탄화규소(SiC)는 연삭 휠과 절단 디스크 제조에 사용되는 매우 중요하고 일반적인 연마재입니다. 독특한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 특정 용도에서 대체할 수 없습니다. 이 글에서는 탄화규소가 사용되는 이유와 생산 공정, 이 두 가지 주요 측면에 초점을 맞춥니다.
1. 탄화규소를 연마재로 선택해야 하는 이유는 무엇일까요?
탄화규소는 모스 경도가 9.5인 인공 고경도 소재로, 다이아몬드와 입방정 질화붕소(CBN) 다음으로 높은 경도를 자랑합니다. 탄화규소는 연마 공구에 이상적인 몇 가지 주요 특성을 가지고 있습니다.
높은 경도와 날카로움: 탄화규소 입자는 매우 단단하고 날카로워서 효율적인 재료 제거가 가능합니다.
취성: 실리콘 카바이드는 커런덤(산화알루미늄) 연마재에 비해 취성이 더 높습니다. 이는 연삭 시 유리한데, 둔탁한 입자가 깨지면서 새로운 날카로운 모서리가 드러나고, 지속적인 절삭력을 유지하는 “자가 연마” 효과를 내기 때문입니다.
우수한 열전도도: 이는 분쇄 과정에서 발생하는 열을 발산하는 데 도움이 됩니다.
화학적 안정성: 이 제품은 경도가 높고 인장 강도가 낮은 재료와 반응하지 않기 때문에 이러한 재료를 가공하는 데 특히 적합합니다.
주요 응용 프로그램 범주:
블랙 실리콘 카바이드(SiC): 순도가 약 98.5% 이상으로, 열전도도와 인성이 우수하며, 주로 인장 강도가 낮은 소재(예: SiC)의 가공에 사용됩니다.
유리, 세라믹, 석재 등 비금속 재료
주철, 비철금속(구리, 알루미늄, 황동 등)
고무와 가죽
내화재료
그린 실리콘 카바이드(SiC): 순도가 더 높고(>99%), 더 단단하고 취성이 더 강합니다. 주로 다음과 같은 단단하고 취성 있는 소재의 가공에 사용됩니다.
카바이드(텅스텐강) 공구
광학 유리, 옥, 마노
티타늄 합금
실리콘, 게르마늄 등 반도체 소재
1. 원료 준비 및 혼합
이것은 연삭 휠의 성능(경도, 입자 크기, 구조 등)을 결정하는 가장 중요한 단계입니다.
연마 입자: 가공할 소재에 따라 적절한 실리콘 카바이드 종류(검정색 또는 녹색)와 입자 크기(예: 46, 60, 120 등)를 선택하십시오. 입자 크기가 클수록 입자가 더 미세해져 표면 마감이 매끄러워지지만, 연삭 효율은 떨어집니다.
본드: 연마 입자를 서로 붙들어 고정하는 “접착제” 역할을 합니다. 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
레지노이드 본드: 가장 일반적으로 사용되는 방식으로, 일반적으로 페놀 수지로 만들어집니다. 이렇게 제작된 연삭 휠은 뛰어난 탄성, 강도, 그리고 고속 저항성을 제공하여 절단, 연삭 및 거친 연삭에 이상적입니다. 대부분의 절삭 디스크는 레진 본드를 사용합니다.
비트리파이드 본드: 점토나 장석과 같은 세라믹 재료로 만들어집니다. 이렇게 만들어진 연삭 휠은 견고하고 내열성이 뛰어나며 원래 모양을 잘 유지하지만, 비교적 취성이 있습니다. 주로 정밀 연삭에 사용되며, 절삭 디스크에는 덜 자주 사용됩니다.
고무나 금속 결합과 같은 다른 결합은 특수한 용도로 사용됩니다.
필러: 크리올라이트, 황철석 등의 기능성 소재는 분쇄 과정에서 윤활, 냉각 또는 분쇄 성능 향상을 위해 첨가됩니다.
정확하게 배합된 실리콘 카바이드 연마재, 바인더 분말, 필러를 믹서기에 넣고 장시간 균일하게 혼합합니다.
2. 성형
혼합된 재료를 특정 크기와 모양의 금형에 넣습니다.
대형 프레스에서는 냉간 압착을 수행하는데, 엄청난 압력(수십 톤에서 수천 톤까지)을 가해 느슨한 혼합물을 압축하여 처음에는 단단하고 밀도가 높은 연삭 휠 블랭크로 만듭니다.
코어로드는 금형 중앙에 배치되어 연삭 휠의 장착 구멍을 직접 형성합니다.
3. 경화
이 과정은 연삭 휠에 최종 강도를 부여하는 과정입니다. 경화 방법은 결합 방식에 따라 다릅니다.
레진 본드 연삭 휠의 경우: 프레스된 연삭 휠 블랭크를 대형 오븐(경화로)에 넣고 엄격하게 제어된 온도(예: 180°C~200°C)와 시간(수십 시간)으로 가열합니다. 레진이 용융되어 가교 반응을 거쳐 최종적으로 응고되어 연마 입자를 단단히 결합합니다.
비트리파이드 본드 연삭 휠의 경우: 블랭크를 고온 가마에 넣고 1000°C 이상의 온도에서 소결합니다. 비트리파이드 본드는 연마 입자를 유리화하고 견고하게 결합합니다.
4. 가공 및 검사
가공: 경화 후 연삭 휠 블랭크는 선삭 및 정적 밸런싱을 거쳐 정확한 보어 직경, 외경의 동심도, 원활하고 진동 없는 작동을 보장합니다.
검사: 안전을 위한 중요한 단계입니다. 각 연삭 휠은 다음을 포함한 엄격한 검사를 거칩니다.
회전 시험: 최대 작동 속도(예: 1.5배)를 초과하는 속도로 회전하여 구조적 무결성을 테스트하고 사용 중 균열이 발생하는 것을 방지합니다.
외관, 경도, 균형 등을 검사합니다.
마지막으로, 합격한 절단 휠에 라벨을 붙이고 배송을 위해 포장합니다.