메탈본드 다이아몬드공구의 성형압력에 따른 공구 특성 연구

Abstract

본 논문은 석재 및 건설 산업에서 대리석, 아스팔트, 콘크리트 등의 절삭, 연마, 천공 가공에 사용되는 메탈본드 다이아몬드공구의 분말 소결 열처리 시 성형압력에 따른 소결체의 소결 특성과 소결 밀도에 따른 공구의 절삭 성능에 관하여 연구하였다. 메탈본드 다이아몬드공구의 원료인 다이아몬드 입자와 결합 금속분말을 혼합비에 맞게 혼합한 후 성형압력에 따라 성형체 시편을 제작하였다. 각각의 성형압력에 따른 성형체 시편을 가압소결과 상압소결 조건에서 소결한 후 소결체의 소결밀도와 경도 등을 측정하여 소결 특성을 확인하였다. 그리고 실험 조건과 동일하게 Segment cutting blade 공구를 제작하여 절삭 시험을 실시하였다. 상기와 같은 실험을 통하여 성형체의 성형압력이 증가할수록 성형밀도가 증가함을 확인하였으며, 상압소결의 소결체에서는 성형압력이 증가할수록 소결밀도 및 경도가 증가하였지만 가압소결의 소결체에서는 성형압력과 관계없이 일정한 소결밀도가 측정되었다. 성형압력에 따라 소결밀도 및 경도가 증가한 상압소결 방법으로 Segment cutting blade 공구를 제작하여 절삭 성능 시험을 한 결과 공구의 절삭 속도와 마모량은 소결밀도가 증가할수록 감소하는 것으로 확인할 수 있었다. 이는 소결밀도가 증가할수록 결합 금속기지의 결합력이 증가하여 공구의 내마모성이 향상되지만 마모된 다이아몬드 입자가 쉽게 이탈되지 않아 절삭 속도는 저하됨을 알 수 있다.; The purpose of this study was to examine the sintering properties of the metal bond diamond tools depending on the levels of their compacting pressure during powdering, sintering and heating processes as well as their cutting performances depending on the sintering densities: the metal bond diamond tools are used primarily for cutting, abrading and punching of marble, asphalt, concrete and other stone and construction materials. For this purpose, the researcher mixed the materials of the metal bond diamond tool, namely the diamond particles and the metal powders according to the proper mixing ratio and thereupon, manufactured compacted test pieces for each compacting pressure level. Then, the researcher subjected the test pieces to each pressure sintering and normal sintering and thereupon, measured the sintering density and hardness to check the sintering properties. And the researcher manufactured the samples of the segment cutting blade tools under the same test conditions to test the cutting performance. As a result of such testing, it was confirmed that the higher the compacting pressure was, the green density would be higher. Specifically, in case of the sample subjected to normal sintering, the higher the compacting pressure was, its sintering density and hardness was higher, but in case of the sample subjected to pressure sintering, the sintering density remain at a certain level regardless of the compacting pressure levels. As a result of testing the cutting performance of the segment cutting blades by using the normal sintering method allowing for higher sintering density and hardness in proportion to the compacting pressure levels, it could be confirmed that the cutting speed and wearing of the tool lowered in inverse proportion to the sintering pressure levels. Such a finding suggests that a higher sintering density would increase the bonding power of the metal only to improve wearing-proof of the tools but that the cutting speed would be lower because the worn diamond particles would not be easily detached.