스테인레스강 단조: 온도, 방법 및 결함 제어

단조 스테인레스 스틸이 다른 이유

스테인레스 강을 단조하는 것은 일반 탄소강을 단조하는 것보다 덜 관대합니다. 빠르게 일을 강화하다 , 변형에 저항하고 온도와 윤활이 제어되지 않으면 표면 손상이 발생할 수 있습니다. 오스테나이트 등급(예: 304/316)은 일반적으로 더 높은 열간 가공 온도와 더 강력한 윤활이 필요합니다. 마르텐사이트 등급(예: 410/420)은 너무 차갑게 단조하면 균열에 더 민감합니다. 석출 경화 등급(예: 17~4PH)은 후속 열처리 반응을 보존하기 위해 엄격한 열 제어가 필요합니다.

실용적인 측면에서 성공적인 단조 스테인레스 스틸은 다음과 같이 귀결됩니다. 올바른 온도 범위 유지, 스케일/취성 문제를 방지하기 위해 가열 시간 최소화, 높은 마찰에 적합한 금형 및 윤활제 사용, 왜곡 없이 특성을 얻을 수 있도록 단조 후 열처리 계획.

스테인레스 계열의 권장 단조 온도 창

균열과 과도한 프레스 톤수를 줄이는 가장 빠른 방법은 적절한 온도 범위 내에서 단조하고 스트로크 후반에 "콜드 코너"를 피하는 것입니다. 아래 범위는 널리 사용되는 상점 대상입니다. 특정 열 및 제품 형태는 밀 데이터 및 단조 시험을 기반으로 조정이 필요할 수 있습니다.

실용적인 제어 규칙: 부품 표면이 의도한 마감 온도 아래로 떨어지면 랩, 가장자리 균열 및 높은 하중의 위험이 빠르게 증가합니다. 스테인레스 스틸을 단조하는 많은 상점의 경우, 더 짧은 스트로크로 더 많은 재가열 너무 차갑게 끝나는 하나의 긴 시퀀스보다 안전합니다.

올바른 단조 방법 선택: 개방형 다이와 폐쇄형 다이

방법 선택에 따라 비용, 달성 가능한 공차 및 결함 위험이 변경됩니다. 스테인리스강 단조는 일반적으로 형상이 복잡한 경우 폐쇄 다이 제어의 이점을 누리지만, 곡물 흐름 방향이 주요 설계 레버인 대형 빌렛 및 단순한 형상에는 개방형 다이가 우수한 경우가 많습니다.

개방형 단조: 입자 흐름과 감소가 목표인 경우에 가장 적합

• 후속 가공이 예상되는 샤프트, 링, 블록 및 프리폼에 사용됩니다.
• 복잡한 인상 다이보다 랩이 갇힐 위험이 적고 더 높은 누적 감소가 가능합니다.
• 프로세스 활용: 바이트 크기 및 회전 순서를 제어하면 내부 건전성을 실질적으로 향상시킬 수 있습니다.

폐쇄형 단조: 반복성과 거의 순 모양이 중요한 경우에 가장 적합

• 플랜지, 피팅, 브래킷 및 안전이 중요한 네트에 가까운 형상에 사용됩니다.
• 스테인레스 마찰이 발생할 수 있으므로 견고한 윤활이 필요합니다. 다이 채우기 문제 그리고 표면 찢어짐.
• 다이 반경과 드래프트 각도는 큰 영향을 미칩니다. 탄소강에서 작동하는 작은 반경은 스테인리스의 랩을 촉진할 수 있습니다.

스테인레스용 다이 설계 및 윤활: 결함을 줄이는 방법

스테인레스 스틸을 단조하는 데는 더 높은 유동 응력과 마찰이 수반되기 때문에 사소해 보이는 다이 세부 사항이 깨끗한 표면을 얻을지 또는 반복되는 랩과 접힘을 얻을지 여부를 결정하는 경우가 많습니다. 두 가지 레버가 지배적입니다. 넉넉한 금속 흐름 경로(반경, 전이, 드래프트)와 다이/부품 인터페이스에서 전단을 줄이면서 열에 견디는 윤활제입니다.

일반적으로 효과가 있는 다이 기하학 규칙

• 랩을 생성하는 급격한 흐름 역전을 방지하려면 가능한 경우 코너 반경을 늘리십시오.
• 일관된 구배 각도를 사용하여 배출을 지원하고 표면 끌림을 줄입니다.
• 분할선으로 접히는 "배압"을 방지하기 위해 플래시 및 홈통 용량을 설계합니다.

윤활 및 전달 관행

많은 스테인리스 응용 분야에서 윤활은 선택 사항이 아닙니다. 이는 충진, 다이 마모 및 표면 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다. 상점에서는 일반적으로 열간 단조에 흑연 기반 또는 특수 고온 윤활제를 사용합니다. 운영상 핵심은 일관성입니다. 동일한 다이 온도 대역에서 제어된 스프레이 패턴으로 동일한 양을 적용합니다. 변동성은 결함률의 변동이 되기 때문입니다.

유용한 지표: 다이 수명이 급격히 떨어지거나 표면에 끌림 자국이 나타나면 유효 마찰이 너무 높은 것입니다. 마찰을 줄이면 필요한 성형 하중을 낮출 수 있습니다. 두 자릿수 백분율 어려운 채우기에서 공구 수명과 치수 반복성이 모두 향상됩니다.

스테인레스강 단조의 일반적인 결함 제어

단조 스테인리스의 결함은 종종 세 가지 근본 원인, 즉 범위를 벗어나는 온도, 강제로 반전되거나 접히는 금속 흐름, 균열이 시작되는 지점을 만드는 표면 조건 중 하나로 거슬러 올라갑니다. 아래 표는 일반적인 결함과 실행 가능한 컨트롤을 연결합니다.

실제 예: 316 스테인리스 플랜지가 분할선에서 반복적으로 랩을 표시하는 경우 매장에서는 플래시 홈통 용량을 늘리고 최종 인상 히트가 위에서 발생하도록 하여 개선되는 경우가 많습니다. ~900~950°C 조각이 조작기에서 냉각된 후에 강제로 채우기보다는

프레스 부하, 감소 계획 및 가공 강화

스테인리스강을 단조하는 경우에는 더 높은 열간 강도와 마찰로 인해 동일한 형상에서 탄소강보다 훨씬 더 높은 성형 하중이 필요할 수 있습니다. 가공 경화는 또 다른 제약을 추가합니다. 변형이 진행됨에 따라 특히 오스테나이트 등급에서 흐름에 대한 겉보기 저항이 증가합니다.

정지 및 균열을 방지하기 위해 감소를 계획하는 방법

• 한 번의 인상에 전체 채우기를 강요하는 대신 단계적 변형(가장자리/블로커/피니셔)을 사용합니다.
• 부품이 빠르게 냉각되는 경우 가열 사이의 "공기 시간"을 줄이십시오. 전송 지연으로 인해 온도 마진이 사라질 수 있습니다.
• 긴 시퀀스의 경우 재가열을 계획하세요. 재가열 사이클은 종종 더 저렴합니다. 스크랩, 다이 손상 또는 프레스 과부하보다.

경험상 생산 안정성을 위한 최소 마감 온도, 최대 이동 시간 및 열당 최대 허용 히트에 대한 공정 한계를 설정하십시오. 이를 간단한 제어 차트로 캡처하면 "작업자 느낌"만 이용하는 것보다 더 효과적으로 반복 결함을 줄이는 경우가 많습니다.

특성을 보존하는 단조 후 열처리 경로

스테인레스강 단조에서는 단조 작업과 열처리가 단일 시스템입니다. 단조가 잘되는 동일한 부품이라도 열처리가 등급군 및 최종 용도에 맞게 조정되지 않으면 성능 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다.

학년별 공통, 실무 진로

• 오스테나이트(304/316): 내식성과 연성이 중요한 경우 용액 어닐링 및 담금질; 탄화물 석출을 촉진하는 온도 범위에서 시간을 제어하여 민감화를 방지합니다.
• 마르텐사이트(410/420): 강도와 마모를 위해 경화 및 템퍼링; 왜곡을 제한하기 위해 담금질 심각도를 관리한 다음 안정화를 위해 성질을 조정합니다.
• 17-4PH: 필요에 따라 용액 처리한 후 목표 강도까지 숙성합니다. 일관된 사전 단조 열 이력은 예측 가능한 노화 반응을 지원합니다.

치수 안정성이 중요한 경우 열처리 치구 및 가공 여유를 조기에 계획하십시오. 특히 프로토타입에서 생산으로 이동할 때 가공 재고를 조금만 늘리면 왜곡을 방지하는 비용 효율적인 방법이 될 수 있습니다.

수율을 향상시키는 품질 검사 및 문서화

스테인레스강 단조의 수율 향상은 일반적으로 영웅적인 문제 해결이 아닌 엄격한 제어를 통해 이루어집니다. 간단한 문서로도 반복되는 폐기의 실제 원인을 밝힐 수 있습니다.

표준화를 위한 고가치 검사

• 용광로 출구와 최종 충전 전의 빌렛 온도를 기록합니다. 최소 마감 온도 제한을 시행합니다.
• 교대 근무 중에 표면 찢어짐이나 언더필이 변동하는 경우 다이 온도 대역을 추적하십시오.
• 적절한 경우 NDT를 사용하고(예: 표면 파손 결함에는 염료 침투제, 내부 무결성에는 UT) 결과를 열/이동 매개변수에 다시 연결합니다.

많은 단조 라인의 실용적인 KPI는 결함 유형별 폐기율입니다. 랩, 균열 및 언더필을 분리하고 추세를 파악하면 프로세스 변경 사항을 측정할 수 있으며 일시적인 개선이 아닌 지속적인 개선이 가능합니다.