티타늄 가공

티타늄은 한때 소수의 일부 매장에서만 사용되었고 일반 기공사는 거의 다루지 않는 소재였지만, 지금은 훨씬 더 자주 사용되며 많은 기공사가 경력을 쌓는 동안 사용해 왔습니다. 티타늄의 가공은 업계에서 알루미늄이나 강철과 같은 표준 소재의 가공과 비슷하지 않습니다. 그러나 막대한 수익으로 인해 더 많은 상점에서 이러한 작업에 관심을 표명하기 시작했습니다.

이 기사에서는 티타늄 CNC 가공의 성공적인 사례, 적절한 절삭 공구를 선택하는 방법 및 기계공이 고려해야 할 사항을 다룹니다. 다른 가공 공정에 대해 자세히 알고 싶으시면 다음으로 이동하십시오. 회전 부품 제조업체 페이지로 이동합니다.

티타늄 가공: 주요 고려 사항

티타늄을 사용한 CNC 가공은 티타늄의 강도 때문에 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 대부분의 까다로운 응용 분야에 적합하지만 동시에 가공이 어렵습니다. 최상의 결과를 얻고 공구의 수명을 연장하려면 가공 공정의 세부 사항을 이해하는 것이 중요합니다.

1. 절단 도구 선택

티타늄을 가공할 때는 절삭 공구를 고려해야 합니다. 티타늄은 열에 강하고 단단하기 때문에 이러한 특성을 견딜 수 있는 공구를 선택하는 것이 중요합니다. 텅스텐, 탄소, 바나듐으로 코팅된 고속 강철 공구는 최대 600°C의 온도에서도 경도가 유지되므로 적합합니다. 이러한 공구를 사용하면 절삭력이 향상되고 모서리가 부서질 가능성이 줄어들어 가공 공정이 개선됩니다.

2. 공구 코팅의 중요성

절삭 공구의 코팅은 매우 중요하며, 올바른 유형의 코팅을 적용하면 티타늄 가공 시 절삭 공구의 성능이 향상됩니다. 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN)과 같은 코팅은 공구 표면에 알루미늄 산화물 층을 생성하여 열 발생을 줄입니다. 이 층은 공구와 공작물 사이의 열 전도 및 화학적 상호 작용을 최소화하여 공구 수명과 칩 제거를 증가시킵니다.

3. 가공 안정성 보장

티타늄 가공 시 안정성은 진동을 줄이고 절삭의 정확도를 높이는 데 필수적입니다. 티타늄의 유연성과 높은 힘으로 인해 채터링이 발생할 수 있으며, 이는 가공된 표면의 품질에 해를 끼칩니다. 더 큰 코어 직경의 엔드밀로 작업하여 안정성을 높이고 스핀들 노우즈와 공구 팁 사이의 최단 거리를 확보하세요. 또한 일정한 가공 이송과 속도를 사용하면 공구의 열과 변형 경화를 줄여 공구의 기능과 내구성을 유지할 수 있습니다.

4. 클라임 밀링의 장점

클라임 밀링은 맞춤형 티타늄 가공에 사용할 때 몇 가지 이점이 있습니다. 상향 밀링에서는 칩 두께가 더 넓은 칩에서 시작하여 점차 줄어드는 반면, 하향 밀링에서는 그 반대가 됩니다. 이는 공작물이 아닌 칩으로의 열 전달을 향상시켜 열 스트레스와 공구 마모를 최소화하는 데 도움이 됩니다. 상향 밀링은 커터 뒤의 전단 및 적절한 칩 제거를 향상시켜 가공 및 표면 정삭 효율을 개선합니다.

이러한 전략에 대한 지식은 티타늄의 성공적인 가공에 매우 중요합니다. 따라서 적절한 공구, 적절한 코팅, 안정성 및 적절한 밀링 전략을 선택하면 기계공이 산업 요구 사항에 따라 티타늄 부품의 원하는 치수와 효율성을 얻을 수 있습니다.

CNC 가공에 사용되는 일반적인 등급

CNC 티타늄 가공에 일반적으로 사용되는 몇 가지 일반적인 재종에 대해 알아보겠습니다.

1등급: 0.3% 이하의 산소를 함유한 상업적으로 순수한 티타늄.

가장 일반적인 유형으로는 연성이 높고 산소 함량이 낮은 1등급 티타늄이 있습니다. 가공성이 우수하고 충격 인성이 높으며 내식성이 뛰어나 의료, 자동차, 항공우주 산업에 적용됩니다. 하지만 1등급 티타늄은 다른 등급의 티타늄보다 강도가 낮기 때문에 응력이 가해지는 분야에는 사용할 수 없다는 단점이 있습니다.

2등급(표준량의 산소를 함유한 상업적으로 순수한 티타늄)

2등급 티타늄은 평균 산소 함량, 높은 내식성, 성형성, 용접성 및 연성으로 인해 주력 티타늄이라고도 불립니다. 적용되는 조건을 견딜 수 있는 기계적 특성으로 인해 의료 및 항공우주 산업, 특히 항공기 엔진 부품에 널리 사용됩니다.

3등급(산소가 적당히 함유된 순수 티타늄)

3등급 티타늄은 부식성, 가공성, 강도 등의 기계적 특성이 중간 정도인 것으로 간주됩니다. 1등급과 2등급만큼 상업적 용도로 많이 사용되지는 않습니다. 하지만 부품과 어셈블리의 일관된 성능이 요구되는 의료, 해양 및 항공 우주 산업에서 사용됩니다.

4등급(산소 함량이 높은 순수 티타늄)

4등급 티타늄은 CNC 티타늄 가공에 가장 강력하고 화학적으로 안정적인 소재 중 하나로, 열악한 환경에서도 작업할 수 있다는 점에서 높이 평가됩니다. 그럼에도 불구하고 산소 함량이 높기 때문에 가공하기가 다소 어렵습니다. 절삭유 사용량이 많고 가공 시 이송 속도가 빠릅니다. 이 등급은 고강도와 인성이 필수적인 극저온 용기, 화학 처리 장비 및 기체 부품에 사용됩니다.

5등급(Ti6Al4V)

Ti6Al4V는 6% Al과 4% V가 함유된 알파-베타 티타늄 합금으로, 고강도, 합리적인 성형성, 우수한 내식성 등 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다. 발전소, 해양 플랫폼, 선박 및 선박 부품, 고강도 항공 우주 제품 등에 사용됩니다. 5등급 티타늄은 다양한 환경 조건에서 고성능이 필요한 모든 분야에 적용됩니다.

6등급(Ti 5Al-2.5Sn)

6등급 티타늄 합금은 안정성이 우수하고 강도가 높으며 특히 높은 작동 온도에서 빠르게 접합할 수 있습니다. 따라서 소재의 강도가 가장 중요한 기체, 제트 엔진 및 기타 항공우주 부품 및 구성품에 사용하기에 이상적입니다. 고온 및 응력 조건을 견딜 수 있기 때문에 엄격한 조건에 적합합니다.

7등급(Ti-0.15Pd)

2등급과 7등급을 비교할 때, 후자는 팔라듐이 함유되어 있어 특히 화학적 용도에서 부식 특성을 개선합니다. 성형 및 용접 특성이 우수하고 부식제에 대한 내성이 있어 강도와 내구성이 필수적인 화학 처리 장비에 광범위하게 사용됩니다.

11등급(Ti-0.15Pd)

이전 7등급 티타늄과 마찬가지로 11등급 티타늄 합금은 연성이 높고 불순물 수용성이 낮습니다. 비부식성 및 바닷물과의 호환성 때문에 해양 분야 및 염소산염 제조에 사용됩니다. 11등급 티타늄은 7등급 티타늄보다 강도가 낮기 때문에 유연성과 내식성이 필요한 곳에 사용됩니다.

12등급(Ti 0.3 Mo 0.8 Ni)

12등급 티타늄 합금은 몰리브덴과 니켈을 함유하고 있으며 용접이 가능하고 고온에서 강도가 높고 내식성이 우수합니다. 쉘 및 열교환기, 해양 부품, 항공기 부품 및 기타 산업에서 사용되며 기계적 강도가 높아 환경에 견딜 수 있습니다.

23등급(Ti6Al4V-ELI)

초저간질 티타늄 또는 23등급 티타늄은 5등급과는 달리 5등급보다 생체 적합성 및 골절 인성이 우수합니다. 순도가 높기 때문에 정형외과용 임플란트, 수술용 스테이플, 교정용 기구 등 신체 조직과의 호환성 및 강도가 가장 중요한 의료 분야에 사용할 수 있습니다.

CNC 가공 부품에 티타늄을 선택할 때의 이점

이러한 모든 재료 중에서 티타늄은 특정 산업에 적합한 특성으로 인해 CNC 가공에서 두드러질 수 있습니다. 생체 적합성이 개선되어 임플란트가 체내에서 배출되지 않도록 보장하기 때문에 의학 분야에서 매우 중요합니다. 티타늄은 내식성이 뛰어나 재료의 내구성이 가장 중요한 해양 및 화학 가공 산업에서 가치가 높습니다.

티타늄의 또 다른 특성은 무게 대비 강도가 높다는 점인데, 이는 무게를 줄이면서 강도를 높이는 것이 장비의 성능과 효율을 높이는 데 중요한 항공우주 및 자동차 산업에서 매우 유용합니다. 연성이 높아 다양한 산업에서 특정 용도에 필요한 복잡한 형상과 복잡한 프로파일을 만들 수 있습니다. 하지만 티타늄은 가공이 용이하기 때문에 원하는 공차 수준을 달성하기 위해 매우 정밀하고 높은 신뢰성으로 부품을 생산할 수 있습니다.

티타늄 가공의 과제

티타늄 합금을 가공할 때 다음과 같은 문제가 발생할 가능성이 높기 때문에 티타늄 합금으로 작업하는 것은 쉽지 않습니다. 티타늄은 화학 반응성이 높고 가공 과정에서 산화 및 취화와 같은 표면 결함이 발생하여 부품의 품질과 신뢰성을 떨어뜨립니다.

티타늄은 열전도율이 낮기 때문에 온도 상승과 힘을 제어하는 것이 매우 중요하며, 절삭 영역에 열이 축적되어 공구가 빠르게 마모되고 표면 정삭에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 가공 작업 후 잔류 응력 및 경화 응력**이 발생하며, 이러한 응력은 치수 불안정성을 유발하고 때때로 부품이 파손될 수 있습니다.

효율적인 티타늄 가공을 위한 귀중한 팁

그러나 티타늄 가공을 최적화하기 위해서는 몇 가지 중요한 요소를 제어해야 하는데, 이는 쉽지 않습니다. 공작물을 클램핑하면 진동과 공구 소음을 최소화하여 공작물의 정확도와 표면 조도를 향상시킬 수 있습니다. 프리로드가 높은 툴링과 쇼트컷 공구를 사용하면 처짐이 줄어들어 문제가 있는 부품에서도 정확도를 높일 수 있습니다.

TiCN 또는 TiAlN과 같이 더 나은 코팅이 적용된 티타늄 전용 절삭 공구를 선택하면 내마모성이 향상됩니다. 이는 공구의 내구성과 공정의 효율성 및 비용을 증가시킵니다. 따라서 공구의 상태를 관리하고 필요한 경우 새 공구로 교체하여 가공된 부품의 높은 품질을 유지하고 장기간 생산 시 공구 마모율을 증가시키지 않도록 해야 합니다.

이송 속도, 스핀들 속도, 칩 부하와 같은 절삭 파라미터를 제어하는 것은 열 발생과 공구 마모를 최소화하는 데 필수적입니다. 절삭 영역에 적절한 절삭유를 공급하면 칩의 흐름에 도움이 되고 절삭 온도를 낮게 유지하여 공구의 고장과 표면 거칠기를 줄일 수 있습니다.

축 방향 절삭 깊이 및 반경 방향 절삭 깊이와 같은 절삭 매개 변수를 최적화하면 재료 제거율이 증가하고 절삭력과 열 발생이 감소하여 티타늄 가공이 안정적인 공정이 됩니다. 따라서 티타늄 가공은 쉬운 작업이 아니라고 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 티타늄의 특정 특성과 올바른 가공 방법으로 인해 고강도, 고온 및 고신뢰성 CNC 가공 부품이 필요한 산업에서는 피할 수 없습니다.

티타늄과 다른 소재 가공의 차이점

금속 카테고리에서 티타늄은 가장 주목할 만한 특징 중 하나인 강도를 가지고 있습니다. 따라서 고응력 요소와 부품이 필요한 모든 산업은 열악한 조건에서 사용해야 합니다. 티타늄은 내열성과 내식성이 뛰어나기 때문에 다양한 분야에서 더욱 선호되는 소재입니다.

강도 및 내구성

티타늄은 다른 금속에 비해 인장 강도가 높고 고온에서 높은 강도가 요구되는 용도에 사용됩니다. 강철은 합금 원소에 따라 분류할 수 있고 그 특성이 주재료와 크게 다를 수 있지만, 티타늄은 순수 형태 또는 합금으로 사용할 수 있으며, 그 중 가장 많이 사용되는 것은 전 세계 티타늄 소비량의 50%를 차지하는 5등급(Ti 6Al-4V)입니다.

비용 고려 사항

그럼에도 불구하고 티타늄은 스틸이나 알루미늄과 같은 다른 소재에 비해 비용이 상당히 높다는 큰 단점이 있습니다. 이러한 소재는 일반적으로 비용 요소가 매우 중요한 엔지니어와 제조업체에서 사용되며, 애플리케이션에 더 높은 품질의 소재가 필요하지 않습니다. 예를 들어 강철은 용접성, 강도 및 내식성이 뛰어나 건축물과 가정에서 사용하기에 이상적입니다.

스틸과의 비교

스테인리스 스틸 및 기타 강철 합금은 용접 능력, 강도, 가정용품에서 건축에 이르기까지 다양한 용도로 널리 사용됩니다. 하지만 스테인리스 스틸은 티타늄보다 무겁습니다. 따라서 강하고 가벼운 티타늄과 마찬가지로 무게를 중요하게 고려해야 하는 곳에서는 사용할 수 없습니다.

알루미늄과의 비교

알루미늄은 무게 대비 강도가 높고 부식에 강하다는 점에서 티타늄과 비슷하지만 가격은 비싸지 않습니다. 저렴한 비용으로 광범위한 작업을 수행해야 하고 구조물 제작이 용이한 경우에 선호됩니다. 알루미늄은 대부분의 다른 금속보다 전기 및 열 전도성이 높습니다. 따라서 열 및 전기 전달 애플리케이션에 사용할 수 있지만 티타늄만큼 강하거나 내열성이 뛰어나지는 않습니다.

내식성

티타늄은 알려진 모든 금속 중에서 내식성이 매우 높기 때문에 이러한 특성이 중요한 곳에서 선호되는 소재입니다. 티타늄은 공기에 노출되면 산화층을 형성하여 내구성과 부식성 대기에 대한 저항력을 높입니다. 이러한 자가 수리 기능 덕분에 티타늄은 장기간 사용하거나 유지보수가 거의 또는 전혀 필요하지 않은 상황에서 사용하기에 매우 적합합니다.

티타늄 가공 부품의 응용 분야

티타늄 가공 부품은 내구성이 뛰어나고 부식이 잘 되지 않으며 외관이 보기 좋기 때문에 선호됩니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 산업과 분야에서 사용하기에 적합합니다.

해양/해군 산업

티타늄은 부식에 가장 잘 견디는 소재 중 하나이므로 해양 산업에서 사용하기에 매우 적합합니다. 프로펠러 샤프트, 수중 로봇 공학, 리깅 장비, 볼 밸브, 해양 열교환기, 소방 시스템 배관, 펌프, 배기 스택 라이너, 온보드 냉각 시스템 등 다양한 분야에 적용 가능합니다. 이를 통해 여러 해양 부품 및 액세서리의 내구성과 효율성을 높일 수 있습니다.

항공우주:

항공우주 산업에서 티타늄은 높은 중량 대비 강도, 우수한 내식성, 극한의 온도를 견디는 능력으로 높은 가치를 인정받고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 티타늄은 시트, 터빈, 샤프트, 밸브, 케이스, 필터 부품, 산소 발생 등 중요한 항공우주 부품에 적합합니다. 이러한 응용 분야에서는 저밀도, 고강도, 높은 응력 하에서 허용 가능한 성능의 이점을 제공하는 티타늄 소재의 사용에 주목할 수 있습니다.

자동차:

알루미늄은 가용성과 비용 효율성으로 인해 자동차 산업에서 선호되는 소재이지만, 티타늄은 고성능 자동차 부품 생산에 여전히 중요한 역할을 하고 있습니다. 내연 기관에서는 밸브, 밸브 스프링, 리테이너, 자동차 스톱 브래킷, 행잉 이어 너트, 엔진 피스톤 핀, 서스펜션 스프링, 브레이크 캘리퍼 피스톤, 엔진 로커 및 커넥팅 로드 등이 티타늄과 그 합금으로 제조됩니다. 이러한 부품에 사용되는 티타늄은 자동차의 효율성과 내구성을 향상시키므로 제조 공정에 통합되어 있습니다.

의료 및 치과:

의료 및 치과 산업은 우수한 내식성, 낮은 전기 전도도, 생리적 pH 수준과의 호환성 때문에 티타늄을 사용합니다. 티타늄은 정형외과 및 치과용 테이퍼형, 직선형 또는 셀프 태핑 뼈 나사, 두개골 고정 시스템용 두개골 나사, 척추 고정봉, 커넥터 및 플레이트, 정형외과용 핀 등 다양한 의료 기기 및 임플란트 제작에 적용됩니다. 티타늄은 인체와의 호환성 및 강도로 인해 환자의 안전과 장비의 수명을 보장하는 이러한 중요한 기능에 사용됩니다.

결론

위의 관찰에서 티타늄은 가공하기 쉽지 않은 재료이지만 적절한 도구와 기술을 사용하여 관련 문제를 극복 할 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. CNM은 다음 분야에서 컨설팅 및 서비스를 제공합니다. 마그네슘 가공티타늄 가공을 통해 실용적이고 효율적인 작업을 수행할 수 있습니다. 신뢰할 수 있는 CNM을 선택하세요. 중국 티타늄 가공 의 특성을 마스터하는 파트너입니다. 티타늄 가공하고 작업 결과를 향상시킵니다.