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표면처리일반

제목 고주파 담금질
분류 기계재료 > 표준 열처리 작성일 2020.05.07.11.06.16
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 (1) 개 요 
고주파 담금질은 담금질부분에 대응하는 적당한 형상의 담금질코일을 만들어 이것을 1000 사이클에서 1 메가 사이클의 고주파 발생장치에 접속하고, 이것에 고주파 대전류를 통하면 근접하여둔 담금질 물체의 표면에 유도 전류가 흘러 이것에 의하여 물체는 표면층에서 급속히 가열된다. 

담금질 온도에 달했을 때 가열을 중지, 냉각액을 외부에서 분사하여 담금질을 한다. 이와같은 고주파 담금질은 직접 가열로 열효율이 좋게 국부담금질, 전체담금질등 모두 가능하며, 처리시간을 짧고 일정한 조건에서 다수를 처리하는 것이 비교적 간단히 할 수 있는 등의 이점을 가지나 반면 발생장치가 극히 값이 비싸다는 결점이 있다. 

고주파 담금질이 다른 표면경화법과 다른점은 자체경화능이 있는 강재를 사용하여 급속이 표면만을 가열하여 담금질하고, 따라서 내부는 거의 처음상태로 유지되는 것인데, 여기서 담금질 전 재료의 조직이 고주파 표면담금질과 같은 금속가열의 경우는 큰 영향력을 미치므로 0.4∼0.5% 탄소강에 있어서는 조질에 의해 현저한 경도 상승을 나타낸다. 

바탕이 펄라이트에는 이른바 불완전 담금질이 되고, 잔류 페라이트가 있어 충분한 경도가 얻어지지 않는다. 또 조질재의 경우에는 담금질층과 내부사이에 이른바 경계층이 있어 경도가 저하하는데 이것은 탄소강에서 일어나기 쉽고 합금강 적어도 Cr 강에서는 일어나지 않는다. 

 (2) 고주파 열처리의 특징 

· 가열 시간이 짧아 열 영향이 적으므로 변형이 적다. 
 · 산화 SCALE 의 발생이 적다. 
 · 장기 가열에 의한 탈탄 현상이 없다. 
 · 필요 부분만의 국부 열처리가 용이하다. 
 · 경화 깊이의 조정이 용이하다. 
 · 표면경화의 경우 내부의 인성을 유지할 수 있다. 
· 표면경화, 풀림, 뜨임, 불림등 모든 열처리 분야에 적용이 용이하다. 

 (3) 고주파 열처리의 주의사항 

① 고주파 발생장치의 용량에 따라서 가열능력 한계가 있어서 외경의 작업가능한 한계가 있고 도 및 경화층 깊이에 따라서 중주파 및 저주파 시설을 이용해야하며, 비용이 증가하는데 주의해야 한다. 

② BUSH 및 PIPE 류의 외경고주파 작업시 두께에 따라서 치수 변형향의 차이가 있으며, 특히 내경 공차부의 재가공이 필요하므로 고주파 후 정삭을 해야한다. 

③ 냉간인발환봉(일명 미가기환봉)은 표피 1.0 ㎜이상 가공한후에 최고경도가 나오며, 그 이유는 표피층의 탈탄현상등으로 탄소량의 감소가 주요인이다. 

④ 단조주조의 소재는 담금질, 뜨임전에 반드시 전처리로써 불림 또는 풀림을 하고 결정립의 조정 조직의 균일화, 잔류응력 제거등을 해야한다. 한편 전처리를 불림 한 것인지 또는 풀림 한 것인지는 재질과 질량효과에 따라 구별되는데 절삭가공이 원활하게 되는편을 선택한다. 특수원소를 갖고 공기담금질성이 좋은 재료 경우 불림 또는 풀림에서도 경화하므로 불림, 뜨임을 하여 퍼얼라이트조직으로 한다. 또 두께가 큰 주강등에서 수지상정이 쉽게 없어지지 않을 때는 2 차 불림을 하면 좋다. 

 (4) 고주파 열처리장치의 구조 

 ① 고주파 발생장치 상용의 60Hz 의 전력을 금속의 가열에 보다 효율적인 고주파 전력으로 변환시켜주는 장치이며, 변환기구로서 진공관을 사용하는 방식(진공관식 GENERATOR)과 반도체소자를 사용하는 방식이 있다. 반도체 소자로서 S.C.R 을 사용하는 THYRISTER INVERTER 는 에너지 효율이 탁월하여 최근 고주파 열처리에 가장 널리 사용되고 있으며, 진공관식 GENERATOR 는 10KHz 이상의 높은 주파수의 전력이 필요한 경우에 주로 사용한다. 

 ② 정합부 고주파 발생장치에 의해 발생된 고주파 전력을 가열코일에 효과적으로 공급하기 위한 장치이며, 가열코일과 직결되어 있다. 

 ③ 가열코일 제품의 형상에 따라 설계 제작되며, 대전력이 흐르므로 수냉식이 일반적이다. 또한 경화 열처리 경우와 같이 급냉이 필요한 경우 냉매를 분사할 수 있는 장치도 갖추고 있다. 

 ④ 기계장치 제품의 특성에 따라 설계 제작되며, 가열코일을 상·하·좌·우로 이동시키고, 제품을 이송하며, 균일한 가열을 위해 제품을 회전시켜주는 장치이며, 전자제어에 의한 자동운전이 가능하다. SCANNING MACHINE 이 대표적인 예이다. 

⑤ 냉각수 장치 및 담금질유 장치 냉각수 장치는 고주파 발생장치, 가열코일등을 냉각시켜주는 냉각수의 순환장치이다. 담금질유 장치는 열처리의 경우 담금질유를 순환시켜즈는 장치이며, 담금질유의 반복 사용으로 인한 온도 상승을 방지하기 위한 담금질유 냉각장치가 포함된다. 
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