KR20080104752A

KR20080104752A - 절삭공구 인써트

Info

Publication number: KR20080104752A
Application number: KR1020070051975A
Authority: KR
Inventors: 이성구; 오세웅; 안선용; 박근우
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-03
Also published as: WO2008147008A1

Abstract

상면과 측면의 조성이 다른 절삭공구 인써트를 제공한다.

본 발명에 따르면, 절삭공구로 사용되는 인써트의 상면과 측면의 조성을 다르게 구성함으로써 절삭공구 인써트의 수명을 향상시킬 수 있다. 절삭공구 인써트의 상면은 절삭공구의 사용 목적에 따라 경도가 높아지거나 낮아지도록 조성을 제어하거나, 결합상량을 제어함으로써 절삭 작업 시 파손 및 상면마모, 용착을 방지할 수 있고, 인써트의 측면은 적절한 경도를 유지할 수 있는 조성으로 구성함으로써 경계부 치핑을 방지하여 결과적으로 절삭공구 인써트의 최대 수명을 향상시킨다. 또한 절삭공구 인써트의 측면을 상면보다 색상이 밝게 조성을 제어함으로써 절삭공구 인써트의 마모 정도를 쉽게 판정할 수 있는 장점도 있다.

Description

절삭공구 인써트{An insert for cutting tool}

도 1은 절삭공구 인써트의 개략도

<주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 인써트 101 : 상면 102 : 측면

본 발명은 절삭공구 인써트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상면과 측면의 조성이 다른 절삭공구 인써트에 관한 것이다.

일반적으로 절삭공구로 사용되는 초경합금 또는 써메트 합금에서 액상소결을 가능하게 하는 결합제로 철계 금속인 Co, Ni, Fe를 사용한다. 상기 철계 결합금속들은 초경합금과 써메트의 주 원료인 WC, TiCN 등 보다 융점이 낮고 젖음성이 우수하여 소결시 가장먼저 액상으로 상 전이 되어 용해-재석출을 통한 소결합성을 가능하게 하는 매개체 역할을 한다.

이런 결합금속들은 절삭공구의 물성 측면에서 초경 절삭공구의 주 원료인 WC, TiCN 등 보다 경도가 낮아 절삭공구의 인성을 향상시키는 역할을 하지만, 절삭 온도(대략 800~1000℃)에서 일부 액상화되어 연화되는 특성으로 소성변형 및 용착을 일으켜 결과적으로 절삭공구 인써트의 수명을 감소시키는 작용을 한다. 또한 절삭 작업에 직접 참여하지는 않지만 절삭 시 지지대 역할을 하는 인써트의 측면부는 금속 결합상 함량이 낮을 경우 인선 경도가 높아져 절삭 작업 시 경계부 손상을 초래하기도 한다. 한편, 초경합금과 써메트의 표면 색상은 표면부의 조성과 조도에 따라 달라지기 때문에 표면 색상을 제어하기 위해서는 출발 조성과 소결 방법을 변경함으로써 가능하다. 조성 측면에서 표면 색상을 결정짓는 가장 큰 요소는 결합금속의 함량으로 표면부 결합금속 함량이 많을수록 밝은 은색을 나타내고, 결합금속 함량이 적으면 진회색을 띤다.

현재 상용화 되어있는 절삭공구 인써트는 상기와 같은 특성을 고려하여 인써트 상면과 측면의 표면부 결합상량을 적절히 유지하는 방법으로 제작되고 있다. 그러나 상면과 측면의 결합상 함량이 동일하면 상기 언급한 두 종류 문제점(상면 용착 및 경계부 치핑)을 완전히 해소하여 절삭공구 인써트의 수명을 최대로 증가시키기 어렵다. 또한 상면과 측면의 조성이 동일하면 상면과 측면의 색상이 유사하여 진회색이나 흑색의 표면 색상을 가질 경우 절삭공구 인써트의 마모정도를 쉽게 파악하지 못하는 단점도 있다.

다른 한편으로는 인써트 상면의 경도가 낮으면 고경도 피삭재의 절삭 작업 시 상면마모가 급격히 발생하여 절삭공구 인써트의 수명을 감소시키며, 상면 경도가 너무 높으면 절삭 작업시 급작스러운 치핑을 유발하게 된다. 또한 주철과 같은 짧은 칩이 배출되는 고경도 피삭재를 가공하는 경우 인써트 상면부에 고온 특성을 향상시키기 위한 타탄화물, 질화물 또는 탄질화물(주원료인 WC를 제외한 4A, 5A, 6A족 원소의 탄화물 또는 탄질화물)의 함량이 높으면 절삭 가공 시 타탄화물의 입자탈락에 의한 공구손상을 유발하고, 이를 방지하기 위해 타탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 첨가하지 않는 경우에는 인써트 측면의 경도가 낮아져 경계부 급작마모를 초래하게 된다.

한편, 미합중국 특허 제2002003951호에서는 코팅 인써트의 상면과 측면의 색상을 다르게 구성하는 절삭공구 인써트가 제시되어있는데, 본 발명에서는 인써트의 상면과 측면의 조성차이를 이용한 성능향상 및 색상 구별을 규정하기 때문에 상기 미국 특허내용과 차별성을 두고자 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 출원인은 써메트 또는 초경절삭공구 인써트로서 인써트 측면부 결합상 함량이 상면부 결합상 함량의 110~1000%인 절삭공구 인써트를 대한민국 특허출원 제2006-124026호로 개시한바 있으나 이를 개량하여 보다 우수한 절삭공구 인써트의 제공이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상면과 측면의 조성이 다른 절삭공구 인써트를 제공함에 그 목적이 있다.

절삭공구 인써트는 사용 용도에 따라 인써트 상면에 타탄화물, 질화물 또는 탄질화물이 많게 또는 적게 구성하면서 동시에 인써트 측면에는 적절한 경도를 유지하도록 조성을 제어하거나, 동일한 목적으로 초경합금의 주 원료인 W의 상면과 측면 조성을 다르게 구성하거나, 동일한 목적으로 써메트의 주 원료인 Ti의 상면과 측면 조성을 다르게 구성하거나, 인써트의 상면은 결합금속의 함량이 적도록 구성하고 인써트 측면부는 결합금속 함량을 상대적으로 많게 구성하여 절삭 작업 시 용착 및 경계부 치핑에 의한 공구수명 단축을 방지한다. 또한 상기와 같은 상면과 측면의 조성, 특히 결합상 함량 차이는 상면보다 측면의 색상을 밝게 하여 절삭 작업 시 공구 마모 정도를 쉽게 판정할 수 있는 장점도 있다.

상기에서의 타탄화물은 Ti계 탄화물, 질화물 또는 탈질화물을 제외한 4A~6A족 원소의 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 의미한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

XRF, XRD, GDOES, EDX 중 어느 하나의 조성 분석기를 이용하여 절삭공구 인써트의 표면부를 분석하거나 표면을 포함하여 100㎛ 깊이 이내까지 범위를 성분 분석을 실시하였을 때, 상면과 측면의 조성이 다른 절삭공구 인써트를 제공한다.

본 발명 인써트에서의 W 함량은 상면 대비 측면이 1.05-10 배이거나 측면 대비 상면이 1.05-10 배로 함이 바람직하고, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 인써트 측면은 0.5중량% 미만, 인써트 상면은 0.5중량% 이상 25중량% 이하로 함이 바람직하다.

또한, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 인써트 상면은 0.5중량%미만, 인써트 측면은 0.5중량% 이상 25중량% 이하로 할 수도 있다.

또한, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 상면 대비 측면은 1.1-50배로 함이 바람직하고, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이 상의 함량이 측면 대비 상면은 1.1-50배로 할 수도 있다.

또한, 결합금속으로 사용되는 Co, Ni, Fe 중 1개 이상의 함량이 상면 대비 측면은 1.1-10배로, 결합금속으로 사용되는 Co, Ni, Fe 중 1개 이상의 함량이 측면 대비 상면은 1.1-10배로 함이 바람직하다.

상기와 같은 인써트는 상면 대비 측면이 밝은 색상이다.

본 발명은 또한 위와 같은 인써트를 모재로 하여 제작되는 피복절삭공구 인써트를 포함한다.

상기와 같은 본 발명을 실시하기 위하여 전체 중량 중 40-75%의 Ti의 탄화물, 질화물, 탄질화물의 1종 이상과, 5-20%의 철족 금속(Fe, Ni, Co)결합상이 주 성분이며, 주요 첨가제로서 10-25% 탄화 텅스텐(WC)이 포함되고, 물성향상을 위한 부첨가제로 Ti와, W를 제외한 4A~6A족 원소의 탄화물, 질화물, 탄질화물의 1종 이상이 각 12% 이하, 부첨가제의 총 합이 10-15%의 조성을 혼합하여 이를 진공소결 또는 불활성 가스를 이용한 분위기 소결공정을 적용하여 써메트 인써트 소결체를 제공한다.

바람직한 다른 실시예로 전체 중량 중 70~94%의 WC와, 5-15%의 철족금속(Fe, Ni, Co)에 1-15%의 부첨가제(Ti, Ta, Hf, V, Cr, Nb, Zr, Mo의 탄화물, 질화물, 탄질화물의 1종이상)가 함유된 조성을 혼합하고 이를 진공소결 또는 불활성 가스를 이용한 분위기 소결 또는 가압소결 공정으로 소결하여 초경합금 인써트 소결체를 제조하였다. 또한 상기 제조된 초경합금 소결체를 불활성 가스 분위기 하에 추가 열처리하여 또 다른 특성을 갖는 초경합금 인써트 소결체를 제공한다.

상기 준비된 인써트의 상면부를 고압의 액상 또는 고상 메디아(MEDIA)를 이용한 두드림, 상압에서 고상 메디아를 이용한 두드림, 솔(BRUSH)를 이용한 연마, 페이스트나 연마천, 연삭휠(탄성 숫돌)을 이용한 가공, 또는 이온 빔 조사 등으로 표면 처리하여 인써트 상면부의 조성 측면부와 달라지도록 처리하였다.

상기 언급한 방법으로 처리된 절삭공구 인써트는 일반 상용 인써트에 비해 용착과 경계부 치핑을 동시에 방지하여 절삭공구 인써트의 수명을 향상시키고 상면보다 밝은 색상을 나타내어 마모정도를 쉽게 판단할 수 있는 장점을 발견하였다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 써메트/초경 인써트 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 써메트 조성에서 Ti의 탄화물, 질화물, 탄질화물 중에서 선택되는 1종 이상의 함량이 40% 미만이면 써메트의 장점인 경도가 현저히 저하되고, 75%를 초과하면 소결체의 진성 인성이 매우 열악하여 절삭인성 향상을 꾀하기 어렵기 때문에 상기와 같은 범위로 한다. 또한 철족 금속 결합상이 5%미만이면 액상 소결시 액상 부피비의 부족으로 치밀한 소결체를 얻기 어려우며, 20%를 초과하면 절삭 시 내마모성의 급격한 저하를 초래한다. 주요 첨가제로 사용하는 탄화텅스텐은 써메트의 소결성 개선에 따른 인성 품질에 영향을 미치는데 그 함량이 10% 미만이면 소결성 개선 효과가 떨어지고, 25%를 초과하면 미세조직상 녹지 않은 WC 결정립이 잔존하여 써메트 합금공구의 절삭성능에 악영향을 미친다. 부첨가제로 규정된 Ti와, W를 제외한 4A~6A족 원소의 탄화물, 질화물, 탄질화물은 각기 배합의 조합정도에 따라 소결체의 물성특성에 서로 다른 영향을 끼치는데 그 각각의 중량비가 12% 이상이면 Ti 원소보다 열악한 자체 특성이 전체 소결체의 물성을 저하시키게 된다. 부첨가제의 총 합이 10% 미만이면 상온 경도 및 강도등의 물성개선 효과가 떨어져 절삭공구 소재로써 부적합하게 된다.

본 발명에 의해서 제조된 써메트 소결체의 제조 공정에 있어서, 1400-1500℃ 사이에서 1시간을 유지하는 진공소결을 실시하되 물성개선을 위해 승온 1200-1400℃ 구간에서 불활성 가스를 이용한 분위기 적용이 가능하다. 1400-1500℃ 소결 온도에서 1시간 진공 분위기를 유지하는 것은 입자 재배열 및 입성장시 탄질화물의 탈질에 의한 질소 가스의 포획을 최소화하여 기공 생성을 억제하기 위한 것이다. 상기에 의해 제조된 써메트는 소결 및 냉각 중 표면의 액상 기어나옴 현상에 의해 소결 표면에 내부보다 다량의 결합상이 존재하게 된다.

인써트가 초경인 경우 초경 조성에서 WC 함량이 70% 미만이면 타탄화물 과대첨가에 의한 취성유발이나 금속 결합상 과대첨가에 의한 소성변형을 피하기 어렵고, WC 함량이 94% 초과이면 금속 결합상의 적심성 한계에 의해 치밀화된 합금을 얻기가 어렵다. 비슷한 맥락으로 금속 결합상이 5% 미만이면 액상 소결시 액상 부피비의 부족으로 치밀한 소결체를 얻기 어려우며, 15%를 초과하면 절삭 시 내마모성의 급격한 저하를 초래한다. 부첨가제로 규정된 W를 제외한 4A~6A족 원소의 탄화물, 질화물, 탄질화물은 소결중 적심성 개선에 의한 소결성 개선 및 입성장 억제효과, 고온물성 개선의 목적으로 첨가되는데, 총 첨가량이 1% 미만이면 그 효과가 미미하여 첨가의 목적이 상쇄되고, 총 첨가량이 15%를 초과하면 전체 합금경도를 크게 상승시켜 취성을 유발하게 된다. 본 발명에 의해서 제조된 초경 소결체의 제조 공정에서는, 1400-1500℃ 사이에서 진공소결 또는 불활성 가스를 적용한 가압소결을 실시하여 초경합금을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 초경합금을 추가 열처리를 통해 표면부 조성을 변경시킬 수 있다. 1200-1500℃ 구간에서 불활성 가스를 적용한 분위기 열처리를 적용하면 표면부에 W, Ti를 포함하는 4A-6A족 원소들이 내부보다 표면부에 다량 위치하여 표면 경도가 증가하게 된다.

본 발명에서의 절삭공구 인써트의 제조는 일반적인 써메트 또는 초경합금 제조방식과 크게 다르지 않은데, 본 발명은 절삭공구 인써트의 조성, 제조방법에 대한 내용이 아닌 절삭공구 인써트의 상면, 측면 조성이 다름에 의한 수명향상의 내용으로, 본 발명에서 준비된 인써트는 상세실험을 위해 제조된 것임을 밝힌다.

이상의 방법으로 얻어진 절삭공구 인써트 상면부 소결면을 고압의 액상 또는 고상 메디아(MEDIA)를 이용한 두드림, 상압에서 고상 메디아를 이용한 두드림, 솔(BRUSH)을 이용한 연마, 페이스트나 연마천, 연삭휠(탄성 숫돌)을 이용한 가공, 또는 이온 빔 조사 등의 방법으로 표면 처리하여 인써트 상면부의 조성을 변화시킴으로써 본 발명에서 제시하는 인써트 절삭공구가 완성된다.

인써트 상면부의 표면처리 방법 및 시간의 변경으로 인써트 상면부 결합금속 제거량을 제어할 수 있는데, XRF를 이용한 분석에서 인써트 상면부 대비 측면부의 결합금속의 양이 1.1배 미만이면 인써트 상면부와 측면부의 조성적 차별이 적어 본 발명의 효과를 나타내지 않으며, 앞서 언급된 소결방법으로 써메트 내부 대비 외부의 결합상량을 10배 이상 제조할 수 없기 때문에 표면처리 시간을 아무리 증가시키 더라도 인써트 상면부 대비 측면부의 결합금속의 양이 10배를 초과하지 못한다. 이처럼 인써트 측면부의 결합금속 함량이 인써트 상면부 대비 1.1-10배를 가지게 함으로써 절삭 가공시 상면 용착과 측면 경계부 치핑을 동시에 억제하여 결과적으로 절삭공구 인써트의 수명을 향상시킬 수 있다.

절삭공구 인써트의 사용 용도나 재종적 특성, 피삭재 종류에 따라 인써트 측면부 대비 상면부의 결합금속의 양이 많은 것이 적합할 경우가 있다. 예를 들면 고경도 특성을 갖는 절삭공구 인써트로 거친 표면을 가진 주철류를 가공할 경우에는 인써트 측면부보다 상면부에 결합금속 양을 많게 분포시켜 돌발 파손을 방지할 수 있다. 이 경우에는 인써트 측면부를 표면처리하게 되는데, XRF를 이용한 분석에서 인써트 상면부 대비 측면부의 결합금속의 양이 1.1배 미만이면 인써트 상면부와 측면부의 조성적 차별이 적어 본 발명의 효과를 나타내지 않으며, 앞서 언급된 소결방법으로 써메트 내부 대비 외부의 결합상량을 10배 이상 제조할 수 없기 때문에 표면처리 시간을 아무리 증가시키더라도 인써트 상면부 대비 측면부의 결합금속의 양이 10배를 초과하지 못한다.

상기와 유사한 개념으로 인써트 상면부 대비 측면의 W 함량이 높은 것이 절삭공구의 수명향상에 도움이 된다. W은 초경합금의 강도 및 경도를 향상시키는 주요 성분으로 W 함량이 높을수록 경도가 증가한다. 피삭재에 홈이나 구멍이 있는 단속 절삭작업에서 인써트의 상면부에 W 함량이 너무 높으면 고경도의 취성을 유발하여 절삭 작업시 급작파손의 원인이 된다. 피삭재의 홈과 구멍이 없는 연속 절삭작업에서는 인써트 상면부에 W 함량이 높을수록 고열에 의한 소성변형이나 마모를 방 지할 수 있다. 절삭작업을 실시하는 피삭재의 특성에 따라서 인써트 상면부는 W 함량이 높을 경우가 장점을 갖기도 하고 W 함량이 낮을 경우가 유리하기도 하다. 인써트 측면부는 적절한 W 함량으로 강도 및 경도가 보장되어야 한다. 본 발명자들의 관찰에 의하면 인써트 상면부와 측면부는 적절한 W 함량 비율이 1.05배 미만이면 실제 물성 차이가 나타나지 않아 상기 언급한 본 발명의 효과를 나타내지 못하며, 현재까지 알려진 초경합금 제조방법으로 합금의 내부와 표면부의 W 함량 비율을 10배 이상 다르게 제조할 수 없기 때문에 인써트의 상면부와 측면부의 W 함량 비율은 10배를 초과하지 못한다.

W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들은 초경합금에서 입성장 제어와 소결성 향상, 상온 및 고온 물성을 향상시키기 위해 첨가된다. 피삭재 종류 중 경도가 높은 주철류의 절삭가공에서 W를 제외한 Ti, V, Cr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 원소들은 인써트 상면에 존재시 절삭칩과의 접촉에 의해 입자탈락을 일으켜 미세치핑에 의한 공구손상을 초래하게 된다. 반면, 용착이 발생하는 연강류나 스테인레스 스틸 등의 피삭재 가공시에는 피삭재와 절삭공구 인써트 사이에 고열 및 화학작용이 발생하므로 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 원소들이 인써트 상면에 존재하는 것이 절삭공구 인써트의 수명향상에 도움이 된다. 인써트의 측면부는 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 원소들이 적절한 함량을 가짐으로써 고온 강도 및 경도가 보장되어야 한다.

본 연구자들은 반복 실험에 의해 인써트 상면 또는 측면에 상기 원소들의 합이 0.5중량% 미만으로 구성되면 절삭공구 인써트의 수명향상에 특별한 영향을 미치 지 않음을 확인하였다. 이에 따라 인써트 상면을 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 합이 0.5중량% 미만으로 구성하고, 측면을 0.5중량% 이상 25중량% 이하로 구성함으로써 주철 등의 고경도 피삭재 작업시 절삭공구 인써트의 수명을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 인써트 측면을 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 합이 0.5중량%미만으로 구성하고, 상면을 0.5중량% 이상 25중량% 이하로 구성함으로써 연강이나 스테인레스 스틸 등의 용착성 피삭재 작업시 절삭공구 인써트의 수명을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

비슷한 효과로 절삭공구 인써트의 상면 대비 측면의 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 함량이 1.05-50배가 되도록 구성함으로써 주철 등의 고경도 피삭재의 절삭 작업시 절삭공구 인써트의 수명을 향상시킬 수 있으며, 절삭공구 인써트의 대비 상면의 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 함량이 1.05-50배가 되도록 구성함으로써 연강, 스테인레스 스틸 등의 용착성 피삭재의 절삭작업시 절삭공구 인써트의 수명을 향상시킬수 있다.

인써트의 상면과 측면의 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들이 함량 배율이 1.05배 미만이면 조성 변경 효과가 미미하여 본 발명의 인써트 수명향상에 효과가 없으며, 초경합금이나 써메트 합금 제조시 물성향상을 위한 첨가원소로 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 함량이 전체 조성의 25중량%를 초과하지 않기 때문에 절삭공구 인써트의 상 면과 측면의 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 함량 배율이 50배를 초과하지 못한다.

[실시 예]

이하, 본 발명의 써메트 인써트에 대한 실시 예를 설명한다.

본 발명자들은 소결 후 소결체의 표면으로부터 내부 방향으로 1㎜ 연삭 후 XRF 조성분석결과 표1과 같이 나오도록 써메트 절삭공구 인써트를 제작하였고, 인써트 상면부 소결면을 고압의 액상 메디아(MEDIA)를 이용한 두드림 처리를 적용하여 상면과 측면의 결합상량이 다른 써메트 절삭공구 인써트를 제작하였다. 아래와 같은 방법으로 절삭시험을 실시하여 결과를 표 1에 정리하였다.

<내마모성 평가 절삭조건>

피삭재 : SCM440 절삭속도 : 210m/min

이송(공급) : 0.3㎜/rev 절삭깊이 : 1.5㎜

절삭 인써트 형상 : CNMG120408

평가 : 측면 마모량(Frank wear, VB) 0.2㎜ 도달까지 시간 측정

표 1.

	소결 후 내부 조성(wt%)							결합상 합			절삭성능
	W	Ti	Ta	Mo	Nb	Co	Ni	상면	측면	비율	종료시간/원인
비교1	18	59		2	8	8	5	13	13	100	10분/경계부 치핑
비교2	18	59		2	8	8	5	38	40	105	10분/용착에 의한 치핑
발명1	15	58	4	4	3	8	8	17	65	382	100분/정상마모
발명2	17	60			10	13		14	60	429	120분/정상마모

＃ 결합 상 합의 비율 항은 측면 결합상량/상면 결합상량 *100(%)를 의미함.

비교 1은 상면과 측면의 결합상량이 적어 인선이 경한 특성에 의해 경계부 치핑으로 조기 종료되었고, 비교 2는 상면의 결합상량이 많아 용착에 의한 수명저하를 초래하였다. 반면, 본 발명에 속하는 발명 1, 2번 시료는 정상적인 마모로 우수한 수명을 나타낸 것을 확인할 수 있다.

또 하나의 바람직한 초경합금 절삭공구 인써트의 대한 실시 예를 설명한다.

본 발명자들은 소결 후 소결체의 표면으로부터 내부 방향으로 1㎜ 연삭 후 XRF 조성분석결과 표 1과 같이 나오도록 초경합금 인써트 절삭공구를 제작하였고, 인써트 상면부 소결면을 고압의 액상 메디아(MEDIA)를 이용한 두드림 처리를 적용하여 상면과 측면의 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 함량이 다른 초경합금 절삭공구 인써트를 제작한다. 아래와 같은 방법으로 절삭시험을 실시하여 결과를 표 1에 정리하였다.

<내마모성 평가 절삭조건>

피삭재 : FCD50 절삭속도 : 350 m/min

이송(공급) : 0.3㎜/rev 절삭깊이 : 2.0㎜

절삭 인써트 형상 : CNMG120408

표 1.

	소결 후 내부 조성(wt%)					β조성비			절삭성능
	W	Ti	Ta	Nb	Co	상면	측면	비율	종료시간/원인
비교1	81	5	3	2	9	13	11	84	5분/입자탈락 치핑
비교2	85	2	0	3	10	5	5	100	30분/입자탈락 치핑
발명1	81	5	3	2	9	1	11	110	100분/정상마모
발명2	85	2	0	3	10	0.3	5	1666	120분/정상마모

＃ β조성비는 W를 제외한 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 등의 4A-6A족 원소들의 함량(중량%)을 의미하며 비율 항은 측면 탄화물합/상면 탄화물합 *100(%)를 의미함.

비교 1, 2는 상면과 측면의 β 함량이 거의 유사하며, 상면에 β의 존재로 절삭 작업 시 입자탈락에 의한 치핑으로 수명이 조기 종료되었다. 반면, 본 발명에 속하는 발명 1, 2번 시료는 정상적인 마모로 우수한 수명을 나타낸 것을 확인할 수 있다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭공구 인써트는 인써트 상면과 측면의 조성차이에 의한 효과로 절삭 작업 시 용착이나 경계부 치핑을 방지하여 결과적으로 인써트 절삭공구의 수명을 향상시킬 수 있다. 피삭재의 종류나 형태에 따라 인써트의 상면과 측면조성을 다르게 구성함으로써 절삭공구 인써트의 수명을 최대로 향상시킬 수 있다. 또한 인써트 상면보다 측면의 결합상량이 많아 측면의 색상이 밝게 나타나므로 절삭공구 마모정도를 쉽게 판단할 수 있는 장점도 가진다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, 인써트의 W함량이 상면 대비 측면이 1.05-10배인 조성분포를 가짐을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, 인써트의 W함량이 측면 대비 상면이 1.05-10배인 조성분포를 가짐을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 인써트 측면은 0.5중량% 미만, 인써트 상면은 0.5~25중량% 임을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 인써트 상면은 0.5중량%미만, 인써트 측면은 0.5~25중량% 임을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 상면 대비 측면이 1.1-50배임을 특징 으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, W를 제외한 4A족, 5A족, 6A족 원소 중 1개 이상의 함량이 측면 대비 상면이 1.1-50배임을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, 결합금속으로 사용되는 Co, Ni, Fe 중 1개 이상의 함량이 상면 대비 측면이 1.1-10배임을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
초경합금 또는 써메트 합금으로 이루어진 절삭공구 인써트로서, 결합금속으로 사용되는 Co, Ni, Fe 중 1개 이상의 함량이 측면 대비 상면이 1.1-10임을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
제1항 내지 제8항 중에 어느 한 항에 있어서, 상기 성분분석은 XRF, XRD, GDOES 또는 EDX의 조성분석기를 이용한 표면분석결과이거나 표면을 포함하여 100㎛ 깊이 이내까지 범위를 성분 분석한 결과임을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인써트의 상면 대비 측면이 밝은 특성을 가짐을 특징으로 하는 절삭공구 인써트.