연마재의 혼합 입자 크기를 통해 연삭 휠의 연삭 성능 조절

연삭은 연마재 연삭 휠(그림 1 참조)을 사용하여 특정 회전 속도로 재료를 제거하는 가공 공정입니다[1]. 연삭 휠은 연마재, 결합제, 충전재 및 기공 등으로 구성됩니다. 이 중 연마재는 연삭 공정에서 절삭날 역할을 합니다. 연마재의 인성, 강도, 파괴 거동, 형상은 연삭 휠의 연삭 성능(연삭 능력, 가공물의 표면 품질 등)에 상당한 영향을 미칩니다[2, 3].

그림 1.연마재의 입자 크기가 혼합된 일반적인 연삭 휠.

F14~F30의 입자 크기를 갖는 지르코니아 알루미나(ZA)의 강도를 측정하였다. 제조된 연마재(GS)의 F16 또는 F30 연마재 함량을 기준으로 함량에 따라 초고함량(UH), 고함량(H), 중함량(M), 저함량(L), 극저함량(EL)의 5단계로 분류하였다. ZA의 F14, F16, F30 입자 크기의 Weibull 파괴 강도는 각각 198.5 MPa, 308.0 MPa, 410.6 MPa로 나타났으며, 이는 연마재 입자 크기가 작아질수록 ZA의 강도가 증가함을 의미한다. Weibull 계수는 입자 크기가 클수록 증가하였다. 중시험된 입자들 사이의 다양성이 더 적다는 것을 나타냈습니다[4-6]. 중연마재 입자 크기가 감소함에 따라 값이 감소하여 연마재 입자 크기가 감소함에 따라 시험된 연마재 간의 다양성이 더 커짐이 드러났습니다[7, 8]. 연마재의 결함 밀도는 일정하므로, 작은 연마재일수록 결함량이 적고 강도가 높아져 미세한 연마재일수록 파손되기 어렵습니다.

무화과.2. 와이블 특성 응력 에스₀그리고 와이블 계수 중ZA의 다양한 세분화 수준에 대해.

이상적인 서비스 공정의 연마재 종합 마모 모델이 개발되었으며[9], 그림 3에 나타낸 바와 같습니다. 이상적인 조건에서 연마재의 이용률이 높고 GS는 우수한 연삭 성능을 보입니다[3]. 주어진 연삭 부하와 결합제 강도에서, 연마재 파쇄 강도의 차이로 인해 주요 마모 메커니즘은 F16의 경우 마찰 마모 및 미세 파쇄에서 F30의 경우 마찰 마모 및 뽑힘으로 변화합니다[10,11]. 마찰 마모로 인한 GS 열화와 연마재 뽑힘으로 인한 자가 연마는 평형 상태에 도달하여 연삭 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다[9]. GS의 추가적인 발전을 위해서는 연마재 파쇄 강도, 결합제 강도, 연삭 부하뿐만 아니라 연마재의 마모 메커니즘 변화를 조정하고 제어하여 연마재 이용률을 높여야 합니다.

무화과. 3.연마재의 이상적인 유지보수 과정

연마재 분쇄 성능은 연마재 파쇄 강도, 결합제 강도, 분쇄 하중, 연마재 절삭 거동, 분쇄 조건 등 여러 요인의 영향을 받지만, 연마재 혼합물 입자 크기의 조절 메커니즘에 대한 연구는 연마재 분쇄기의 설계 및 제조에 큰 참고 자료를 제공할 수 있다.

참고 자료 

• [1] I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, 연삭 휠을 이용한 가공 핸드북, 보카 레이턴: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• [2] CF Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, 알루미나 및 cBN 휠을 사용한 Aermet100 강철 연삭 시 잔류 응력 및 영향층에 대한 비교 연구, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• [3] P. Li, T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, N-BK7 광학 유리 연삭의 다양한 가공 단계에서 다이아몬드 휠의 지형적 특성 및 마모 거동, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• [4] B. Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Ti-6Al-4V 합금 연삭 중 재료 제거 메커니즘에 대한 단일 응집 입방 질화붕소 입자의 입자 함량 효과, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• [5] WF Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Cu-Sn-Ti 합금을 사용한 브레이징된 다결정 CBN 입자의 계면 특성 및 파괴 거동, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• [6] Y. Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun, 티타늄 합금용 고열전도성 유리 결합 CBN 연삭 휠의 연삭 특성에 대한 연구, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• [7] Y. Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, 삼축 시험에서 모래 입자 파쇄에 대한 확률론적 접근, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
• [8] Y. Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, 단일 입자 파쇄 강도와 관련된 균일 등급 모래의 1차원 압축 거동, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• [9] WL Zhang, CB Liu, JF Peng 등. 지르코니아 코런덤의 혼합 입자 크기를 통한 고속철도 연삭석의 연삭 성능 향상. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• [10] WL Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, 레일 연삭 동작에 대한 연마 입자 크기의 영향 조사, J Manuf Process53(2020) 388-95.
• [11] WL Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, 레일 연삭석의 연삭 성능에 대한 마모의 영향 조사, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.