티타늄 가공 속도를 높이는 방법

작성일:2020년 10월 19일 | By Candy, WayKen Rapid Manufacturing

티타늄은 그 특성 때문에 오랫동안 간과되어 왔습니다. 그러나 최근 야금 및 제조 기술의 발전으로 재료에 대한 새로운 시각이 생겼습니다. 현재 티타늄은 뛰어난 중량 대 강도 비율(강철보다 3배 우수), 내식성, 인체 조직 적합성 및 고온에서의 탁월한 성능으로 인해 탐내고 있습니다. 항공우주용 티타늄 부품은 특히 가볍고 강한 것으로 유명합니다. 그러나 티타늄 가공에는 많은 문제가 있습니다.

가장 일반적인 티타늄 합금

성능을 향상시키기 위해 티타늄에 여러 요소가 추가되었습니다. 티타늄은 800C 이상의 온도에서 동소변태를 합니다. 티타늄의 사용성을 낮추는 원소를 베타 안정제라고 하고, 이를 높이는 원소를 알파 안정제라고 합니다. 안정제의 함량에 따라 티타늄 합금은 4가지 그룹으로 나뉩니다.

1. 비합금 티타늄. 기본적으로 티타늄입니다. 비합금 버전은 내식성이 가장 우수하지만 강도가 낮습니다.
2. 알파 합금. 알파 합금은 내크리프성이 우수하여 고온 성능에 사용됩니다.
3. 알파-베타 합금. 이 그룹은 뛰어난 특성으로 인해 가장 널리 퍼져 있습니다. 알파 안정제는 재료의 내열성을 더하고 베타 안정제는 합금의 강도를 높입니다. 가장 일반적인 알파-베타 합금 Ti-6Al-4V는 전체 티타늄 합금 시장의 거의 50%를 차지합니다.
4. 베타 합금. 이러한 합금은 이전의 모든 그룹보다 단단하지만 밀도도 높습니다.

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티타늄을 가공하기 어려운 7가지 이유

티타늄 밀링, 티타늄 터닝 또는 티타늄 연삭, 공구 마모 및 칩 생성 역학의 역학에 대해 깊이 파고 들지 마십시오. 대신 티타늄이 가공하기 어려운 이유 7가지를 요약해 보겠습니다.

1. 티타늄은 고온에서도 높은 강도를 유지하며 절삭 속도에서도 소성 변형 저항이 지속됩니다. 이로 인해 어떤 강철보다 절삭 부하가 훨씬 커집니다.
2. 결국 칩이 형성되면 칩이 매우 얇아지고 칩과 공구 사이의 접촉 면적이 강철보다 3배 작습니다. 그 때문에 공구의 끝 부분은 거의 모든 절삭력을 견뎌야 합니다.
3. 티타늄 합금은 절삭 공구 재료에 대한 마찰 계수가 높습니다. 이는 절단 온도와 힘을 증가시킵니다.
4. 섭씨 500도 이상의 온도에서 티타늄은 대부분의 공구 재료와 화학적으로 반응합니다. 아, 그리고 티타늄은 열 축적이 너무 높으면 절단할 때 자체 발화하는 경향이 있으므로 티타늄 합금을 절단할 때 냉각수를 사용해야 합니다.
5. 접촉 면적이 낮고 칩이 얇기 때문에 절삭 과정에서 발생하는 모든 열이 공구로 전달되어 공구 수명이 크게 단축됩니다. 고압 냉각수만이 축적된 열을 따라잡을 수 있습니다.
6. 티타늄 합금은 탄성 계수가 매우 낮습니다. 이로 인해 추가적인 진동, 도구 떨림 및 편향이 발생할 수 있습니다.
7. 낮은 절삭 속도에서는 재료가 절삭날에 달라붙어 표면 조도에 매우 좋지 않습니다.

따라서 보시다시피 상당히 많은 중요한 문제가 있습니다. 그러나 전 세계의 제조 엔지니어들은 티타늄 가공 속도를 높이기 위해 많은 전략을 생각해 냈습니다.

절단 도구로 티타늄 가공 속도 향상

절삭 공구 선택은 성공적인 CNC 알루미늄 및 티타늄 가공 공정의 첫 번째 단계입니다. 가장 중요한 것은 재료를 선택하는 것입니다. 수년에 걸쳐 많은 경질 합금이 티타늄 절단에 뛰어난 것으로 입증되었습니다. 티타늄 부품을 잘 가공하려면 도구에 여러 속성이 있어야 합니다.

• 도구는 고온에서 단단해야 합니다.
• 수다에 대한 저항력이 높아야 합니다.
• 티타늄을 사용한 cip 생성은 주기적인 과정이기 때문에 피로 특성이 높아야 합니다.
• 뜨거운 티타늄에 대해 화학적으로 중성이어야 합니다.
• 강도가 높아야 합니다.
• 티타늄의 느린 속도를 보상하려면 열전도율이 좋아야 합니다.

위에서 언급한 모든 특성을 가진 가장 적합한 공구 재료 범위는 WC/Co 합금입니다. 또 다른 가능한 솔루션은 치핑에 대한 내성이 매우 강한 고속강입니다. 다이아몬드 공구는 티타늄 마모에 대해서도 우수한 성능을 보였습니다. 여기에서 다이아몬드 가공 팁을 찾아볼 수 있습니다.

고속 티타늄 가공 기술

티타늄 가공 성능을 높이는 또 다른 실행 가능한 방법은 특수 티타늄 가공 전략을 적용하는 것입니다. 우리의 티타늄 가공 서비스는 티타늄 가공 시간을 최소화하기 위해 올바른 절단 매개변수를 선택하는 데 능숙해졌습니다. 그러나 매개변수 최적화 외에도 티타늄의 절삭 속도를 크게 높일 수 있는 몇 가지 독특한 가공 전략이 있습니다.

레지 도구

이 도구는 General Electric 회사에서 개발했습니다. 그들은 얇은 돌출 선반이 있는 도구를 사용합니다. 전체 도구 대신 이 얇은 선반만이 티타늄을 절단합니다. 칩도 매우 얇기 때문에 차이는 없지만 렛지는 마모가 더디고 깎기 쉽습니다. 선반의 측면이 빠르게 마모된 다음 나머지 선반이 마모되는 동안 일정하게 유지되며, 이는 일정한 측면에서 더 느리게 발생합니다.

로타리 인서트

로타리 인서트는 티타늄 선삭에 사용됩니다. 이전에는 공작 기계 설계의 정밀도 부족으로 인해 불가능했습니다. 그러나 이제는 제조 기술의 수준에서 사용이 가능합니다. 주요 원리는 공구 인서트가 둥근 형태를 가지며 공구가 스톡을 절단할 때 고정구 주위를 회전한다는 것입니다. 그렇게 하면 열 전달이 훨씬 빨라지고 도구가 많이 가열되지 않습니다. 따라서 절단 속도를 높일 수 있습니다.

초음파 보조 금속 제거

절삭 공구에 초음파 진동을 추가하면 실제로 칩 형성이 더 쉬워집니다. 티타늄 칩은 인선이 재료를 절단하기 시작할 때 변형 경화에 의해 악화되는 탄성이 매우 나쁩니다. 초음파는 변형 대신 칩 파단을 조장하며 공구 수명, 표면 조도, 공구 특성에 긍정적인 영향을 미치며 절삭날에 재료가 축적되는 것을 방지하고 기계공이 절삭 속도를 높일 수 있도록 합니다.

자세히 알아보시겠습니까?

다음 쾌속 프로토타이핑을 위해 올바른 가공 팁과 원자재를 선택하는 것은 성능을 기대할 때 정말 중요한 부분입니다. WayKen에서 더 많은 전문적인 조언을 제공해 드리겠습니다. [email protected]으로 연락하거나 CAD 파일을 업로드하십시오.