전문가급 티타늄 CNC 가공 팁: 항공우주, 자동차 등

우수한 강도-중량비와 내식성으로 티타늄은 산업 엔지니어, 건축가, 소비재 디자이너에게 가장 유용하고 인기 있는 금속 중 하나. 그리스 신화 티탄에서 유래한 이름답게 성능도 탁월.

티타늄은 바람직한 물성 보유, 가공성도 양호. 용접 가능(불활성 분위기), 스테인리스처럼 CNC 가공 가능. 비드 블라스팅, 분체 도장, 전기영동 등 거의 모든 표면 처리 호환. 가공성 더 좋은 금속도 있지만, 티타늄은 성형성과 기계적 성능 균형이 좋음.

하지만 티타늄 부품 설계·제조는 알루미늄·저가 소재와 다름. 티타늄 블록 가격이 알루미늄 6061 대비 ~10배라 첫 시도부터 제대로 해야 함.

본문에서는 티타늄 CNC 가공 기초: 최적 용도, 가공 고려사항, 표면 마감 옵션 다룹니다.

티타늄이란?

18세기 영국 발견 광택 전이 금속. 은백색, 저밀도인데 고강도. 경량화 중요 산업서 고가치.

강도-중량비 우수 외 해수·염소·산 부식 내성, 대량에도 무독성 → 의료용 임플란트·기기 적합.

제조업에선 철, 알루미늄, 바나듐 등과 합금화해 사용.

왜 티타늄을 쓰는가?

• 고강도
• 내식성
• 우수한 강도-중량비
• 연성
• 양호한 가공성
• 표면 처리 옵션 다양
• 재활용 가능

항공우주, 자동차, 의료 등 산업서 정기 사용.

항공우주용 티타늄: 항공기 엔진 부품, 동체 부품, 로터, 압축기 블레이드. 사실 티타늄 생산 2/3가 항공기 엔진·동체용.

의료용: 수술용 임플란트(장기 고관절 치환 등), 기기. 휠체어·목발에도 사용.

왜 티타늄에 CNC 가공인가?

가장 정확·합리적·다재다능·안전한 티타늄 부품 제작법. 대안 검토:

• 주조: 가열 티타늄이 산소와 격렬 반응. 주조용 내화물에 미량 산소 함유→드물게 사용.
• 램드 그라파이트 주조(산소 프리 그라파이트): 우회로이나 표면 거칠어 의료/항공/산업용 부적합.
• 로스트 왁스 주조: 진공 챔버 필요.
• 적층 제조(3D 프린팅): SLM, EBM, DED 등 티타늄 소재 처리 가능. 하지만 시스템 고가, 다수 산업서 안전 크리티컬 양산품에 3D 프린팅 티타늄 미인증.

대비 CNC 가공은 정확·안전·다재다능·합리적.

티타늄 가공 시 고려사항

티타늄은 우수 소재나 CNC 공정 중 존중해야 할 고유 특성 보유.

열 축적(Buildup of Heat)

티타늄 합금은 알루미늄 합금보다 경도 높을 수 있음 → 공구 마모 증가, 접점 열 축적 동시 발생.

경도 높은 티타늄 합금: CNC RPM 낮추고 칩로드 키우기. 고압 쿨런트로 공구 부담 완화·고품질 부품 생산. 상용 순수 티타늄(Grade 1-2)은 열 발생 덜하나 예방 필요.

갈링(Galling)

티타늄 합금보다 상용 순수 티타늄(Grade 1-2)에서 두드러짐. 가공 중 끈적여 공구에 달라붙음(빌트업 에지). 고압 쿨런트·신속 칩 배출로 완화. 방치 시 열 축적 가중→공구 조기 마모 복합.

워크홀딩(Workholding)

티타늄·가공 합금은 일반 금속보다 강성 낮음 → CNC 가공 중 강력 클램핑 필수. 강성 머신 셋업 외 지속적 툴 모션(절단 중단 없음) 유지 유리.

가공 티타늄 표면 마감

기능·심미 목적 다양한 표면 처리 가능.

• 스무딩, 폴리싱, 비드 블라스팅, 브러싱, 페인팅, 크로밍, 메탈라이징, PVD 코팅, 분체 도장, 전기영동

주요 티타늄 등급 비교

티타늄 등급	강도	내식성	성형성	주요 용도
1	낮음	높음	높음	동체, 열교환기
2	중간	높음	높음	동체, 항공기 엔진, 해양
3	높음	높음	중간	동체, 항공기 엔진
4	높음	높음	중간	동체, 항공기 엔진, 의료, 유압
5 (6AL-4V)	중간	높음	높음	동체, 터빈 엔진, 의료

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