전기강판용 스탬핑 윤활: 공구 수명과 청결의 균형 맞추기

주요 내용

• 스탬핑 윤활제 선택 전기강판 라미네이션 툴링 요건이 아닌 다운스트림 청결 요건에서 시작해야 합니다. 청소 제약 조건은 금형 보호 전략보다 변경하기 어렵습니다.
• 전기강의 절연 코팅은 화학적, 기계적으로 윤활유와 상호작용하며, 생산 투입 전 호환성 테스트를 통해 코어 손실을 증가시키는 코팅 열화를 방지합니다.
• 스택의 적층 사이에 갇힌 윤활유 잔여물은 노출된 표면의 잔여물과 다르게 작동하며, 특히 분해 생성물의 탈출 경로가 제한적인 응력 완화 어닐링 시에는 더욱 그렇습니다.
• 불충분한 윤활로 인한 금형 마모는 공구 비용뿐만 아니라 최첨단 자기 특성을 저하시키고 버 높이를 높이며 층간 절연을 손상시키는 등 모터 성능에 영향을 미칩니다.
• 건식 필름 사전 도포 윤활제는 스탬핑 후 세척이 필요 없지만 킬로그램당 스트립 비용이 추가되고 중간 실행 조정성이 떨어집니다. 배니싱 오일은 청소 부담을 줄여주지만 고속 적층 라인에서 충분히 빨리 사라지지 않습니다.

전기강에 특수 스탬핑 윤활이 필요한 이유

전기강은 일반 탄소강이 아닙니다. 때로는 유기, 때로는 무기, 때로는 하이브리드와 같은 절연 코팅이 되어 있어 스탬핑을 견디고 완성된 스택의 적층 사이에 들어가 실제 전기 작업을 수행해야 합니다. 이 코팅은 스트립에 바르는 윤활유와 상호작용합니다. 때로는 도움이 되기도 합니다. 그렇지 않은 경우도 많습니다.

비방향성 전기 강철의 코팅은 얇습니다. 일반적으로 수 미크론입니다. 이는 조립된 코어의 적층 사이의 와전류를 제한하기 위해 존재합니다. 스탬핑 중에 손상되거나, 나중에 잔여물로 오염되거나, 청소 중에 고르지 않게 벗겨지면 스택은 코어 손실이라는 대가를 치르게 되며, 이는 테스트 또는 현장 작동 전까지는 나타나지 않을 수 있습니다.

따라서 단순히 스탬핑 작업을 윤활하는 것이 아닙니다. 코팅된 기판에서 스탬핑 작업을 윤활하는 것이 아니라 코팅이 나중에 해야 할 일이 있는 코팅된 기판에 윤활을 하는 것입니다. 이러한 제약 조건은 윤활제를 선택하고, 바르고, 제거하는 방법에 대한 모든 것을 변화시킵니다.

야금학적으로도 고려해야 할 사항이 있습니다. 프리미엄 모터 라미네이션에 일반적으로 사용되는 2.5% Si 이상의 높은 실리콘 함량 등급은 연강보다 더 단단하고 부서지기 쉽습니다. 공구를 더 빨리 마모시킵니다. 조건이 맞지 않을 경우 전단 모서리에서 더 쉽게 균열이 발생합니다. 윤활유는 대부분의 스탬핑 엔지니어가 훈련받은 것보다 덜 관대한 공작물 재료를 다루면서 펀치-다이 인터페이스에서 마찰과 열을 관리해야 합니다.

각 다이 스테이션에서 윤활유가 실제로 하는 일

“마찰 감소”에 대한 막연한 이야기만으로는 전체 작업 내용을 파악할 수 없으므로 구체적으로 설명할 필요가 있습니다. 프로그레시브 다이 스탬핑 라미네이션에서는 윤활유가 여러 위치에서 동시에 작동합니다:

• 스트립과 다이 페이스 사이 수유 및 포지셔닝 중
• 펀치 투 스트립 인터페이스에서 전단 및 피어싱 중
• 스트립과 스트리퍼 플레이트 사이 스트립 리프트 중
• 블랭킹 가장자리에서 절단 프로파일이 캐리어에서 분리되는 위치
• 슬러그에서 다이 버튼을 통해 지워질 때

각 영역은 압력, 온도, 표면 속도 조건이 조금씩 다릅니다. 윤활유는 어느 구역에 사용할지 선택할 수 없습니다. 공급 시스템에서 살아남을 수 있는 피막 두께와 표면 에너지 및 습윤성 측면에서 강철의 코팅이 남긴 것이 무엇이든 간에 모든 영역에서 작동해야 합니다.

그리고 그 모든 작업을 마친 후에는 떼어내야 합니다.

라미네이션 스택의 스탬핑 후 청결 요구 사항

많은 스탬핑 애플리케이션에서 부품에 약간의 잔류 오일은 보관 중에 견딜 수 있거나 심지어 보호할 수 있습니다. 라미네이션 스택은 그렇지 않습니다.

스택의 라미네이션 사이에 윤활유 잔여물이 갇힐 수 있습니다:

• 전도성 또는 반전도성 경로를 생성하여 단열 코팅의 효과를 높입니다.
• 스택이 접착제로 결합된 어셈블리를 사용하는 경우 접착제 결합을 방해합니다.
• 응력 제거 어닐링과 같은 열처리 단계 중 배출 가스가 용광로 대기를 오염시킵니다.
• 열처리 후 라미네이션 표면에 탄화 침전물을 남기고 예측할 수 없는 방식으로 표면 저항을 변화시킵니다.
• 잔여물이 가변 두께 필름으로 작용하는 경우 압축 중 스택의 치수 안정성에 영향을 미칩니다.

이 모든 것은 가상의 이야기입니다. 실제로 일어납니다. 문제는 항상 얼마나 많은 잔여물이 남느냐는 것이며, 그 답은 다운스트림 프로세스에 따라 달라집니다.

OD에서 용접되고 용광로를 보지 않는 스택은 750°C 이상에서 완전한 응력 제거 어닐링을 거치는 스택과 다른 청결 요건을 가지고 있습니다. 열 활성화 접착 코팅이 적용된 자체 접착 라미네이션을 사용하는 스택은 특히 민감하며, 접착 표면의 오염은 코어의 기계적 무결성을 직접적으로 약화시킵니다.

윤활유를 선택하기 전에 청결도 사양을 설정해야 합니다. 그 반대가 아닙니다. 이러한 순서의 실수는 흔히 발생합니다.

전기강판용 스탬핑 윤활유 유형 비교

보편적인 승자는 없습니다. 올바른 선택은 생산 속도, 다이 복잡성, 강종, 코팅 유형, 세척 기능, 스탬핑 후 라미네이션에 어떤 일이 발생하는지에 따라 달라집니다. 다음은 실제 비교입니다:

이 표에서 몇 가지 눈에 띄는 점이 있습니다. 건식 필름 윤활제는 스탬핑 후 세척 문제를 완전히 해결하지만 철강 공급업체와의 조정이 필요하고 스트립 킬로그램당 비용이 추가됩니다. 또한 모든 다이 형상에 똑같이 적합한 것은 아니며, 스테이션이 많고 캐리어 브리지가 좁은 복잡한 프로그레시브 다이의 경우 스트립이 사전 코팅된 상태로 도착하더라도 추가 윤활이 필요할 수 있습니다.

배니싱 오일은 과정을 단순화하기 때문에 인기가 있습니다. 하지만 “사라진다”는 것은 상대적인 용어입니다. 이러한 오일은 열과 시간에 따라 휘발됩니다. 적층 전에 실제로 사라지는지 여부는 주변 온도, 공기 순환, 스탬핑과 조립 사이의 시간, 처음에 오일이 얼마나 많이 도포되었는지에 따라 달라집니다. 라미네이션이 몇 초 만에 다이에서 스택으로 이동하는 고속 라인에서는 아직 “사라짐'이 일어나지 않았습니다.

스탬핑 윤활이 다이 수명 및 라미네이션 에지 품질에 미치는 영향

윤활과 다이 수명 사이의 연관성은 일반적인 스탬핑에서 잘 알려져 있습니다. 다이 마모 피드백이 라미네이션 품질에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려져 있지 않습니다.

펀치가 마모됨에 따라 펀치와 다이 사이의 유효 간격이 증가합니다. 이 간격 변화는 영향을 미칩니다:

• 절단 가장자리의 버 높이
• 절단면의 전단 영역과 파단 영역의 비율입니다.
• 절단부 근처 소재의 잔류 응력
• 단열 코팅의 가장자리 상태

버 성장은 눈에 보이는 증상입니다. 그러나 눈에 보이지 않는 것이 모터 성능에 더 중요합니다. 절단면의 경화가 증가하면 국부적으로 자기 투과성이 저하됩니다. 전단 모서리의 코팅 손상은 압축 상태에서 적층할 때 적층 사이에 전기적 브리지를 만들 수 있습니다.

따라서 재연마 전 펀치 수명을 15-20%까지 연장하는 윤활은 단순히 툴링 비용의 문제가 아닙니다. 라미네이션 품질에 관한 이야기입니다. 마모가 적다는 것은 더 안정적인 버 높이, 더 일관된 에지 상태, 더 긴 유지보수 중단 간격, 그리고 - 이 부분이 놓치기 쉬운 부분이지만 - 생산 배치 전체에서 더 균일한 자기 거동을 의미합니다.

반대로 더 무겁고 강력한 윤활제를 사용하여 금형 수명을 최대로 늘리려고 하면 툴링에서는 이길 수 있지만 청결도, 코팅 호환성 또는 스탬핑 후 처리에서 손해를 볼 수 있습니다. 이것이 이 글의 제목에 담긴 균형이며, 저절로 해결되지 않습니다. 실행별로 관리해야 합니다.

펀치-다이 간극, 프레스 속도 및 윤활의 한계

전기 강철의 모든 스탬핑 문제에 대해 윤활을 해답으로 여기고 싶은 유혹이 있습니다. 그렇지 않습니다.

펀치-다이 간 간격이 소재 등급과 두께에 맞지 않으면 아무리 많은 윤활제를 사용해도 깨끗한 가장자리를 만들 수 없습니다. 프레스 속도가 이송 시스템이 정확하게 추적할 수 있는 속도를 초과하면 스트립이 약간 잘못된 위치에 스테이션에 도착하고 윤활유는 이 문제를 해결하는 데 아무런 도움이 되지 않습니다. 다이 설계가 너무 짧은 스트립 진행에 너무 많은 스테이션을 밀집시키고 캐리어가 기계적으로 불안정하면 윤활 시스템이 이를 안정화할 수 없습니다.

윤활은 프로세스 변수입니다. 매우 중요한 변수입니다. 하지만 윤활은 시스템 내부에서 작동하며, 그 시스템에는 클리어런스 설계, 스트립 레이아웃, 프레스 역학, 다이 유지보수 일정 및 스택 준비 관행이 포함됩니다. 팀에서 윤활을 문제가 발생했을 때 돌리는 손잡이 정도로 취급하면 한 가지 문제를 다른 문제와 맞바꾸는 과잉 윤활을 하게 되는 경우가 많습니다.

윤활유 도포 방법: 롤러, 스프레이, 드립 및 드라이 필름

적용 방법과 통일성에 대해서는 평소보다 더 많은 대화를 나눌 필요가 있습니다.

롤러 적용 는 필름 두께를 합리적으로 제어할 수 있으며 코일 공급 프로그레시브 다이 작업에서 일반적으로 사용됩니다. 하지만 롤러 상태가 저하됩니다. 롤러 표면이 스트립 코팅에서 미세한 입자를 빨아들입니다. 롤러 압력이 변하거나 작업장 온도에 따라 윤활유 점도가 변함에 따라 필름 두께가 달라집니다. 주기적인 검증이 없으면 잘 제어되던 필름이 제어할 수 없는 변수가 됩니다.

스프레이 적용 노즐 형상과 압력을 유지하면 더 얇고 균일한 필름을 얻을 수 있습니다. 또한 오버 스프레이와 미스트에 더 많은 윤활유가 낭비되어 밀폐된 프레스 공간에서 관리 및 환경 제어 문제가 발생합니다.

드립 시스템 는 간단하고 저렴합니다. 또한 일관성이 없습니다. 빠르게 작동하는 프로그레시브 다이에서 드립 윤활은 “효과가 있다”는 이유로 아무도 다시 사용하지 않는 기존 설정인 경우가 많습니다. 다이가 고착되지 않는다는 의미에서는 효과가 있습니다. 공구 보호와 청결 사이의 균형을 최적화한다는 의미에서 효과가 있는지 여부는 완전히 다른 문제입니다.

사전 도포된 드라이 필름 이 모든 것을 우회합니다. 필름은 거기에 있고 균일하며 철강 가공 시설에서 통제된 조건으로 도포되었습니다. 스탬핑 작업에는 아무것도 도포할 필요가 없습니다. 대신 비용과 리드 타임, 그리고 가동 중 윤활을 조정할 수 있는 유연성이 감소합니다.

적층 및 어닐링 전 스탬핑된 라미네이션을 청소하는 방법

윤활제가 배니싱 타입이 아니고 다운스트림 공정에서 깨끗한 표면이 필요한 경우, 누군가는 라미네이션을 청소해야 합니다. 이 단계에는 비용, 시간, 바닥 공간, 환경 규정 준수 노력이 필요합니다.

일반적인 청소 방법은 다음과 같습니다:

• 수성 세척 알칼리성 또는 중성 세제로, 때로는 초음파로 세척합니다. 수용성 합성유와 경질유에 효과적입니다. 중질 광유에는 덜 효과적입니다. 사용 후 건조가 필요하며, 관리하지 않으면 또 다른 단계와 잠재적인 산화 원인이 됩니다.
• 솔벤트 청소 탄화수소 또는 변성 알코올 용매를 사용합니다. 스트레이트 오일에 효과적입니다. 환경 및 작업자 안전 규정으로 인해 많은 지역에서 이 경로를 정당화하기가 점점 더 어려워지고 있습니다.
• 열 탈지 응력 완화 어닐링 사이클에 통합되었습니다. 용광로 대기는 열 사이클의 초기 단계에서 잔류 윤활제를 태우거나 휘발시킵니다. 이 방법은 효과가 있지만 라미네이션 표면의 탄소 침착을 방지하고 통제되지 않은 산화를 방지하기 위해 신중한 분위기 제어가 필요합니다. 또한 퍼니스가 세척과 어닐링이라는 이중 작업을 수행한다는 의미이므로 대기 관리가 복잡해집니다.
• 증발에만 의존 - 미량의 잔여물을 받아들입니다. 이는 공개적으로 인정하는 것보다 더 흔한 일입니다. 안 될 때까지는 작동합니다.

선택은 부피, 사용되는 특정 윤활제, 스택의 결합 방법, 스택의 어닐링 여부에 따라 달라집니다. 열처리 없이 바로 와인딩 작업으로 넘어가는 인터록 스택의 경우 잔류물 허용 오차가 상대적으로 높은 경우가 많습니다. 결합 스택이나 어닐링 스택의 경우 훨씬 더 엄격합니다.

라미네이션 스택의 응력 완화 어닐링 중 윤활제 잔류물 거동

응력 완화 어닐링은 스탬핑 공정으로 인해 저하된 자기 특성을 회복해야 하는 라미네이션 스택에 일반적으로 사용됩니다. 어닐링은 일반적으로 700~800°C의 통제된 분위기에서 건조 질소, 질소-수소 혼합물 또는 경우에 따라 가벼운 발열 분위기에서 수행됩니다.

이러한 온도에서는 유기 윤활유 잔류물이 분해됩니다. 분해되는 물질은 윤활유 화학, 대기 및 온도 프로파일에 따라 달라집니다. 가장 좋은 경우: 깨끗하게 휘발되고 대기가 이를 운반합니다. 최악의 경우: 라미네이션 표면에서 탄화되거나 단열 코팅과 반응하거나 용광로 대기를 압도하고 국부적으로 환원 또는 침탄 조건을 생성하기에 충분한 분해 생성물을 생성합니다.

스택에서는 잔여물이 적층 사이에 갇혀 있기 때문에 문제가 증폭됩니다. 쉽게 휘발할 수 있는 자유 표면이 없습니다. 분해 생성물은 스택의 가장자리를 통해 이동해야 하는데, 높고 단단하게 압축된 스택에서는 확산 경로가 매우 느릴 수 있습니다. 따라서 스택 중앙의 라미네이션은 가장자리에 있는 라미네이션보다 분해 생성물에 더 오래 노출될 수 있습니다.

이는 단일 라미네이션 쿠폰에 대한 테스트에서는 나타나지 않는 문제 중 하나입니다. 생산 용광로의 생산 스택에서만 나타납니다. 그리고 그때쯤이면 사람들은 보통 다른 곳에서 문제를 찾고 있습니다.

전기강판 스탬핑 윤활을 위한 실용적인 공정 지침

완벽한 윤활유 선택의 공식은 없습니다. 하지만 더 나은 결과를 낳는 경향이 있는 결정 원칙은 있습니다:

도구 요건이 아닌 청결 요건부터 시작하세요. 다운스트림 공정이 견딜 수 있는 한계를 파악한 다음, 금형을 보호하면서 해당 제약 조건을 충족하는 윤활제를 찾아야 합니다. 다른 방향으로, 즉 최고의 툴링 윤활제를 고른 다음 세척을 시도하면 일반적으로 총 비용이 더 많이 듭니다.

윤활유를 단열 코팅과 일치시킵니다. 모든 코팅이 모든 윤활유에 같은 방식으로 반응하는 것은 아닙니다. 유기 코팅은 특정 석유 기반 제품에서 부드러워지거나 용해될 수 있습니다. 무기 코팅(인산염 기반 또는 산화물 기반 유형)은 일반적으로 화학적으로 더 단단하지만 윤활막의 두께가 스탬핑 힘을 완충할 만큼 충분히 두껍지 않으면 기계적으로 손상될 수 있습니다. 생산용 윤활유를 사용하기 전에 호환성 데이터를 확인하세요.

도포 속도뿐 아니라 필름 두께도 모니터링하세요. 롤러가 분당 몇 밀리리터를 적용하는지 알면 시스템이 어떤 작업을 수행하는지 알 수 있습니다. 실제로 스트립에 무엇이 있는지 알면 부품에 어떤 문제가 있는지 알 수 있습니다. 이 수치는 서로 다른 수치이며 시간이 지남에 따라 달라집니다.

버 추세를 추적하고 이를 윤활 변화와 연관시킵니다. 버 높이는 안전거리, 속도, 윤활막 상태에 동시에 반응합니다. 버 높이만 바뀌고 다른 것은 움직이지 않으면 일반적으로 윤활유가 문제인 경우가 많습니다.

청소 유효성 검사를 건너뛰지 마세요. 프로세스에 청소 단계가 포함되어 있는 경우 실제로 작동하는지 확인하세요. 시운전 중에 한 번이 아니라 생산 중에 주기적으로 확인해야 합니다. 라미네이션 표면의 잔류물 테스트(물 차단 테스트 또는 접촉각 측정과 같은 간단한 테스트도 가능)를 통해 드리프트가 스택 성능 문제로 발전하기 전에 미리 포착할 수 있습니다.

스탬핑 윤활제 토론을 스택 토론과 연결하세요. 이는 별도의 엔지니어링 문제가 아닙니다. 프레스에서의 결정은 적층, 접합, 용접, 어닐링 및 최종 조립에 영향을 미칩니다. 윤활을 별개로 취급하면 금형 수명은 길어지고 모터는 불량으로 끝납니다.

자주 묻는 질문