한덕원님의 글
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등차급수속도열, 등비급수 속도열, 대수급수속도열, 복합급수 속도열

이렇게 4종류가 있는데

다른건 대충 이해가 가는데

대수급수 속도열을 어떻게 얻을 수있는지 좀 알져주세요

공작기계책에는

"대수급수 방안지에 적당한 선을 그려서 어쩌고 저쩌구......."

이렇게 써져 있는데 전혀 이해가 안가는 군요

등차급수나 등비급수처럼 이해할 수 있도록 설명 좀 해주세요..a


----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

회전절삭(보통 선삭)에 있어서 절삭속도에 대해서는 보통 공작기계의 사용범위의 가공속도의 최대값 Vmax(m/min)와 최소값 Vmin (m/min)을 결정하고 가공할수 있는 공작물의 직경의 범위의 최소값 Dmin(mm) 최대값 Dmax (mm)를 정하게 됩니다.

이때 필요한 주축의 회전수 N(rpm)범위를 자유롭게 변경하여 선삭 가공중 직경의 변화에 따라 항상 최적의 절삭속도를 얻고자 하려면 무단변속기구를 사용하게 됩니다. 최근의 공작기계는 대부분 무단변속기구를 지니고 있지만 과거의 수동선반의 경우 질문하신 회전속도열을 사용하여 계단적으로 회전수를 변경하는 방법을 사용했습니다.

대수급수 속도열은 1954년 Kronenberg가 제안한 방법으로 계산은 조금 복잡하나 최대 절삭속도 Vmax를 일정하게하여 직경(x축)과 속도(y축)에 대하여 회전수의 톱니형선도(Saw diagram)가 직경이 큰 경우에 대하여 일정한 계단비를 만드는 방법입니다.

예를들면 대수(log)의 의미상 공작물의 직경이 1mm, 10mm, 100mm의 상용로그는 0, 1, 2이므로 대수급수 그래프상의 등간격 0, 1, 2는 실제 직경 간격1mm, 10mm, 100mm에 있어서 직경이 커질수록 변화에 둔감하여 비율의 등간격을 유지할 수 있습니다. 즉 10mm에서 5mm가 증가하는 것(50%)은 100mm에서 50mm가 증가하는것(50%)과 같은 효과를 내게하고자 하는 방법입니다. 즉, 직경의 `변화`의 균등화를 대수적으로 택하는 방법입니다.

이는 등차급수속도열과 등비급수속도열의 직경이 큰 경우에 발생되는 선택회전수의 필연적인 성긴(Rough) 간격의 단점을 보완하여 등간격으로 유지시키기 위한 방법입니다.

대수급수 속도열을 만드는 방법은 직경(x축)과 물림깊이(y축)의 양대수 그래프상에 우선 등비급수 속도열을 그리고 등비급수 속도열의 그래프를 시계방향으로 회전시킴으로써 대수그래프상의 기울기(변화율)가 줄게되어 직경(x축)변화에 따른 물림깊이(y축)변화가 줄게되어 실제 속도열의 균등화를 이루는 방법입니다. 쉽게생각하시면 직경이 큰경우에 양대수그래프상의 기울기가 줄어들게되므로 물림깊이의 변화량(y축)의 등간격화가 이루어져 일정한 계단비를 만드는 방법입니다.

감사합니다.

앞선 답변에 개략적인 스텐레스강에 대한 설명은 된 것 같습니다.

전 현재 고민하고 계신 햄머링 (판금작업)에 적합할 것으로 생각되는 재료를 추천해 드리지요.

판금을 한다고 하면 요구되는 성질이 우선 잘 잘라지고 잘 구부러지고 그러면서도 쉽게 찟어지거나 깨지지 않는 것이 좋겠지요
그리고 고온에서 작업을 하신다고 하면 가열 이후에 냉각과정에서 지나친 열 변형이나 조직의 문제로 인한 강의 취성이 발생하지 않는 것이 좋겠지요.
하지만, 사용하시는 용도가 조형물 제작이라고 하니 그리 큰 응력이 요구되는 사용 조건은 아니라고 판단됩니다.
따라서, 취성이나 열 변형에 의한 문제점은 다소 간과해도 되지 않을 까 생각합니다.

스텐레스는 앞서 설명하신 분의 내용을 보충하자면 크게 구분하여 대략 5가지 종류가 있습니다.
1) 강하고 내 미모성이 있지만, 잘 깨지기 쉬운 Martensite 계열 : 410 SS
2) 자성이 있고 실외에서 약간의 녹이 발생할 수 있는 Ferrite계열 : 405 SS
3) 가장 널리 사용되고 내식성이 우수하고 흔하게 구할 수 있는 Austenite 계열 : 304 SS, 316 SS 등으로 흔히 볼수 있는 18-8이라고 표현된 재료들입니다.
4) 강하면서도 내식성이 있는 Duplex계열 : 이건 고온 사용이 곤란합니다.
5) 석출 경화형 계열 : 631등이 여기에 속합니다. 별로 사용되는 곳이 없지요

그럼 이중에서 판금과 고온 성형 작업에 적합한 재료는 무엇인가?
당연히 추천할 만한 재료는 Austenite계열입니다.
가장 흔하게 볼수 있고, 대개의 수저, 젓가락 및 예전의 스텐 밥그릇이 이런 종류의 재료로 만들어 졌지요.
사실 이 재료는 연성이 좋아서 잘 늘어나지만 반대로 질기기도 해서 Grind등으로 쉽게 자르기는 어렵습니다.
또 산소 토치로 절단할 수 없는 단점도 있고요.
가장 좋은 절단 방법은 전동 쇠톱을 사용하거나 플라즈만 절단기를 사용하는 것입니다.
하지만 다른 재료에 비해 구하기 쉽고 내식성이 있어서 구조물로 만들어 놓으면 오랜시간 광택과 형상을 유지할 수 있습니다.
흔하게 구할 수 있고 용접도 다른 재료에 비해 쉬운 편이구요.
지하철 문이나 건축물 외관용으로도 많이 사용됩니다.

색깔을 말씀하셨는 데..
정확하게 어떤 의미를 찾으시는 것인지는 모르겠습니다만 그냥 간단하게 표면 광택에 대해 말씀드리지요
스텐레스강은 Mill Maker에서 출고 당시에 원하는 사용목적에 따라 표면 조도를 가공해서 나옵니다.
어떤 것은 얼굴이 비칠 정도로 가공하기도 하고 어떤 것은 그저 허연(?) 듯한 느낌만이 들도록 가공해서 나오기도 하지요.
이런 가공 상태를 ASTM에 Grade로 규정해 놓은 것이 있습니다. - 필요하시면 자세한 내용을 알려 드리겠으나, 소량을 구매 하시고 어차피 고온에서 가공을 하시는 입장에서는 별 도움이 안되실 겁니다.-

요즘은 이 스텐레스에 도료를 Coating해서 색을 만들어 놓은 재료들이 나오고 있습니다.
녹이 안스는 재료에 굳이 왜 Coating하는 가에 대해서는 의구심을 던지고 싶으나, 미관상 필요한 이유로 많이 하고 있습니다.

도움이 되시길 바랍니다.

강대훈님의 글
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스텐레스는 종류도 많고 여러 용도로 사용이 되는데.....
종류별 용도와 특성 그리고 색의 차이는 나는지 또 제가 스텐레스를 가지고 햄어링 즉 판금작업을하려고 하는데 어떤종류의 스텐레스를 가지고 작업해야 좀 더 쉽고 능률적으로 작업 할 수 있을까요?
저는 열처리후 빨간 상태에서 햄어링작업을 하는데 혹 다른 방법은 없는지... ? 저는 조형물을 제작하는 금속공예가입니다.



----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?
질문의 내용이 상당히 방대하므로 개념을 잡는 설명을 드리겠습니다.
스테인레스강은 주로 크롬(Cr)을 첨가하여 내식성을 향상시킨 특수용도의 특수강입니다.

스테인레스강의 종류는 함유 성분원소에 따라 크게 4가지가 있으며 탄소(C)량이 적고 크롬(Cr)양이 많은 페라이트계 스테인레스강, 탄소(C)량이 중간이고 크롬(Cr)량 많은 마르텐사이트계 스테인레스강, 탄소량(C)적고 크롬(Cr)량이 많으며 니켈량(Ni)이 많이첨가된 오스테나이트계 스테인레스강, 크롬(Cr)과 니켈(Ni)량을 상당히 증가시킨 강력스테인레스강으로 분류합니다. 강력스테인레스강의 경우 말씀하신 용도와 상당한 차이가 있으므로 설명을 배제하겠습니다.

상당히 복잡하게 생각되실 수도 있지만 크롬(Cr)의 구조는 철의 페라이트구조와 같은 BCC구조를 지니므로 페라이트의 안정화제 역할을 하며, 니켈(Ni)은 철의 오스테나이트구조와 같은 FCC구조를 지니므로 오스테나이트상을 안정화시킵니다. 탄소는 주로 오스테나이트의 안정화역할을 합니다. 그러므로 위의 분류는 철의 구조가 어떻한가에 따라 분류한것입니다. 마르텐사이트는 열처리 조직이므로 마르텐사이트계 스테인레스는 열처리를 행한다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.

크롬(Cr)은 탄소와 쉽게 결합하여 조직의 입계에서 입계부식을 일으키는 원인이도기도 합니다. 입계부식이 발생하면 내식성이 현저히 저하되므로 탄소(C)와 친화력이 적은 타이타늄(Ti)등을 첨가하여 부식을 방지하는 방법을 사용하기도 합니다. 스테인레스강의 판금작업의 경우 인장강도와 가공경화성등을 고려 해야 합니다. 인장강도와 가공경화성이 클수로 판금작업이 용이하지 않다고 생각하시면 됩니다.
페라이트계 스테인레스강은 인장강도가 55kgf/mm^2정도이고 Cr이 많은 것은 취성(메짐성이라고도 합니다)이 증가하는 반면 내식성도 증가합니다. 열처리하여 경화되는 경우가 거의 없으므로 말씀하신 상온에서 사용하셔도 됩니다.
마르텐사이트 스테인레스강은 열처리(담금질)하여 사용하므로 말씀하신 판금작업에는 적당하지않습니다. 열처리후 템퍼링(100~400도)하여 주로 사용하므로 말씀하신 `빨간상태`란 이를 말합니다.
오스테나이트 스테인레스강은 인장강도가 50~60kgf/mm^2정도이고 가공경화성이 크며 변태점이 없으므로 열처리에의해 기계적성질의 개선 및 결정립의 조절이 불가능합니다. 단 용접시 응력부식이 발생하는 단점이 있습니다. 판금작업후 용접을 행하는 경우 이에 대한 대책이 요구됩니다.

요구되는 성질이 열처리에의한 연화인지가 긍금하나 현재 사용하시는 스테인레스는 아마 마르텐사이트계일 것으로 사료됩니다. 페라이트계와 오스테나이트계의 스테인레스를 사용하시게 되면 열처리에의한 성질의 변화가 거의 없으므로 `빨간상태`로 사용하실필요 없이 상온에서 판금하실수 있습니다. 페라이트계 스테인레스강을 사용하시고자 한다면 탄소량이 적은 SUS405, SUS409등을 사용하시고, 오스테나이트계 스테인레스를 사용하신다면 SUS304L, SUS316L등을 사용하시면 좋을 것 같습니다. 여기서 L은 탄소(C)의 함량이 적다는 의미 입니다. 단 오스테나이트계의 경우 가공경화성(판금작업이 진행될수록 판금하기가 어려워지는 정도)이 커지므로 이에 유의하셔야 합니다.

답변이 되었으면 합니다.
감사합니다.