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[코오로이기술센터와 함께하는 Tool Life Solution] 터보 차저, 난삭재 가공의 해답을 찾다

학창시절, 수학 선생님은 문제를 풀 때 수능이라는 실전을 위해서 시간이 조금 걸리더라도 스스로 문제를 풀 수 있는 창의력을 키울 동안은 답안지를 보지 말라고 말했다. 하지만 제조 현장은 하루하루가 실전이다. 모든 시간이 생산성과 연결된다. 문제 해결을 위해 이것저것 시도해볼 시간이 없다. 특히나 공구로 해결할 수 있는 문제라면 말이다.

터보 차저(Turbo Charger)는 자동차의 출력, 토크를 높이면서 연비 향상에 도움을 주는 엔진보조장치다. 내연기관에서 필연적으로 발생하는 엔진의 배기가스 압력을 이용해 터빈을 10만 ~ 20만 rpm 이상의 높은 속도로 회전시킨 후 이 힘을 이용해 흡입하는 공기를 대기압보다 강한 압력으로 밀어 넣어 출력을 높이는 기관이다.

고속으로 회전하는 터보 차저 특성상 고온이 발생하게 된다. 따라서 내식성, 내열성이 좋은 STS 계열 소재가 적격이다. 주요 재질로는 DIN 규격(독일규격)의 1.4837, 1.4848, 1.4819와 현대자동차 전용 재질인 HA2가 주로 사용된다. STS 계열 소재는 내식성과 내열성에 강점을 가졌지만 Cr과 Ni의 함유량이 많아 절삭성이 떨어져 공구 수명이 빨리 감소하여 공구비가 증가하는 단점이 있다.

코오로이기술센터와 함께하는 두 번째 연재기사는 이러한 특징을 지닌 터보 차저 부품의 난삭재 가공 솔루션을 소개한다. MFG는 독자들이 코오로이기술센터가 작성한 답안지를 바탕으로 해답을 찾을 수 있길 바란다.

가공경화에 대처하는 세 가지 방법

1문제: 가공경화 현상을 해결해주세요.

답안지: 자동차 부품 터빈 하우징을 생산하는 이 업체는 HA2 재종을 가공하는 데, 가공 후 표면이 열처리한 것처럼 경화되는 가공경화 현상으로 골머리를 앓았다. 코오로이기술센터는 가공경화 문제를 해결하기 위해 세 가지 해결법을 제안했다. 첫째, 가공 경화층을 회피하기 위해 절입량을 늘려 가공 횟수를 줄이고, 이송 속도는 빨라지도록 절삭 조건을 변경했다. 둘째, 쿨런트를 사용함으로써 발생하는 가공경화를 방지하기 위해 황삭에는 건식 가공을 시행했다. 습식 가공은 가공 시 발생하는 가공물 표면의 열이 절삭유에 의해 식고 다시 가공 되면서 열이 발생하고 식는 현상이 반복되며 표면 경도가 증가하게 된다. 셋째, 기존 MF 대비 인선 강도가 우수해 고경도 피삭재 가공에 적합한 MM 칩브레이커로 공구를 교체했다. 그 결과 생산성은 3배, 공구 수명은 4~5배 향상됐다.

터보 차저 전용 재종으로 대응

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문제: 페이싱 황삭 공정의 공구비를 절감하고 싶어요.

답안지: 자동차 부품의 터빈 하우징을 가공하는 이 업체는 1.4848 STS 계열 소재를 가공한다. 앞서 언급한 1.4848 STS 계열 소재 특성상 황삭 가공 시 인서트 인선부에 치핑 및 용착 문제가 발생했다. 이로 인해 나타난 짧은 공구 수명 문제 때문에 공구비에 부담을 느껴, 코오로이기술센터에 도움을 청했다. 코오로이는 고인성 모재와 윤활박막이 적용된 STS 계열 터보 차처 전용 재종 CX430K를 개발해 문제의 해결책으로 제시했다. 그 결과 치핑과 용착 발생을 방지해 기존 공구로 인한 문제점을 해결하고 공구 수명은 140% 향상됐다.

공구 변경으로 350% 공구 수명 증가!3

문제: 용착 때문에 공구비용이 너무 많이 듭니다.

해답지: STS430 소재의 터빈하우징을 CVD 재종으로 가공하고 있는 이 업체는 용착에 의한 인선부 치핑 때문에 공구 수명이 짧아져 늘어난 공구비용 문제를 해결하고자 코오로이기술센터의 문을 두드렸다. 코오로이기술센터는 STS 소재 특성상 발생하는 용착에 대한 해결책으로 날 끝이 날카로운 형상과 윤활박막을 적용한 PVD 재종 PC5400 공구의 테스트를 제안했다. VP2 칩브레이커와 PC5400 공구로 테스트한 결과 공구 수명이 350% 향상됐다.

터보 차저를 가공하고 있지만, 기사에 소개된 사례와 가공 조건이 다르다고요? 아니면 겪고 있는 문제가 다른가요? 그렇다면 코오로이기술센터에 직접 연락해보세요! 문제해결을 위한 기술 지원과 제품 테스트까지, 솔루션을 도입하기 전까지 모든 비용은 코오로이기술센터에서 무료로 제공합니다.

About 김란영 기자

따끈한 밥 위에 스팸 한 조각처럼 감칠맛 나는 기사로 여러분의 입맛을 책임지겠습니다. 맛있게 읽으세요 :)