<구분>
- 표면처리
- 표면경화법
- 침탄법
- 고체침탄법
- 가스침탄법
- 질화법
- 이온질화법
- 가스질화법
- 침탄질화법(청화법, 액체질화법, 액체침탄법)
- 숏피닝 (Shot Peening)
- 화염경화 (Flame Hardening)
- 고주파 열처리, 고주파경화법 ★
- 방전 경화법 (Squart Hardening)
- 하드페이싱 (Hard Facing)
- 침탄법
- 표면 코팅 (증착법)
- 화학증착법 (CVD)
- 물리증착법 (PVD)
- 금속피막
- 산화피막
- 양극산화처리 (Anodizing)
- 인산염피막처리
- 파커라이징 (Parkerizing)
- 분더라이징 (Bonderizing)
- 코스레타이징? (coslettizing)
- 금속침투법
- 크로마이징 (Chromizing)
- 칼로라이징 (Calolizing)
- 실리콘나이징 (Siliconizing)
- 브로나이징
- 세라다이징
- 도금
- 전해도금(전기도금)
- 무전해도금
- 용융도금
- 진공도금
- 도장
- 기타
- 설퍼라이징(Sulfurizing)
- 표면경화법
<기출>
- 20-1-5 고주파 경화법에 대하여 설명하시오
- 금속 14-2-4 강의 표면경화열처리 중 고주파 경화 (High Frequency Induction Hardening)법과 그 특징을 설명하시오
- 금속 23-4-3 고주파 열처리에 대하여 설명하시오
- 금속 18-1-11 고주파 경화의 특징과 표피효과 (Skin effect)에 대하여 설명하시오
1. 개요
1) 고주파 열처리 (High Frequency Induction Hardening) 정의
고주파 열처리(고주파 퀜칭)는 고주파 전류를 응용한 가열방법에 의한 표면 경화법 (표면 퀜칭)이다
강에 교류전류를 흘리고 주파수를 높이면 표피효과에 의해 표면층만 흐르게 되는데, 이 원리를 이용해서 표면만 가열(줄열에 의한 가열)하는 공정이다
주파수가 높을수록 가열 깊이, 퀜칭 깊이가 얕아진다 (퀜칭 깊이 1mm일때 60000cycle 주파수 필요)
2) 특징
(1) 장점
- 간단한 형의 걳은 대량 생산이 가능하다 (공정의 cycle time이 매우 짧다)
- 단시간의 가열이므로 탈탄이 없고 표면의 산화가 대단히 적다 → 경화 후 연마작업을 생략할 수 있음
- 완전 담금질이 아닌 표면 담금질이므로 변형이 적으며 균일한 담금질이 가능함
- 열의 효율이 좋다 (직접 가열)
- 연속 작업 가능, 양산 가능
- 표면은 초경도이며 내층은 인성이 있는 특성 (표면 경화 공통 특징)
- 임의로 필요한 부분만 담금질이 가능함
- 작업환경이 좋음 (무공해)
- 피로한도가 높아진다 (표피효과에 의한 표면 압축응력 → 피로강도 증대 효과)
(2) 단점
- 시설 투자비가 고가 (경화 깊이에 따라 기계를 나눠야한다 - 고주파, 중주파)
- 재료의 두께에 따라 변형량의 차이가 있다 (내경 공차부 재가공 필요)
- 강종의 형상에 제한이 있음 (인덕터 형상, 국부적으로 가열)
- 강종에 제한
- 고주파가 주변 환경에 영향을 줄 수 있음
3) 고주파 열처리 공정 (방법)
기본적으로 고주파 전류를 흘리는 코일로 재료(제품)을 감싸야한다 (유도자, inductor)
유도자는 동제로서, 제품과 형태가 일치해야함
적당하고 균일한 표면 담금질을 위해 상대적으로 회전이나 이동을 할 때가 많음
유도자로 퀜칭온도까지 가열되면 전류를 차단하고 분수 냉각함 (유도자 내에 마련된 수많은 작은 구멍에서 물을 분사하게 만들어진게 일반적인 설계다)
(1) 정치 퀜칭법 : 가열부분을 한번에 퀜칭하는 방법
- 피가열물을 회전시켜 퀜칭 : 균일하게 가열냉각을 시키기 위함
- 피가열물이 정지상태에서 퀜칭
(2) 이동 퀜칭법 : 부분적인 가열을 하면서 연속적으로 퀜칭
- 피가열물을 회전시키고 이동하며 퀜칭
- 피가열물을 정지시키고 이동하며 퀜칭
4) 냉각 방법
- 가열코일 분사 냉각법 (가열코일 내 가는 구멍에서 냉각수 분사)
- 냉각관 분사 냉각법 (가열 후 냉각관으로 이동 후 냉각관에서 냉각수 분사)
- 침지 냉각법 (피가열물을 침지하여 냉각)
2. 고주파 열처리 원리
2024.04.20 - [Mechanical Engineering Study/용접] - [용접] 고주파 용접 (High Frequency Welding), 제관
1) 표피 효과 (Skin Effect)
- 전류가 용접재의 표면에 집중
- 주파수가 커질수록 강하게 발생하고 침투깊이가 낮아짐 (에너지 집중이 좋고 좁은 열영향부 형성)
2) 맴돌이 전류 (eddy current)
- 유도코일에 전류가 가해지면 암페어 오른나사 법칙에 의해 도체 내에 자기장 형성
- 자기장은 페러데이 법칙에 의해 원형 전류가 형성이 되고 이를 맴돌이 전류라 한다 (발열)
3) 줄의 법칙, 줄열 (Joul's law)
- 도체에 전류가 흐를때 발생하는 열에너지가 도체의 저항의 제곱과 전류에 비례하는 법칙
- P 는 IR^2에 비례함
4) 강의 담금질 (Quenching)
기본열처리 - 담금질 (Quenching)
기본 열처리 담금질 (Quenching) ★ 뜨임 (Tempering) 풀림, 소둔 (Annealing) 완전소둔 (Full Annealing) 구상화 소둔 (Sphericidizing Annealing) 재결정 소둔 (Recrystallization Annealing) 응력제거 소둔 (Stress Relief Annealing)
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3. 고주파 열처리에 대한 고찰
1) 고주파 열처리에 적합한 강종
- JIS B 6912 참고
- 급속한 가열로 인해 재료의 담금질성, 결정립 성장 방지, 중탄소량 보유 (절삭성 개선) 등을 고려해야함
- Mn, Cr, B, Ti, Zr, V, Pb, Ca 등의 합금성분 함유 강이 좋음