될 수 있습니다. 또한 용착 때문에 공구 수명이 짧아질 수 있습니다. 추천사항: 최상의 칩 형성을 위해서는 저이송 및 고속 가공을 사용하십시오.
2. 공구 수명이 짧아지는 것을 방지하기 위해 다양한 코팅을 테스트해 용착을 최소화해야 할 수 있습니다. 이러한 코팅에는 다이아몬드 코팅이 포함되고 일부 경우에는 (모재에 따라) 코팅을 전혀 사용하지 않습니다.
3. 기타: 고압으로 유제나 미스트 절삭유를 사용하십시오.

우주 항공 산업의 알루미늄 합금 가공

이미지: RAL90 알루미늄 커터 및 윙 리브

우주 항공 산업에서 알루미늄 가공물을 가공할 때의 핵심 요소는 안정적이고 믿을 수 있는 가공 공정과 높은 속도 및 높은 금속 제거율을 동시에 달성하는 것입니다. 우수한 가공성의 핵심은 절삭 부하를 낮춰 소비 출력과 진동 성향을 감소시키고 표면 조도 품질을 향상시키는 것입니다.
항공기에는보, 외피, 리브 등 여러 가지 유형의 알루미늄 가공물이 있습니다. 한 예로 윙 리브는 얇은 벽/바닥, 2D 포켓 같은 가공상의 어려움과 균형 잡힌 공구의 중요성을 보여줍니다. 샌드빅 코로만트는 비용 효율적인 고품질 윙 리브 가공을 위한 다양한 공구를 제공합니다.
얇은 벽 가공
얇은 벽 구획의 가공 전략은 벽의 높이와 두께에 따라 다양합니다. 패스 수는 벽 치수와 축 방향 절입 깊이에 의해 결정됩니다.
고속 가공 기법, 즉 작은 ap/ae와 높은 vc를 사용하면 공구 결합 시간이 감소해 결과적으로 충격과 편향이 줄어들기 때문에 얇은 벽의 가공이 용이해 집니다. 겹치는 패스에서는 벽 두께 대 높이가 15:1에서 30:1일 때 스텝 지지 가공을 이용합니다.
고속 라우터 RAL 90을 사용한 포켓 가공
RAL90 알루미늄 밀링 커터는 매우 높은 금속 제거율을 위해 설계되었습니다. 인서트 시트가 최적화된 견고한 커터 바디는 고속 밀링 가공에서 공정 안정성의 새로운 표준을 제시하며, 알루미늄 합금 소재 우주 항공 프레임의 중절삭 황삭에서 준정삭 포켓 가공에 이르는 작업에 이상적입니다.
더 높은 생산성을 필요로 하는 공정에서는 더 높은 스핀들 회전 속도에서 가공이 가능한 새로운 RAL90 수퍼 MRR 밀링 커터를 사용하십시오(예: 직경 50 mm 커터의 경우에 RAL90은 23500 RPM까지 사용할 수 있지만, RAL90 수퍼 MRR은 33000 RPM까지 사용 가능). 즉, 생산성이 40% 증가합니다.
솔리드 초경 공구를 사용한 알루미늄 밀링 가공
더 작은 직경이 필요한 경우에는 솔리드 초경 공구가 올바른 솔루션입니다. 교환형 커팅 헤드가 적용된 CoroMill® Plura 엔드밀과 CoroMill® 316 엔드밀은 알루미늄 밀링 가공에 최적화된 형상과 재종으로 높은 금속 제거율에서 긴 공구 수명을 보장합니다.
플루트에는 칩 배출을 위한 넓은 칩 공간이 있습니다. 뿐만 아니라, 원형의 특별한 랜드가 밀링 기계에서 공구 진동을 줄이고 치핑 문제를 최소화해 표면 조도가 탁월합니다.

알루미늄의 가공성

• 고분자 긴 칩 소재
• 합금된 경우 칩 컨트롤이 상대적으로 쉽습니다.
• 순 Al은 점착성이 있어 날카로운 절삭날과 높은 vc가 필요합니다.
• 비 절삭 저항: 350–700 N/mm
• 절삭 부하와 기계 가공에 필요한 동력이 낮습니다.
• Si 함량이 7-8% 미만이면 미립자 비코팅 초경 재종을 사용해 가공할 수 있고, Si 함량이 더 높은 알루미늄은 PCD 팁 재종을 사용해 가공할 수 있습니다.
• Si 함량이 12%를 넘는 과공융 Al은 매우 마모성이 높습니다.