가공성에 영향을 미치는 티타늄의 특성은 무엇인가요?
티타늄은 가공성에 상당한 영향을 미치는 특이한 특성으로 잘 알려져 있습니다. 효과적인 가공 작업을 위해서는 이러한 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 다음은 티타늄 가공에 대한 개요와 문제점 및 권장 사례를 다룹니다.
낮은 열 전도성
티타늄은 열전도율이 매우 낮기 때문에 절삭 시 발생하는 열이 효율적으로 발산되지 않습니다. 대신 절삭날 근처에 열이 집중되어 가공 온도가 2,000°F(1,093°C) 이상으로 높아지며, 이러한 열은 공구 마모를 가속화하고 절삭날을 왜곡할 수 있습니다.
높은 화학 반응성
티타늄은 특히 고온에서 화학적으로 반응하기 때문에 재료와 절삭 공구 사이에 갈링과 용접이 발생할 수 있습니다. 이러한 접촉은 공구의 조기 고장 및 칩핑을 유발할 수 있습니다.
고경도
Ti-6Al-4V와 같은 많은 티타늄 합금은 경도가 높아(최대 40 HRC) 순수 티타늄 등급보다 가공하기가 더 어렵고, 가공 중 가공물이 경화되면서 경도가 증가하여 절삭 공정이 복잡해집니다.
낮은 탄성 계수
티타늄의 낮은 탄성 계수는 유연성, 즉 ‘탄성’에 기여하여 절삭 압력에 따라 휘어지는 원인이 됩니다. 충분한 지지력과 강성이 제공되지 않으면 이러한 동작으로 인해 가공 시 진동과 실수가 발생할 수 있습니다.
티타늄을 절단하는 다른 방법에는 어떤 것이 있나요?
높은 중량 대비 강도와 내식성으로 잘 알려진 티타늄은 경도와 낮은 열전도율로 인해 절단 시 뚜렷한 어려움이 있습니다. 올바른 절단 절차를 선택하는 것은 정밀도를 달성하고 소재의 무결성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 다음은 다양한 티타늄 절삭 공정의 성공 사례입니다.
수동 자르기
쇠톱, 가위 및 기타 휴대용 도구는 작은 작업에 유용할 수 있습니다. 티타늄은 매우 단단하기 때문에 이 방법은 많은 작업과 시간이 필요하기 때문에 큰 작업에는 적합하지 않습니다. 손으로 절단할 때는 카바이드 팁이 있는 도구를 사용하면 작업을 더 빠르게 진행할 수 있습니다.
쏘 커팅
카바이드 팁 날을 장착한 띠톱을 사용하면 정확한 절단이 가능합니다. 과열과 공구 마모를 방지하려면 절단 속도를 적당히 유지하고 적절한 냉각수를 사용하세요.
레이저 커팅
레이저 커팅은 정확도가 뛰어나며 복잡한 형태에 적합합니다. 재료의 특성을 유지하면서 열의 영향을 받는 영역이 거의 없습니다. 그러나 큰 티타늄 조각을 절단하는 데는 적합하지 않을 수 있습니다.
플라즈마 절단.
이 프로세스는 이온화된 플라즈마의 고속 분사를 사용하여 재료를 녹이고 제거합니다. 두꺼운 티타늄 시트를 절단하는 데 유용하지만 레이저 절단보다 더 큰 열 영향 영역을 생성할 수 있습니다.
워터젯 커팅
연마 입자와 결합된 고압의 물줄기를 사용하는 워터젯 절단은 열의 영향을 받는 부분을 제거하는 냉간 절삭 방식입니다. 소재의 구조적 무결성을 유지하면서 큰 티타늄 부품을 절단하는 데 적합합니다.
밀링 및 터닝
티타늄은 복잡한 형태에 특히 유용한 CNC 밀링 및 터닝 장비를 사용하여 절단할 수 있습니다. 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN)과 같은 적절한 코팅이 된 카바이드 공구를 사용하면 공구 수명과 성능이 향상될 수 있습니다. 열 축적을 줄이려면 절삭 속도를 낮게 유지하고 이송 속도를 높게 유지하세요.
냉간 톱질
콜드 톱은 원형 톱날을 사용하여 금속을 절단하여 절단 시 발생하는 열을 톱날에서 생성된 칩에 전달하여 톱날과 절단되는 재료를 모두 차갑게 유지합니다. 이 방식은 열로 인한 변형을 줄이면서 티타늄을 절단하는 데 유용합니다(위키백과).
초음파 가공
티타늄 절단을 위해 이 새로운 기술은 초음파 진동과 연마 슬러리를 사용합니다. 복잡한 형태와 가공하기 어려운 티타늄 합금을 절단하는 데 적합합니다.
와이어 EDM 커팅
와이어 방전 가공(EDM)은 얇은 전기 전도성 와이어를 사용하여 티타늄을 절단하는 기술입니다. 매우 정밀하고 엄격한 공차를 유지할 수 있어 복잡한 제품에 적합합니다.
성공적인 티타늄 절삭을 위한 팁
티타늄을 절단할 때 최적의 결과를 얻으려면 다음 네 가지 핵심 관행에 집중해야 합니다.
적절한 절단 도구 선택
티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN)로 코팅된 초경 또는 고속 강철로 만든 티타늄 전용 공구를 사용하세요. 이러한 재료는 티타늄 절단과 관련된 고온과 스트레스를 견딜 수 있습니다.
절단 매개변수 최적화
적당한 절삭 속도와 높은 이송 속도를 유지하여 열 축적과 공작물 경화를 줄이십시오. 황삭 작업의 경우 60m/min의 절삭 속도를 권장합니다.
적절한 냉각 보장
고압 절삭유를 사용하여 열을 효과적으로 분산하고 칩이 배출되도록 합니다. 이 방법은 공구 마모와 재료 손상의 위험을 낮춥니다.
강성 및 안정성 유지
공작물을 단단히 고정하고 견고한 기계 구성을 사용하여 공구 진동과 표면 평활도 저하를 유발할 수 있는 진동을 줄이세요. 절삭 공구의 길이가 짧으면 휨을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
자주 묻는 질문
티타늄은 절단하기 어렵나요?
예, 티타늄은 소재의 다양한 고유 특성과 문제로 인해 절단하기 어렵다고 여겨지는 경우가 많습니다. 하지만 올바른 공작 기계와 가공 방식을 사용하면 티타늄을 쉽게 절단할 수 있습니다.
티타늄 절단에 가장 적합한 재료 도구는 무엇인가요?
카바이드 팁 공구는 경도와 내열성 때문에 티타늄 절단에 이상적입니다. 다이아몬드 코팅 공구는 특히 정밀한 절단에 매우 유용합니다.
티타늄을 수동으로 절단할 수 있나요?
수동 절단도 가능하지만 티타늄의 경도로 인해 시간이 많이 걸립니다. 카바이드 팁 칼날과 냉각수를 사용하면 효율성을 높일 수 있습니다.
티타늄을 절단하면 특성에 영향을 미치나요?
잘못 자르면 소재가 경화되고 응력이 남아 기계적 특성이 약화될 수 있습니다. 올바른 절단 방법과 설정을 사용하면 소재의 순도를 유지하는 데 도움이 됩니다.
결론
티타늄 절단을 잘하려면 티타늄의 작동 원리와 올바른 공구 사용법을 알아야 합니다. 올바른 도구를 선택하고, 절단 설정을 미세 조정하고, 적절히 식혀서 문제를 해결하고 티타늄 프로젝트의 고품질을 보장할 수 있습니다.
