KR20080106099A - 분단가공, 홈가공 및 나사가공용 초경합금 인서트 - Google Patents

분단가공, 홈가공 및 나사가공용 초경합금 인서트 Download PDF

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KR20080106099A
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Abstract

본 발명의 기재 및 피복을 포함하는 강 및 스테인리스 강의 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트에 관한 것이다. 기재는 WC, 7.5 ~ 10.5 wt% Co, 0.7 ~ 1.1 wt% Cr, 및 100 ~ 300 ppm Ti 를 포함한다. Ti는 0.8 이상의 Ti/Ta 중량비로 Ta에 의해 부분적으로 대체될 수 있다. 피복은 Al/Ti 비가 다른 두 개의 (Ti, Al)N 층을 포함하며, 그 중 한 층은 y = 0.4 ~ 0.67이고 두께가 0.3 ~ 2.5 ㎛인 AlyTi1 - yN 내층이고, 다른 한 층은 w = 0.15 ~ 0.35이고 두께가 0.5 ~ 5.0 ㎛인 AlwTi1 - wN 외층이다.

Description

분단가공, 홈가공 및 나사가공용 초경합금 인서트{CEMENTED CARBIDE INSERT FOR PARTING, GROOVING AND THREADING}
본 발명은 특히, 습식 조건 하에서, 강, 스테인리스 강, 및 내열성 초합금 (HRSA) 의 분단가공, 홈가공 및 나사가공에 유용한 피복된 절삭 공구 인서트에 관한 것이다. 다층 PVD 피복은 내플랭크마모성을 크게 향상시키고, 고크롬 (high chromium) 미립 기재는 소성 변형에 대한 우수한 저항성을 제공한다.
강, 스테인리스 강, 및 HRSA와 같은 아주 다양한 가공 재료에서 분단가공, 홈가공 및 나사가공을 위한 피복된 절삭 공구 인서트는 다음과 같은 특성을 구비해야 한다.
1. 절삭 과정은 나사가공의 경우 인서트의 절삭 날 (특히, 노우즈 영역) 에서 고온을 발생시키므로 소성 변형에 대한 높은 저항성이 있어야 한다.
2. 빠르게 성장하는 플랭크 마모를 피하기 위하여, 절삭 마모 (abrasive wear) 에 대한 우수한 저항성이 있어야 한다.
3. 응착 마모에 대한 저항성이 우수하며, 기재와 피복 사이의 부착력이 매우 우수해야 한다. 특히 스테인리스 강으로부터 배출된 칩은 인서트 표면에 용접 되는 경향이 상당히 있다.
4. 파손 및 칩핑을 피하기 위하여 날 선의 인성이 우수해야 한다.
5. 특히, 중심에 대해 절삭하는 경우 벌크 파손을 피하기 위해 벌크 인성이 우수해야 한다.
US 6,261,673 에는 강 또는 스테인리스 강의 튜브 (tube) 또는 바 (bar) 와 같은 강 요소의 홈가공 또는 분단가공에 유용한 피복된 초경합금 인서트가 개시되어 있다. 이 인서트는 W가 높게 합금화된 Co 바인더상, 그리고 주상 입자를 가진 TiCxNyOz의 내층, 그 다음의 미립의 κ-Al2O3 층 및 TiN의 상층을 포함하는 비교적 얇은 피복을 구비하는 WC-Co 계 초경합금 기재를 특징으로 한다.
US 6,342,291 에는 강 또는 스테인리스 강의 튜브 또는 바와 같은 강 요소의 홈가공 또는 분단가공에 유용한 피복된 절삭공구가 개시되어 있다. 이 인서트는 W가 높게 합금화된 Co 바인더상, 및 반복해서 변하는 Ti/Al 비를 갖는 조성 (TixAl1-x)N 의 하위층의 다층 구조를 포함하는 경질의 내마모성 피복을 구비하는 WC-Co 계 초경합금 기재를 특징으로 한다.
EP-A-1798310 에는 기재 및 피복을 포함하는 스테인리스 강 및 내열성 초합금의 분단가공 및 홈가공을 위한 절삭 인서트가 개시되어 있다. 기재는 5 ~ 7 wt% Co, 0.15 ~ 0.60 wt% TaC, 0.10 ~ 0.50 wt% NbC 및 잔부로 WC를 포함한다. 피복은 x = 0.6 ~ 0.67인 균질한 AlxTi1 - xN 층으로 이루어지며, 1 ㎛ ~ 3.8 ㎛ 의 두께를 갖는다.
본 발명의 목적은 습식 조건 하에서, 강, 스테인리스 강, 및 HRSA 의 분단가공, 홈가공 및 나사가공에 유용한 절삭 공구 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소성 변형에 대한 개선된 저항성과 내마모성을 갖는 절삭공구 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소성 변형에 대한 개선된 저항성이 날 선의 인성을 줄이지 않으면서 얻어지는 절삭공구를 제공하는 것이다.
현재, 습식 조건 하에서, 강, 스테인리스 강, 및 HRSA 의 분단가공, 홈가공 및 나사가공을 실시하는 경우, 고 크롬의 미립 기재와 함께 다층 (Ti,Al)N PVD 피복은 소성 변형에 대한 우수한 저항성, 우수한 내마모성 및 충분한 날 선 인성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 초경합금 기재 및 피복으로 이루어지는 피복된 절삭공구 인서트에 관한 것이다. 이 초경합금 기재는 WC, 7.5 ~ 10.5 wt% Co, 바람직하게는 8.0 ~ 10.0 wt% Co, 가장 바람직하게는 8.5 ~ 9.5 wt% Co, 및 0.7 ~ 1.1 wt% Cr, 바람직하게는 0.8 ~ 1.0 wt% Cr 을 포함한다. 이 초경합금은 100 ~ 300 ppm Ti, 바람직하게는 150 ~ 275 ppm Ti, 가장 바람직하게는 200 ~ 260 ppm Ti 를 더 포함한다. 다른 실시예에서 Ti 의 일부는 0.8 이상, 바람직하게는 1.7 이하, 가장 바람직하게는 1.2 ~ 1.5 의 Ti/Ta 중량비로 Ta 로 대체된다.
바인더상은 바인더상의 자기적 특성에 영향을 미치는 W 및 Cr 으로 합금화되며, 따라서 다음과 같이 정의되는 CW_Cr 비와 관련될 수 있다.
CW_Cr 비 = (마그네틱% Co + 1.13*wt% Cr) / wt% Co
여기에서, 마그네틱% Co 는 마그네틱 Co의 중량% 이며, wt% Cr 는 초경합금 내의 Cr의 중량% 이며, wt% Co 는 초경합금 내의 Co의 중량% 이다.
초경합금의 CW_Cr 비가 0.77 ~ 0.97, 바람직하게는 0.80 ~ 0.94, 가장 바람직하게는 0.82 ~ 0.92, 그리고 그 보자력이 21 ~ 27 kA/m, 바람직하게는 22 ~ 26 kA/m 인 경우, 개선된 절삭 성능이 얻어진다는 것이 발견되었다.
소결체는 에타상, MX 또는 M7X3, M3X2 (여기서, M = (Ti + Ta + Co + Cr + W), X = C 또는 N) 와 같은 추가적인 상 또는 상들의 소량의 석출물을 함유할 수 있으며, 악영향 없이 최대 0.5 vol%의 부피 분율이 허용된다.
피복은 Al/Ti 비가 다른 두 개의 (Ti, Al)N 층을 포함한다. 내층은 외층보다 높은 Al/Ti 비를 갖는다. 내층은 y = 0.4 ~ 0.67, 바람직하게는 0.45 ~ 0.60 을 갖는 AlyTi1 - yN 층으로 이루어진다. 내층의 피복 두께는 0.3 ~ 2.5 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 2.0 ㎛ 이다. 바람직한 일 실시예에서, 내층은 z = 0.55 ~ 0.70, 바람직하게는 z = 0.6 ~ 0.67, 그리고 v = 0.35 ~ 0.53, 바람직하게는 v = 0.40 ~ 0.50 인, AlzTi1 - zN 및 AlvTi1 - vN 의 교대 층으로 이루어진 비주기적인 라멜라 (lamella) 피복이다. 각각의 개별적인 층의 피복 두께는 0.1 ~ 20 ㎚, 바람직하게는 1 ~ 10 ㎚ 이다. 외층은 w = 0.15 ~ 0.35, 바람직하게는 w = 0.20 ~ 0.30 을 갖는 AlwTi1 - wN 층으로 이루어진다. 외층의 피복 두께는 0.5 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 1.0 ~ 4.0 ㎛ 이다. 바람직한 일 실시예에서, 외층은 m = 0 ~ 0.2, 바람직하게는 m = 0 ~ 0.1, n = 0.35 ~ 0.53, 바람직하게는 n = 0.40 ~ 0.50, 그리고 k = 0.55 ~ 0.70, 바람직하게는 k = 0.6 ~ 0.67 인, AlmTi1 -mN, AlnTi1 - nN 및 AlkTi1 - kN 의 교대 층을 갖는 비주기적인 라멜라 피복으로 이루어진다. 각각의 개별적인 층의 피복 두께는 0.1 ~ 20 ㎚, 바람직하게는 1 ~ 10 ㎚ 이다. 피복의 총 두께는 0.8 ~ 7.5 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 6.0 ㎛ 이다. 개별적인 층들의 두께는 절삭날의 0.2 ㎜ 아래의 플랭크면에서 측정된다.
바람직한 일 실시예에서, 피복은 두께가 0.05 ~ 0.2 ㎛, 바람직하게는 0.1 ~ 0.2 ㎛ 인 최내측 부착층을 갖는다.
일 실시예에서, 피복은 색채를 띠기 위해 TiN 상층을 갖는다. TiN 상층의 두께는 0.1 ~ 1 ㎛, 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 ㎛ 이다.
다른 실시예에서, 피복은 색채를 띠기 위해, p = 0.05 ~ 0.67인 AlpTi1 - pN 상층을 갖는다. AlpTi1 - pN 상층의 두께는 0.2 ~ 1 ㎛, 바람직하게는 0.2 ~ 0.4 ㎛ 이다.
본 발명은 또한 초경합금 기재 및 피복을 포함하는 피복된 절삭공구 인서트의 제조 방법에 관한 것이다. 이 초경합금 기재는 분쇄, 가압 및 소결과 같은 통상의 분말 야금학적 기술을 사용하여 제조된다. 초경합금 기재는 바람직하게 는, WC, 7.5 ~ 10.5 wt% Co, 바람직하게는 8.0 ~ 10.0 wt% Co, 가장 바람직하게는 8.5 ~ 9.5 wt% Co, 및 0.7 ~ 1.1 wt% Cr, 바람직하게는 0.8 ~ 1.0 wt% Cr 을 포함한다. 일 실시예에서, 이 초경합금은 100 ~ 300 ppm Ti, 바람직하게는 150 ~ 275 ppm Ti, 가장 바람직하게는 200 ~ 260 ppm Ti 를 더 포함한다. 다른 실시예에서 Ti 의 일부는 0.8 이상, 바람직하게는 1.7 이하, 가장 바람직하게는 1.2 ~ 1.5 의 Ti/Ta 중량비로 Ta 로 대체되며, TaC, (Ta,W)C, TiC, (Ti,W)C, 및/또는 (Ti,Ta,W)C 또는 이들의 조합물로서 첨가된다. 1410 ℃ 에서 1 시간 동안 진공 상태에서 소결한 후, 보자력은 21 ~ 27 kA/m, 바람직하게는 22 ~ 26 kA/m 이다.
CW_Cr 비는 0.77 ~ 0.097, 바람직하게는 0.80 ~ 0.94, 가장 바람직하게는 0.82 ~ 0.92 이며, 그리고 분말 혼합물에 카본 블랙 또는 텅스텐 분말를 적절한 양으로 추가하여 조정된다.
통상적인 소결 후 처리 후, Al/Ti 비가 다른 두 개의 (Ti, Al)N 층으로 이루어지는 피복이 음극 아크 증발법 (cathodic arc evaporation) 또는 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다. 내층은 외층보다 높은 Al/Ti 비를 갖는다. 내층은 y = 0.4 ~ 0.67, 바람직하게는 0.45 ~ 0.60 을 갖는 AlyTi1 - yN 층으로 이루어진다. 내층의 피복 두께는 0.3 ~ 2.5 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 2.0 ㎛ 이다. 바람직한 일 실시예에서, 내층은 z = 0.55 ~ 0.70, 바람직하게는 z = 0.6 ~ 0.67, 그리고 v = 0.35 ~ 0.53, 바람직하게는 v = 0.40 ~ 0.50 인, AlzTi1 - zN 및 AlvTi1 - vN 의 교대 층으로 이루어진 비주기적인 라멜라 피복이다. 각각의 개별적인 층의 피복 두께는 0.1 ~ 20 ㎚, 바람직하게는 1 ~ 10 ㎚ 이다. 외층은 w = 0.15 ~ 0.35, 바람직하게는 w = 0.20 ~ 0.30 을 갖는 AlwTi1 - wN 층으로 이루어진다. 외층의 피복 두께는 0.5 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 1.0 ~ 4.0 ㎛ 이다. 바람직한 일 실시예에서, 외층은 m = 0 ~ 0.2, 바람직하게는 m = 0 ~ 0.1, n = 0.35 ~ 0.53, 바람직하게는 n = 0.40 ~ 0.50, 그리고 k = 0.55 ~ 0.70, 바람직하게는 k = 0.6 ~ 0.67 인, AlmTi1 -mN, AlnTi1 - nN 및 AlkTi1 - kN 의 교대 층을 갖는 비주기적인 라멜라 피복으로 이루어진다. 각각의 개별적인 층의 피복 두께는 0.1 ~ 20 ㎚, 바람직하게는 1 ~ 10 ㎚ 이다. 피복의 총 두께는 0.8 ~ 7.5 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 6.0 ㎛ 이다.
본 발명은 또한, 습식 조건 하에서, 강 및 스테인리스 강을 30 ~ 400 m/min 의 절삭 속도와 0.05 ~ 0.6 mm/rev 의 이송량으로, 그리고 HRSA을 15 ~ 100 m/min 의 절삭 속도와 0.02 ~ 0.3 mm/rev 의 이송량으로 분단가공, 홈가공 및 나사가공하기 위한 상기에 따르는 인서트의 사용에 관한 것이다.
예 1 (본 발명)
A1. 다층 (Ti,Al)N 피복이 음극 아크 증발법에 의해 초경합금재 절삭 인서트에 증착되었으며, 이 초경합금은 조성이 9 wt% Co, 0.9 wt% Cr, 230 ppm Ti 및 잔부로서 WC인 조성을 가지며, 약 0.8 ㎛의 평균 입도에 대응하는 23.6 kA/m 의 보자력, 및 0.95 의 CW_Cr 비에 대응하는 6.7의 마그네틱 Co 함량을 가졌다. 이 피 복은 Ti 및 TiAl 금속 원료의 아크 증발을 이용하여 증착되었다. TiN 부착층은 혼합된 Ar 및 N2 분위기에서 Ti 금속 원료를 이용하여 증착되었다. TiN 부착층의 피복 두께는 0.15 ㎛ 이었다. 제 2 층은 Al0 .67Ti0 .33 및 Al0 .50Ti0 .50 합금을 포함하는 타겟을 사용하여 N2 분위기에서 증착되었다. 비주기적인 라멜라 구조는 증착 챔버 내에서 인서트의 3 중 회전 (3-fold roation) 에 의해 얻어졌다. 제 2 층의 두께는 1.6 ㎛ 이었다. 평균 조성은 Al0 .54Ti0 .46N 으로, SEM-EDS 에 의해 측정되었다. 제 2 층의 개별적인 라멜라 층의 평균 두께는 8 ㎚ 로, 투과전자현미경 (TEM) 에 의해 측정되었다. 제 3 외층은 Ti, Al0 .67Ti0 .33 및 Al0 .50Ti0 .50 합금으로 이루어진 타겟을 사용하여 N2 분위기에서 증착되었다. 비주기적인 라멜라 구조는 증착 챔버 내에서 인서트의 3 중 회전 (3-fold roation) 에 의해 얻어졌다. 제 3 층의 두께는 2.6 ㎛ 이었다. 제 3 층의 평균 조성은 Al0 .24Ti0 .76N 으로, SEM-EDS에 의해 측정되었다. 제 3 층의 개별적인 라멜라 층의 평균 두께는 11 ㎚ 로, 투과전자현미경 (TEM) 에 의해 측정되었다. 형성된 피복의 총 두께는 4.4 ㎛ 이었다.
A2. A1 에서와 동일한 피복이 9 wt% Co, 0.9 wt% Cr, 130 ppm Ti, 100 ppm Ta 및 잔부로서 WC를 갖는 초경합금에 증착되었다.
예 2 (종래 기술)
B. 10 wt% Co, 0.39 wt% Cr 및 잔부로서 WC를 가지며, 0.9 ㎛의 입도에 대응 하는 20 kA/m 의 보자력 및 0.89 의 CW_Cr 비, 그리고 1600 HV3 의 경도를 갖는 초경합금 기재로 이루어진 초경합금 홈가공 인서트가 균질한 Al0 .5Ti0 .5N 층 및 TiN 층과 Al0 .5Ti0 .5N 층이 교대 층을 갖는 라멜라 층을 순서대로 구비하는 4.4 ㎛의 PVD (Ti, Al)N 다층으로 피복되었다. 이 순서를 12회 반복하였다. 균질한 Al0 .5Ti0 .5N 층의 두께는 0.1 ~ 0.2 ㎛ 이었으며, 라멜라 층의 두께는 0.1 ~ 0.2 ㎛ 였다. 라멜라 층의 개별적인 TiN 또는 Al0 .5Ti0 .5N 층의 두께는 각각 0.1 ~ 20 nm 였다. SEM-EDS로 측정된 다층의 평균 조성은 Al0 .2Ti0 .8N 이었다.
예 3
인서트 A1 및 B 가 급랭 (quenching) 되고 템퍼링 (tempering) 된 강 요소의 홈가공 및 선삭가공에서 시험되었다. 제 1 작업은 46 mm 외경으로부터 2 mm 깊이의 홈을 가공하고, 바를 따라 20 mm 선삭한 후, 직경이 10.2 mm 가 되도록 다시 홈가공 및 선삭가공되었다.
작업: 홈가공 및 선삭가공
재료: AISI 4340 (SS 2541-03)
인서트형: N123G2-0300-0003-TF
절삭 속도: 220 m/min
홈가공 이송량: 0.15 mm/r
선삭가공 이송량: 0.13 mm/r
요소당 시간: 28 초
냉각제 있음
결과:
완성된 요소의 개수 (개) 공구 수명 (분)
그레이드 A1 (본 발명) 86.7 40.5 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 46.7 21.8 (절삭)
예 4
인서트 A1 및 B 가 급랭되고 템퍼링된 강의 홈가공에서 시험되었다. 홈의 외경 (Do) 은 178 mm, 내경 (Di) 은 172 mm, 그리고 홈의 폭은 3 mm 였다.
작업: 홈가공
재료: AISI 4340 (SS 2541-03)
인서트형: N123G2-0300-0003-TF
절삭 속도: 210 m/min
홈가공 이송량: 0.12 mm/r
절삭 깊이: 3 mm
싸이클 당 시간: 3 분 (1 싸이클은 30 개의 홈)
냉각제 있음
결과: 0.2 mm 의 소정의 플랭크 마모에서 공구 수명
그레이드 A1 은 21.3 싸이클 사용되었고, 총 절삭 시간은 63.9 분이었다.
인서트 B 의 공구 수명은 11.3 싸이클이었고, 33.9 분에서 완료되었다.
예 5
인서트 A1 및 B 가 오스테나이트 스테인리스 강 요소의 홈가공 및 선삭가공에서 시험되었다. 제 1 작업은 45 mm 외경으로부터 2 mm 깊이의 홈을 내고, 바를 따라 20 mm 선삭한 후, 직경이 10.2 mm 가 되도록 다시 홈가공 및 선삭가공되었다.
작업: 홈가공 및 선삭가공
재료: SANMAC 316L
인서트형: N123H2-0400-0008-TM
절삭 속도: 180 m/min
홈가공 이송량: 0.15 mm/r
선삭가공 이송량: 0.15 mm/r
요소당 시간: 27 초
냉각제 있음
결과:
완성된 요소의 개수 (개) 공구 수명 (분)
그레이드 A1 (본 발명) 70 31.5 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 51 23.3 (절삭)
예 6
인서트 A1 및 B 가 외경 (Do) 이 159 mm, 내경 (Di) 이 140 mm, 그리고 폭이 9.5 mm 인 강의 홈가공에서 시험되었다.
작업: 홈가공
재료: SN2039
인서트형: N123L2-0800-RM
절삭 속도: 150 ~ 130 m/min
이송량: 0.3 mm/r
요소당 시간: 90 초
냉각제 있음
결과:
완성된 요소의 개수 (개) 공구 수명 (분)
그레이드 A1 (본 발명) 71 106.5 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 34 51 (절삭)
예 7
인서트 A1 및 B 가 경도가 190 ~ 250 HB인, M24 X 1,5 길이 24 mm 의 강 C40 의 내부 나사가공에서 시험되었다.
작업: 내부 나사가공
재료: C40
인서트형: R166.OL-16MM01-150
절삭 속도: 115 m/min
패스 수: 7/나사
냉각제 있음
결과:
나사의 개수 (개)
그레이드 A1 (본 발명) 580
그레이드 B (종래 기술) 430
예 8
인서트 A2 및 B 가 177.9 mm 의 외경 (Do) 으로부터 165.8 mm 의 내경 (Di) 까지 강의 홈가공에서 시험되었다. 홈의 폭은 12.45 mm 였다.
작업: 홈가공
재료: 16MnCr5
인서트형: N123H2-0400-0004-TF
절삭 속도: 255 m/min
이송량: 0.15 mm/r
요소당 시간: 17 초
냉각제 있음
결과:
소정의 표면 마무리시 요소의 개수 (개) 소정의 표면 마무리시 공구 수명 (분)
그레이드 A2 (본 발명) 107 30.3 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 75 21.3 (절삭)
예 9
인서트 A2 및 B 가 20 mm 의 외경 (Do) 에서 중심까지, 강 바의 분단가공에서 시험되었다.
작업: 분단가공
재료: 42CrMo4 (경도 320 HB)
인서트형: N123G2-0300-0002-CM
절삭 속도: 100 ~ 0 m/min
이송량: 0.15 mm/r (직경 3 mm 부터 이송량은 0.05 mm/r)
요소당 시간: 4 초
냉각제 있음
결과:
요소의 개수 (개) 공구 수명 (분)
그레이드 A2 (본 발명) 6200 413 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 3600 240 (절삭)
예 10
인서트 A2 및 B 가 36 mm 의 외경 (Do) 에서 17 mm 의 내경 (Di) 까지 강 튜브의 분단가공에서 시험되었다.
작업: 튜브의 분단가공
재료: 42CD4 (경도 300 HB)
인서트형: N123G2-0300-0003-CR
절삭 속도: 150 m/min
이송량: 0.1 mm/r
요소당 시간: 3.2 초
냉각제 있음
결과:
요소의 개수 (개) 공구 수명 (분)
그레이드 A2 (본 발명) 1159 61.8 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 754 40.2 (절삭)
예 11
인서트 A2 및 B 가 120 mm 의 외경 (Do) 에서 115 mm 의 내경 (Di) 까지 강 튜브의 분단가공에서 시험되었다.
작업: 튜브의 분단가공
재료: SAE1010 (경도 110 HB)
인서트형: N123G2-0300-0003-CR
절삭 속도: 226 m/min ~ 216 m/min
이송량: 0.15 mm/r
요소당 시간: 1.67 초
냉각제 있음
결과:
요소의 개수 (개) 공구 수명 (분)
그레이드 A2 (본 발명) 700 19 (절삭)
그레이드 B (종래 기술) 580 16 (절삭)
예 12
인서트 A2 및 B 가 20 mm 의 인코넬 (Inconel) 핀의 분단가공에서 시험되었 다.
작업: 핀의 분단가공
재료: 인코넬 718
인서트형: N123G2-0300-0002-CM
절삭 속도: 20 m/min
이송량: 0.07 ~ 0.03 mm/r
냉각제 있음
결과:
요소의 개수 (개)
그레이드 A2 (본 발명) 100 (핀)
그레이드 B (종래 기술) 85 (핀)

Claims (26)

  1. 기재 및 피복을 포함하는 강 및 스테인리스 강의 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트에 있어서,
    상기 기재는 WC, 7.5 ~ 10.5 wt% Co, 0.7 ~ 1.1 wt% Cr, 및 100 ~ 300 ppm Ti 를 포함하며, 0.77 ~ 0.97의 CW_Cr 비 및 21 ~ 27 kA/m 의 보자력을 가지며, 상기 CW_Cr 비는 다음과 같이 규정되고,
    CW_Cr 비 = (마그네틱% Co + 1.13*wt% Cr) / wt% Co
    여기에서, 마그네틱% Co는 자성 Co의 중량% 이며, wt% Cr은 초경합금 내의 Cr의 중량% 이며, wt% Co는 초경합금 내의 Co의 중량% 이고,
    피복은 Al/Ti 비가 다른 두 개의 (Ti, Al)N 층을 포함하며, 그 중 한 층은 y = 0.4 ~ 0.67이고 두께가 0.3 ~ 2.5 ㎛인 AlyTi1 - yN 내층이고, 다른 한 층은 w = 0.15 ~ 0.35이고 두께가 0.5 ~ 5.0 ㎛인 AlwTi1 - wN 외층인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기재는 8.5 ~ 9.5 wt% Co를 포함하는 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기재는 0.8 ~ 1.0 wt% Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 200 ~ 260 ppm Ti를 포함하는 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 0.82 ~ 0.92의 CW_Cr 비 및 22 ~ 26 kA/m의 보자력을 갖는 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, y = 0.45 ~ 0.60 및 w = 0.20 ~ 0.30인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AlyTi1 - yN 내층의 두께는 0.5 ~ 2.0 ㎛이고, 상기 AlwTi1 - wN 외층의 두께는 1.0 ~ 4.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재의 Ti는 0.8 이상 1.7 이하의 Ti/Ta 중량비로 Ta에 의해 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내층은 z = 0.55 ~ 0.70, v = 0.35 ~ 0.53 인 AlzTi1 - zN 및 AlvTi1 - vN 의 교대 층으로 이루어진 비주기적인 라멜라 피복이며, 각각의 개별적인 층의 두께는 0.1 ~ 20 ㎚이고, 그리고/또는
    상기 외층은 m = 0 ~ 0.2, n = 0.35 ~ 0.53, k = 0.55 ~ 0.70인, AlmTi1 -mN, AlnTi1-nN 및 AlkTi1 - kN 의 교대 층을 갖는 비주기적인 라멜라 피복이며, 각각의 개별적인 층의 두께는 0.1 ~ 20 ㎚인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  10. 제 9 항에 있어서, z = 0.6 ~ 0.67 그리고 v = 0.40 ~ 0.50인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, m = 0 ~ 0.1, n = 0.40 ~ 0.50, 그리고 k = 0.6 ~ 0.67인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내층 및 상기 외층은 모두 비주기적인 라멜라 피복으로 이루어지며, 각각의 개별적인 층의 두께는 1 ~ 10 ㎚인 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  13. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 두께가 0.05 ~ 0.2 ㎛인 TiN으로 이루어지는 최내측 부착층을 갖는 것을 특징으로 하는 분단가공, 홈가공, 및 나사가공용 절삭 공구 인서트.
  14. 초경합금 기재 및 피복을 포함하는 피복된 절삭공구 인서트의 제조 방법에 있어서,
    - WC, 7.5 ~ 10.5 wt% Co, 0.7 ~ 1.1 wt% Cr, 및 100 ~ 300 ppm Ti를 포함하며, 0.77 ~ 0.97의 CW_Cr 비 및 21 ~ 27 kA/m의 보자력을 가지는 기재를 분쇄, 가압 및 소결과 같은 통상의 분말 야금학적 기술을 사용하여 제조하는 단계로서, 상기 CW_Cr 비는 다음과 같이 규정되고,
    CW_Cr 비 = (마그네틱% Co + 1.13*wt% Cr) / wt% Co
    여기에서, 마그네틱% Co는 마그네틱 Co의 중량% 이며, wt% Cr는 초경합금 내의 Cr의 중량% 이며, wt% Co는 초경합금 내의 Co의 중량% 인 단계, 그리고
    Al/Ti 비가 다른 두 개의 (Ti, Al)N 층을 포함하며, 그 중 한 층은 y = 0.4 ~ 0.67이고 두께가 0.3 ~ 2.5 ㎛인 AlyTi1 - yN 내층이고, 다른 한 층은 w = 0.15 ~ 0.35이고 두께가 0.5 ~ 5.0 ㎛인 AlwTi1 - wN 외층인 피복을, 음극 아크 증발법 또는 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 기재는 8.5 ~ 9.5 wt% Co를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 기재는 0.8 ~ 1.0 wt% Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 200 ~ 260 ppm Ti를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 0.82 ~ 0.92의 CW_Cr 비 및 22 ~ 26 kA/m 의 보자력을 갖는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AlyTi1 - yN 내층에 대해 y = 0.45 ~ 0.60이고, 그리고 상기 AlwTi1 - wN 외층에 대해 w = 0.20 ~ 0.30인 것 을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AlyTi1 - yN 내층의 두께는 0.5 ~ 2.0 ㎛이고, 상기 AlwTi1 - wN 외층의 두께는 1.0 ~ 4.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재의 Ti 는 0.8 이상 1.7 이하의 Ti/Ta 중량비로 Ta 에 의해 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  22. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내층은 z = 0.55 ~ 0.70, v = 0.35 ~ 0.53 인 AlzTi1 - zN 및 AlvTi1 - vN 의 교대 층으로 이루어진 비주기적인 라멜라 피복이며, 각각의 개별적인 층의 두께는 0.1 ~ 20 ㎚ 이고, 그리고/또는
    상기 외층은 m = 0 ~ 0.2, n = 0.35 ~ 0.53, k = 0.55 ~ 0.70인 AlmTi1 -mN, AlnTi1-nN 및 AlkTi1 - kN 의 교대 층을 갖는 비주기적인 라멜라 피복이며, 각각의 개별적인 층의 두께는 0.1 ~ 20 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, z = 0.6 ~ 0.67 그리고 v = 0.40 ~ 0.50 인 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  24. 제 21항 또는 제 22 항에 있어서, m = 0 ~ 0.1, n = 0.40 ~ 0.50, 그리고 k = 0.6 ~ 0.67 인 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  25. 습식 조건 하에서, 30 ~ 400 m/min 의 절삭 속도 및 0.05 ~ 0.6 ㎜/rev 의 이송량으로 강 및 스테인리스 강의 분단가공, 홈가공 및 나사가공을 위한, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 인서트의 용도.
  26. 습식 조건 하에서, 15 ~ 100 m/min 의 절삭 속도 및 0.02 ~ 0.3 ㎜/rev 의 이송량으로 HRSA 의 분단가공, 홈가공 및 나사가공을 위한, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 인서트의 용도.
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