티타늄 합금 가공 가이드

티타늄 및 합금은 고유한 특성을 사용하여 항공 우주 및 생물 의학 분야에서 점점 더 널리 사용됩니다. 이 인기있는 금속은 녹슬지 않고 화학 물질을 제거하는 효과가 있으며 재활용이 가능하며 경량, 고강도 및 우수한 내식성을 가지고있어 많은 엔지니어링 문제를 해결합니다. 티타늄 부품은 다른 금속 및 재료보다 더 오래 지속되며 더 나은 성능과 결과를 제공합니다.

티타늄은 강철보다 30% 높지만 강철보다 거의 50% 가볍습니다. 티타늄은 알루미늄보다 60% 더 무겁지만 강도는 알루미늄의 두 배입니다. 그러나 티타늄 합금을 가공하고 올바른 도구와 매개변수를 선택할 때 몇 가지 문제를 고려해야 합니다.

여기에서 티타늄 가공에 대한 심층적인 이해, 티타늄 가공이 어려운 이유, 티타늄 가공의 성공률을 높일 수 있는 몇 가지 기술적 통찰력과 팁, 이점 및 적용도 포함됩니다.

티타늄 가공 품종

티타늄 합금의 종류와 종류는 100가지가 넘습니다. 각 합금에는 고유한 특성과 특성이 있습니다. 40~50가지 종류가 업계에서 사용 가능하며 10가지 이상이 가장 일반적으로 사용됩니다. 다양한 맛의 산업용 순수 티타늄 및 Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, TI-2AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL-2Sn-4Zr-2Mo와 같은 엄선된 티타늄 합금 포함 , Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-10V-2Fe-3AL 및 Ti-0.20Pd, T-0.3Mo-0.8N 등. 그러나 대부분의 국가에서 처음 두 가지 중요한 합금(Ti-6Al -4V, Ti-5A-2.5Sn)이 가장 대표적이며 세계적으로도 인정받고 있습니다.

조직 분류에 따르면 티타늄 합금은 α 합금, (α+β) 합금 및 β 합금의 세 가지 범주로 나뉩니다.

α 티타늄 합금

α상 고용체로 구성된 단상 합금입니다. 상온 또는 더 높은 실제 적용 온도에 관계없이 α상으로 안정적인 구조, 순티타늄보다 높은 내마모성, 강한 내산화성을 가지고 있습니다. 500°C ~ 600°C의 온도에서는 여전히 강도와 내크리프성을 유지하지만 열처리에 의해 강화되지 않으며 실온 강도가 높지 않습니다.

β 티타늄 합금

β상 고용체로 구성된 단상 합금입니다. 열처리를 하지 않아도 강도가 높습니다. 담금질 및 노화 후 합금은 더욱 강화됩니다. 실온 강도는 1372 ~ 1666 MPa에 도달할 수 있습니다. 그러나 열적 안정성이 좋지 않아 고온에서 사용하기에 적합하지 않습니다.

α+β 티타늄 합금

그것은 우수한 종합 특성, 우수한 구조적 안정성, 우수한 인성, 가소성 및 고온 변형 특성을 가진 이중 상 합금이며 열간 압력 가공을 잘 수행 할 수 있으며 합금을 강화하기 위해 담금질 및 노화 될 수 있습니다. 열처리 후 강도는 어닐링 상태보다 약 50%-100% 높습니다. 고온 강도가 높고 400℃~500℃의 온도에서 장시간 작업할 수 있으며 열 안정성은 α티타늄 합금에 이어 두 번째입니다.

세 가지 티타늄 합금 중 가장 일반적으로 사용되는 것은 α 티타늄 합금과 α + β 티타늄 합금입니다. α티타늄합금은 가공성이 가장 좋고 α+β티타늄합금이 그 뒤를 잇고 β티타늄합금이 가장 나쁩니다.

티타늄은 왜 가공?

티타늄의 물리적 현상 가공

티타늄 합금 가공 중 절삭력은 동일한 경도의 강철보다 약간 높지만 티타늄 합금 가공의 물리적 현상은 강철 가공보다 훨씬 복잡하여 티타늄 합금 가공이 큰 어려움을 겪습니다. 피>

대부분의 티타늄 합금의 열전도율은 매우 낮아 강철의 1/7, 알루미늄의 1/16에 불과합니다. 따라서 티타늄 합금을 절단하는 과정에서 발생하는 열은 가공물로 빠르게 전달되거나 칩에 의해 제거되지 않고 절단 영역에 집중됩니다. 발생하는 온도는 1,000 ℃까지 높을 수 있으며, 이로 인해 공구의 절삭날이 빠르게 마모, 균열 및 구성인선이 생성되고 마모 블레이드가 빠르게 나타나고 절삭 영역에서 더 많은 열이 발생하여 수명이 더욱 단축됩니다. 도구.

절단 공정에서 발생하는 고온은 또한 티타늄 합금 부품의 표면 무결성을 파괴하여 부품의 기하학적 정확도를 감소시키고 피로 강도를 심각하게 감소시키는 가공 경화 현상을 초래합니다.

티타늄 합금의 탄성은 부품의 성능에 유리할 수 있지만 절단 공정에서 공작물의 탄성 변형은 진동의 중요한 원인입니다. 절삭 압력으로 인해 "탄성" 가공물이 공구를 떠나 반발하여 공구와 가공물 사이의 마찰이 절삭 작용보다 커집니다. 마찰 과정은 또한 열을 발생시켜 티타늄 합금의 열전도율을 악화시킵니다.

"뜨거움"은 티타늄 합금의 어려운 가공의 "주인공"입니다!

티타늄 가공을 개선하는 방법은 무엇입니까?

티타늄 합금의 가공 메커니즘에 대한 이해와 이전 경험을 바탕으로 티타늄 합금 가공의 주요 기술 노하우는 다음과 같습니다.

더 많은 냉각수

티타늄은 절연체이기 때문에 절삭 작업 시 발생하는 열이 절삭 공구 근처에 머무르는 경향이 있습니다. 과도한 열을 처리하는 한 가지 확실한 방법은 냉각수를 추가하는 것입니다. 작업 영역과 도구는 고압으로 공급되는 10% 농축 냉각제로 분사되어 접촉 영역이 차갑게 유지되고 열을 전달하는 모든 칩을 씻어낼 수 있습니다.

고압 냉각수

선삭 가공의 경우 냉각수의 위치와 압력이 중요합니다. 올바른 적용으로 더 높은 표면 속도와 금속 제거율을 달성할 수 있습니다. 유일한 단점은 기본 재료가 부품 표면에 다시 증착된다는 것입니다. 이는 절삭 전략을 계획하고 최종 정삭을 위한 냉각수 압력을 줄이면 극복할 수 있습니다.

일정 피드

티타늄은 가공 경화가 용이합니다. 즉, 재료를 절단할 때 티타늄이 더 단단해져서 더 많은 공구를 마모시킵니다. 일정한 이송은 가공 경화 재료가 절대 최소로 유지되도록 합니다.

이송 속도 증가

기계가 허용하는 경우 이송 속도를 높이면 공구가 특정 영역에서 더 적은 시간을 소비하므로 열 축적 및 가공 경화가 공구의 절삭날에 영향을 미치는 시간이 더 이상 없습니다.

도구 잉

PVD 코팅 카바이드 팁은 티타늄 절단에 가장 적합한 도구입니다. TiAIN(티타늄 질화알루미늄)과 같은 더 새롭고 더 진보된 도구 코팅도 제공될 수 있습니다. 티타늄은 탄성이 있는 소재이므로 이 날카로운 도구는 절대적으로 필요합니다. 무딘 도구는 표면을 닦고 지터를 일으킵니다.

칩 컨트롤

티타늄은 긴 칩을 생성하여 쉽게 공구를 손상시키고 공작물의 표면을 표시할 수 있습니다. 또한 길고 얇은 칩은 작업 영역에서 열을 전달하는 데 도움이 되지 않기 때문에 이상적이지 않습니다. 따라서 티타늄을 가공할 때 더 작고 두꺼운 칩을 만드는 데 이상적인 공구와 공구 경로가 이상적입니다.

공구 경로

티타늄을 가공할 때 올바른 도구 경로를 선택하는 것은 올바른 도구를 선택하는 것만큼 중요합니다. 티타늄을 가공할 때 공구 경로가 항상 공작물과 맞물리는지 확인하는 것이 절대적으로 필요합니다. 홈을 절단할 때 사이클로이드 패턴과 결합된 공구 경로는 홈이 재료와 맞물리는 시간을 줄여 열 축적을 제한하는 데 도움이 됩니다. 절삭 공구를 공작물 안팎으로 밀어 넣으면 공구에 심각한 손상을 줄 수 있는 충격과 갑작스러운 움직임을 줄이는 데 도움이 됩니다.

공작기계

티타늄을 성공적으로 가공하려면 견고한 공작 기계가 필수적입니다. 이상적인 티타늄 밀링 머신은 견고해야 하며 스핀들은 낮은 스핀들 속도와 높은 토크로 작동할 수 있어야 합니다. 이는 티타늄 합금 가공 시 일반적인 문제인 절삭 중 진동을 흡수하고 떨림을 줄이는 데 도움이 됩니다.

티타늄 가공의 장점과 단점

티타늄 합금은 경량, 고강도, 우수한 내식성 등의 장점이 있어 자동차 산업에서 널리 사용됩니다. 가장 많이 사용되는 티타늄 합금은 자동차 엔진 시스템에 사용됩니다. 티타늄 합금의 낮은 밀도는 움직이는 부품의 관성 질량을 줄일 수 있습니다. 동시에 티타늄 밸브 스프링은 자유 진동을 증가시키고 차체의 진동을 줄이며 엔진 속도와 출력을 높일 수 있습니다.

티타늄 합금을 선택하면 관련 부품의 부하 응력을 줄이고 부품 크기를 줄여 엔진과 전체 차량의 품질을 저하시킬 수 있습니다. 부품의 관성 질량 감소는 진동과 소음을 감소시키고 엔진의 성능을 향상시킵니다. 다른 부품에 티타늄 합금을 적용하면 직원의 편안함과 자동차의 아름다움을 향상시킬 수 있습니다. 자동차 산업의 응용 분야에서 티타늄 합금은 에너지 절약 및 소비 감소에 헤아릴 수 없는 역할을 했습니다.

높은 내식성, 우수한 생체 적합성 및 모든 금속 중 최고의 중량 대비 강도 비율. 이러한 특성 덕분에 티타늄 합금은 항공우주 및 의료 산업에서 특히 인기 있는 소재가 되었습니다.

티타늄은 다른 원소와의 친화력으로 인해 자연적으로 발견할 수 없으므로 정제하려면 복잡하고 에너지 소모적인 공정이 필요합니다. 이것은 티타늄 합금의 가격이 금속의 초기 제련이든 후속 처리이든 다른 금속보다 훨씬 높다는 것을 의미합니다.

티타늄의 또 다른 주요 단점은 가공 공정의 기술적 어려움입니다.

관련 게시물:스테인리스강 가공 부품에 관한 모든 것

황동 가공 부품에 관한 모든 것

알루미늄 가공 부품에 관한 모든 것