1790년 티타늄이 발견된 이후 인류는 한 세기 넘게 티타늄의 놀라운 특성을 탐구해 왔습니다. 1910년에 티타늄 금속이 처음 생산되었지만 티타늄 합금을 사용하기 위한 여정은 길고 험난했습니다. 1951년이 되어서야 비로소 산업 생산이 현실화되었습니다.
티타늄 합금은 높은 비강도, 내식성, 고온 저항 및 피로 저항으로 잘 알려져 있습니다. 무게는 같은 부피에서 강철의 60%에 불과하지만 합금강보다 강합니다. 이러한 우수한 특성으로 인해 티타늄 합금은 항공, 우주항공, 발전, 원자력, 해운, 화학, 의료기기 등 다양한 분야에서 활용이 점차 확대되고 있습니다.
티타늄 합금이 가공하기 어려운 이유
티타늄 합금의 네 가지 주요 특성(낮은 열 전도성, 상당한 가공 경화, 절삭 공구에 대한 높은 친화성, 제한된 소성 변형)은 이러한 재료를 가공하기 어려운 주요 이유입니다. 절단 성능은 절단하기 쉬운 강철의 약 20%에 불과합니다.
낮은 열전도율
티타늄 합금의 열전도율은 45# 강철의 약 16%에 불과합니다. 가공 중에 열을 전도하는 이러한 제한된 능력은 절삭날의 온도를 크게 상승시킵니다. 실제로 가공 중 팁 온도는 45# 강철의 온도를 100% 이상 초과할 수 있습니다. 이러한 상승된 온도는 절삭 공구의 확산 마모를 쉽게 유발합니다.
심한 작업경화
티타늄 합금은 상당한 가공 경화 현상을 나타내어 스테인리스강에 비해 표면 경화층이 더욱 뚜렷해집니다. 이로 인해 툴링 마모가 증가하는 등 후속 가공에 문제가 발생할 수 있습니다.
절삭 공구와의 높은 친화력
티타늄 함유 초경합금과의 접착력이 심각합니다.
작은 소성 변형
45 강철의 탄성 계수는 약 절반이므로 상당한 탄성 회복과 심한 마찰이 발생합니다. 또한 공작물은 클램핑 변형에 취약합니다.
티타늄 합금 가공을 위한 기술 팁
티타늄 합금의 가공 메커니즘에 대한 이해와 이전 경험을 바탕으로 이러한 재료 가공에 대한 주요 기술 권장 사항은 다음과 같습니다.
- 절단력을 최소화하고 절단 열을 줄이며 가공물의 변형을 줄이려면 포지티브 각도 형상의 블레이드를 사용하십시오.
- 공작물 경화를 방지하기 위해 일정한 이송 속도를 유지하십시오. 절삭 공정 중에는 공구가 항상 이송 상태에 있어야 합니다. 밀링의 경우 반경 방향 절삭 깊이(ae)는 공구 반경의 30%여야 합니다.
- 가공 중 열 안정성을 보장하기 위해 고압 및 고유량 절삭유를 사용하여 과도한 온도로 인한 표면 변질 및 공구 손상을 방지합니다.
- 칼날 가장자리를 날카롭게 유지하십시오. 무딘 공구는 열이 축적되고 마모가 증가하여 공구 고장 위험이 크게 높아질 수 있습니다.
- 가능한 한 가장 부드러운 상태에서 티타늄 합금을 가공하십시오.CNC 가공가공열처리가 재료의 강도를 높이고 블레이드 마모를 가속화하기 때문에 경화 후에는 더욱 어려워집니다.
- 칼날의 접촉 면적을 최대화하려면 절단 시 큰 팁 반경이나 챔퍼를 사용하십시오. 이 전략은 각 지점에서 절삭력과 열을 줄여 국부적인 파손을 방지하는 데 도움이 됩니다. 티타늄 합금을 밀링할 때 절삭 속도는 공구 수명에 가장 큰 영향을 미치며, 반경 방향 절삭 깊이가 그 뒤를 따릅니다.
블레이드부터 시작하여 티타늄 가공 문제를 해결하십시오.
티타늄 합금 가공 시 발생하는 날 홈의 마모는 절삭깊이 방향에 따라 날의 전후면을 따라 발생하는 국부적인 마모입니다. 이러한 마모는 종종 이전 가공 공정에서 남은 경화층으로 인해 발생합니다. 또한 800°C를 초과하는 가공 온도에서는 공구와 가공물 재료 사이의 화학 반응과 확산으로 인해 홈 마모가 형성됩니다.
가공 중에 높은 압력과 온도로 인해 가공물의 티타늄 분자가 블레이드 앞에 축적되어 구성인선 현상이 발생할 수 있습니다. 이 구성인선이 블레이드에서 분리되면 블레이드의 카바이드 코팅이 제거될 수 있습니다. 결과적으로 티타늄 합금을 가공하려면 특수 블레이드 재료와 형상을 사용해야 합니다.
티타늄 가공에 적합한 공구구조
티타늄 합금 가공은 주로 열 관리를 중심으로 진행됩니다. 열을 효과적으로 발산하려면 상당량의 고압 절삭유를 절삭날에 정확하고 신속하게 도포해야 합니다. 또한 티타늄 합금 가공에 특별히 맞춰진 특수 밀링 커터 디자인도 있습니다.
구체적인 가공방법부터 시작하여
선회
티타늄 합금 제품은 선삭 시 우수한 표면 거칠기를 얻을 수 있으며 가공 경화가 심하지 않습니다. 그러나 절삭 온도가 높아 공구 마모가 빨라집니다. 이러한 특성을 해결하기 위해 우리는 주로 공구 및 절삭 매개변수와 관련하여 다음과 같은 조치에 중점을 둡니다.
도구 재료:공장의 기존 조건에 따라 YG6, YG8 및 YG10HT 공구 재료가 선택됩니다.
도구 형상 매개변수:적절한 도구 전면 및 후면 각도, 도구 설명 반올림.
바깥쪽 원을 회전시킬 때 낮은 절삭 속도, 적당한 이송 속도, 더 깊은 절삭 깊이 및 적절한 냉각을 유지하는 것이 중요합니다. 공구 끝이 작업물의 중심보다 높아서는 안 됩니다. 그럴 경우 작업물이 걸릴 수 있습니다. 또한 벽이 얇은 부품을 마무리하고 선삭할 때 공구의 주요 편향 각도는 일반적으로 75도에서 90도 사이여야 합니다.
갈기
티타늄 합금 제품의 밀링은 터닝보다 어렵습니다. 밀링은 단속 절삭이고 칩이 블레이드에 달라붙기 쉽기 때문입니다. 끈끈한 톱니가 공작물에 다시 절단되면 끈끈한 칩이 떨어져 나가고 공구 재료의 작은 조각이 떨어져 치핑이 발생하여 공구의 내구성이 크게 저하됩니다.
밀링 방법:일반적으로 하향 밀링을 사용합니다.
도구 재료:고속 강철 M42.
다운 밀링은 일반적으로 합금강 가공에 사용되지 않습니다. 이는 주로 공작 기계의 리드 스크류와 너트 사이의 간격의 영향으로 인해 발생합니다. 하향 밀링 중에 밀링 커터가 가공물과 맞물리면 이송 방향의 분력이 이송 방향 자체와 일치합니다. 이러한 정렬로 인해 공작물 테이블이 간헐적으로 이동하여 공구 파손 위험이 높아질 수 있습니다.
또한 하향 밀링 시 커터 날이 절삭날에서 단단한 층과 만나 공구가 손상될 수 있습니다. 역밀링에서는 칩이 얇은 것에서 두꺼운 것으로 전환되어 초기 절삭 단계에서 공구와 가공물 사이에 건식 마찰이 발생하기 쉽습니다. 이는 칩 접착과 공구의 치핑을 악화시킬 수 있습니다.
티타늄 합금을 보다 부드럽게 밀링하려면 몇 가지 사항을 고려해야 합니다. 표준 밀링 커터에 비해 전면 각도를 줄이고 후면 각도를 늘리는 것입니다. 삽날 밀링 커터는 피하고 낮은 밀링 속도를 사용하고 날카로운 톱니 밀링 커터를 선택하는 것이 좋습니다.
태핑
티타늄 합금 제품을 태핑할 때 작은 칩이 블레이드와 가공물에 쉽게 달라붙을 수 있습니다. 이로 인해 표면 거칠기와 토크가 증가합니다. 탭을 잘못 선택하고 사용하면 가공 경화가 발생하고 가공 효율이 매우 낮아지며 때로는 탭이 파손될 수 있습니다.
태핑을 최적화하려면 단일 스레드 건너뛴 탭을 사용하여 우선 순위를 지정하는 것이 좋습니다. 탭의 톱니 수는 표준 탭의 톱니 수보다 적어야 하며 일반적으로 약 2~3개 정도입니다. 더 큰 절단 테이퍼 각도가 선호되며, 테이퍼 섹션은 일반적으로 3~4 나사산 길이를 측정합니다. 칩 제거를 돕기 위해 음의 경사각을 절단 테이퍼에 연삭할 수도 있습니다. 더 짧은 탭을 사용하면 테이퍼의 강성을 높일 수 있습니다. 또한 테이퍼와 작업물 사이의 마찰을 줄이기 위해 역 테이퍼는 표준보다 약간 커야 합니다.
리밍
티타늄 합금을 리머 가공할 때 일반적으로 공구 마모가 심하지 않아 초경강 리머와 고속도강 리머를 모두 사용할 수 있습니다. 초경 리머를 사용할 때는 리머의 치핑을 방지하기 위해 드릴링에 사용되는 것과 유사한 공정 시스템의 강성을 보장하는 것이 필수적입니다.
티타늄 합금 홀 리머 가공의 주요 과제는 매끄러운 마감을 달성하는 것입니다. 블레이드가 구멍 벽에 달라붙는 것을 방지하려면 충분한 강도를 확보하면서 리머 블레이드의 폭을 오일스톤을 사용하여 조심스럽게 좁혀야 합니다. 일반적으로 블레이드 너비는 0.1mm에서 0.15mm 사이여야 합니다.
절삭날과 교정 섹션 사이의 전환은 부드러운 호를 특징으로 해야 합니다. 마모가 발생한 후에는 각 톱니의 호 크기가 일정하게 유지되도록 정기적인 유지 관리가 필요합니다. 필요한 경우 더 나은 성능을 위해 교정 섹션을 확대할 수 있습니다.
교련
티타늄 합금을 드릴링하는 것은 심각한 문제를 야기하며, 가공 중에 드릴 비트가 타거나 파손되는 경우가 많습니다. 이는 주로 부적절한 드릴 비트 연삭, 불충분한 칩 제거, 부적절한 냉각 및 열악한 시스템 강성과 같은 문제로 인해 발생합니다.
티타늄 합금을 효과적으로 드릴링하려면 다음 요소에 중점을 두는 것이 중요합니다. 드릴 비트의 적절한 연삭 보장, 더 큰 상단 각도 사용, 외부 가장자리 전면 각도 감소, 외부 가장자리 후면 각도 증가 및 후면 테이퍼 조정 일반 드릴 비트의 2~3배입니다. 칩을 신속하게 제거하려면 공구를 자주 후퇴시키는 동시에 칩의 모양과 색상을 모니터링하는 것이 중요합니다. 칩이 깃털처럼 보이거나 드릴링 중에 색상이 변하는 경우 드릴 비트가 무뎌졌음을 의미하므로 교체하거나 날카롭게 해야 합니다.
또한 드릴 지그는 가이드 블레이드를 가공 표면에 가깝게 작업대에 단단히 고정해야 합니다. 가능하면 짧은 드릴 비트를 사용하는 것이 좋습니다. 수동 공급을 사용할 때는 구멍 내에서 드릴 비트를 전진하거나 후퇴시키지 않도록 주의해야 합니다. 그렇게 하면 드릴 날이 가공 표면에 마찰을 일으켜 작업이 경화되고 드릴 비트가 무뎌질 수 있습니다.
연마
연삭 시 발생하는 일반적인 문제CNC 티타늄 합금 부품칩이 붙어서 연삭 휠이 막히거나 부품의 표면 화상이 포함됩니다. 이는 티타늄 합금의 열전도율이 낮아 연삭 영역의 온도가 높아지기 때문에 발생합니다. 이는 결과적으로 티타늄 합금과 연마재 사이의 결합, 확산 및 강한 화학 반응을 유발합니다.
끈끈한 칩과 막힌 연삭 휠이 있으면 연삭 비율이 크게 감소합니다. 또한 확산 및 화학 반응으로 인해 가공물의 표면 화상이 발생하여 궁극적으로 부품의 피로 강도가 감소할 수 있습니다. 이 문제는 티타늄 합금 주물을 연삭할 때 특히 두드러집니다.
이 문제를 해결하기 위해 취한 조치는 다음과 같습니다.
적절한 연삭 휠 재료인 녹색 실리콘 카바이드 TL을 선택하십시오. 약간 낮은 연삭 휠 경도: ZR1.
티타늄 합금 재료의 절단은 공구 재료, 절삭유 및 가공 매개변수를 통해 제어되어 전반적인 가공 효율성을 높여야 합니다.
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게시 시간: 2024년 10월 29일