Why is titanium alloy a difficult material to machine?

1. 티타늄 가공의 물리적 현상

티타늄 합금 가공의 절삭력은 동일한 경도의 강철보다 약간 높습니다. 그러나 티타늄 합금 가공의 물리적 현상은 강철 가공의 물리적 현상보다 훨씬 더 복잡하여 티타늄 합금 가공이 엄청난 어려움에 직면하게 됩니다.

대부분의 티타늄 합금의 열전도율은 매우 낮습니다. 강철의 1/7, 알루미늄의 1/16에 불과합니다. 따라서 티타늄 합금을 절단할 때 발생하는 열은 공작물로 빠르게 전달되지 않거나 칩에 의해 제거되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 절삭 영역에 축적되고 생성된 온도는 1,000°C 이상까지 높아질 수 있으며 이로 인해 공구의 절삭날이 빠르게 마모되고 칩이 발생하고 균열이 발생하게 됩니다. 구성인선의 형성과 마모된 인선의 급속한 출현은 절삭 영역에 더 많은 열을 발생시켜 공구 수명을 더욱 단축시킵니다.티타늄 가공

절단 과정에서 발생하는 고온은 티타늄 합금 부품의 표면 무결성을 파괴하여 부품의 기하학적 정확도를 감소시키고 피로 강도를 심각하게 감소시키는 가공 경화를 초래합니다.

티타늄 합금의 탄성은 부품 성능에 도움이 될 수 있지만 절단 중에 가공물의 탄성 변형은 진동의 필수적인 원인입니다. 절단 압력으로 인해 "탄성" 가공물이 공구에서 멀어지고 튕겨 나가므로 공구와 가공물 사이의 마찰이 절단 작용보다 큽니다. 마찰 과정에서도 열이 발생하여 티타늄 합금의 열전도율이 떨어지는 문제가 더욱 악화됩니다.

이 문제는 벽이 얇거나 링 모양이고 쉽게 변형되는 부품을 가공할 때 더욱 심각합니다. 벽이 얇은 티타늄 합금 부품을 예상되는 치수 정확도로 가공하는 것은 쉽지 않습니다. 공구가 가공물 재료를 밀어낼 때 얇은 벽의 국부적 변형이 탄성 범위를 초과합니다. 소성 변형이 발생하고 절단 지점의 재료 강도와 경도가 크게 증가합니다. 이전에 결정된 절삭 속도로 가공하면 너무 빨라져 날카로운 공구 마모가 발생합니다.

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2. 티타늄 CNC 가공 기술 노하우

티타늄 합금 가공 메커니즘에 대한 이해와 경험을 바탕으로 티타늄 합금 가공에 대한 주요 가공 노하우는 다음과 같습니다.

(1) 포지티브 형상의 인서트는 공작물의 절삭력, 절삭 열 및 변형을 줄이는 데 사용됩니다.

(2) 공작물의 경화를 방지하기 위해 일정한 이송을 유지하십시오. 절삭 공정 중 공구는 항상 이송 상태에 있어야 하며, 반경 방향 절삭량은 밀링 시 반경의 30%가 되어야 합니다.

(3) 가공 공정의 열적 안정성을 보장하고 과도한 온도로 인한 공작물 표면 변질 및 공구 손상을 방지하기 위해 고압 및 대유량 절삭유를 사용합니다.

(4) 칼날 가장자리를 날카롭게 유지하십시오. 무딘 공구는 열 축적 및 마모를 유발하여 빠르게 공구 고장으로 이어집니다.

(5) 소재는 경화 후 가공이 더욱 까다로워지고, 열처리로 인해 소재의 강도와 인서트의 마모가 증가하므로 최대한 티타늄 합금의 가장 부드러운 상태에서 가공합니다.

(6) 큰 노즈 반경이나 챔퍼를 사용하여 절삭날을 최대한 많이 절단합니다. 이는 모든 지점에서 절삭력과 발열을 줄이고 국부적인 파손을 방지합니다. 티타늄 합금을 밀링할 때 절삭 변수 중 절삭 속도는 공구 수명 vc에 가장 큰 영향을 미치며, 반경 방향 절입(밀링 깊이) ae가 그 뒤를 따릅니다.

3. 티타늄 가공 문제를 해결하기 위해 블레이드부터 시작하십시오.

티타늄 합금 가공 시 인서트 홈의 마모는 절입 깊이 방향으로 앞뒤면이 국부적으로 마모되는 현상으로, 이전 가공에서 남은 경화층으로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 800°C 이상의 가공 온도에서 공구와 가공물 재료의 화학 반응과 확산도 홈 마모 형성의 원인입니다. 가공 과정에서 공작물의 티타늄 분자가 블레이드 전면에 축적되어 고압 및 고온에서 블레이드 가장자리에 "용접"되어 구성 가장자리를 형성하기 때문입니다. 구성인선이 절삭인선에서 벗겨지면 인서트의 초경 코팅이 벗겨지기 때문에 티타늄 가공에는 독특한 인서트 재질과 형상이 필요합니다.c맞춤형 정밀 가공