소개
티타늄은 무게 대비 강도가 뛰어나 매우 가치가 높은 소재입니다., 우수한 내식성, 생체적합성. 이러한 특성으로 인해 항공우주 및 의료 기기부터 자동차 및 해양 엔지니어링에 이르기까지 다양한 분야에서 없어서는 안 될 요소입니다.. CNC (컴퓨터 수치 제어) 티타늄을 가공하려면 소재의 특성상 전문적인 지식과 기술이 필요합니다.. 이 가이드에서는 필수 팁을 자세히 설명합니다., 도전, 효과적인 티타늄 등급 CNC 가공.
1. CNC 가공 부품에 티타늄을 선택하는 이유?
티타늄은 뛰어난 특성으로 인해 CNC 가공 부품에 선호됩니다.:
- 강도 대 무게 비율: 티타늄은 모든 금속 중에서 가장 높은 강도 대 중량 비율을 제공합니다., 내구성과 가벼움을 모두 요구하는 용도에 이상적입니다..
- 부식 저항: 자연적으로 보호 산화물 층을 형성합니다., 열악한 환경에서도 부식에 강한 제품.
- 생체적합성: 티타늄은 부식에 강합니다., 생체 적합성이 높고 무독성 특성을 갖고 있어 의료 산업에 사용하기에 이상적입니다..
- 비자성: 이 금속에는 자기 특성이 없습니다..
- 공통산업: 항공우주, 의료, 자동차, 해양 부문에서는 고성능 기능을 위해 티타늄을 광범위하게 사용합니다..
2. 티타늄 가공 시 고려해야 할 과제
CNC 가공 티타늄은 많은 장점을 제공하지만, 또한 여러 가지 과제를 제시합니다.:
- 높은 화학 반응성과 마멸
티타늄의 높은 화학 반응성은 가공 중에 가스가 표면과 반응할 수 있습니다., 산화로 이어지는, 취성, 부식 저항 감소. 추가적으로, 낮은 탄성률로 인해 "점착성"이 됩니다.,” 절삭 공구에 달라붙어 공구 손상 및 표면 조도 불량으로 이어집니다.. - 열 축적 및 절삭력
티타늄의 낮은 열전도율로 인해 절단 지점에 열이 축적됩니다., 공구 마모가 빨라지고 표면이 손상될 가능성이 있습니다., 특히 더 단단한 합금의 경우. 이를 완화하려면, 더 큰 칩 부하로 더 낮은 RPM을 사용하고 더 낮은 절삭 온도를 유지하기 위해 고압 절삭유를 적용합니다.. 티타늄 가공에 필요한 높은 절삭력도 공구 마모에 영향을 줍니다., 진동, 표면 품질 저하. - 잔류 응력 및 경화
티타늄 합금의 결정 구조로 절삭력 증가 가능, 부품이 휘어질 수 있는 잔류 응력이 발생합니다., 금이 가다, 또는 시간이 지남에 따라 약해짐, 가공된 부품의 내구성과 정확성에 영향을 미침.
3. 티타늄 가공에 유용한 팁
이러한 어려움을 극복하기 위해, 여러 가지 전략을 사용할 수 있음:
- 도구 선택: 티타늄용으로 설계된 적절한 형상과 코팅을 갖춘 초경 또는 세라믹 공구를 선택하세요..
- 절단 매개변수: 속도 조정, 이송 속도, 열을 관리하고 공구 마모를 최소화하는 절삭 깊이.
- 냉각수 및 윤활: 고압 절삭유를 사용하여 열을 효과적으로 관리하고 공구 수명을 향상시킵니다..
- 워크홀딩 기술: 진동과 채터링을 최소화하기 위해 견고한 고정 장치를 사용합니다..
- 가공 전략: 열과 공구 부하를 줄이기 위해 클라임 밀링과 가벼운 깊이 절삭을 사용합니다..
- 칩 관리: 가공 경화를 방지하고 표면 품질을 유지하기 위해 효율적인 칩 제거를 보장합니다..
공구 수명을 유지하는 데 도움이 되는 팁, 효율성 향상, 원하는 마무리를 달성하고.
4. CNC 가공을 위한 다양한 티타늄 등급
티타늄은 다양한 등급과 합금으로 제공됩니다., 각각 고유한 장점과 단점이 있는 특정 애플리케이션에 적합합니다.. 주요 티타늄 등급에 대한 간략한 개요는 다음과 같습니다.:
순수 티타늄 등급
- 등급 1 (낮은 산소 함량):
가장 부드럽고 가장 연성이 좋은 티타늄, 가공성이 좋기로 유명한, 충격 인성, 내식성, 및 성형성. 하지만, 다른 등급에 비해 강도가 낮습니다.. 의료용으로 사용됩니다, 자동차, 및 항공우주 애플리케이션.
- 등급 2 (표준 산소 함량):
"일꾼 티타늄"으로 알려져 있습니다.,"그것은 힘의 균형을 제공합니다, 내식성, 성형성, 및 용접성. 항공기 엔진용 의료기기 및 항공우주 분야에 일반적으로 사용됩니다..
- 등급 3 (중간 산소 함량):
Grades보다 덜 인기 있음 1 그리고 2, 그러나 좋은 기계적 특성을 제공합니다., 높은 내식성, 및 가공성. 의료분야에 활용됩니다, 선박, 항공우주 분야.
- 등급 4 (높은 산소 함량):
강도와 내식성이 높지만 가공이 까다롭습니다., 더 많은 절삭유와 더 높은 이송 속도가 필요함. 극저온 용기에 사용됩니다., 기체 구성 요소, 열교환기, 및 CPI 장비.
티타늄 합금 등급
- 등급 5 (Ti6Al4V):
널리 사용되는 합금 6% 알루미늄과 4% 바나듐, 높은 내식성과 성형성을 제공, 비록 가장 강하지는 않지만. 발전에 이상적, 선박, 중요한 항공우주 구조물.
- 등급 6 (의 5 Al-2.5Sn):
안정성이 좋기로 유명해요, 힘, 고온에서의 용접성, 기체 및 제트 엔진에 적합하게 만들기.
- 등급 7 (의-0.15PD):
등급과 유사함 2 내식성을 강화하기 위해 팔라듐을 첨가했습니다.. 성형성, 용접성이 우수하여 화학처리설비에 탁월합니다..
- 등급 11 (의-0.15PD):
등급처럼 7 그러나 더 연성이 있고 불순물 내성이 더 낮습니다.. 강도가 약간 낮고 해양 및 염소산염 제조에 사용됩니다..
- 등급 12 (Ti0.3Mo0.8Ni):
포함 0.8% 니켈과 0.3% 몰리브덴, 우수한 용접성을 제공, 고온 강도, 및 내식성. 열교환기에 사용, 선박, 항공기 부품.
- 등급 23 (T6Al4V-ELI):
초저 삽입형 또는 TAV-EIL이라고도 함, 등급 23 티타늄은 등급과 유사한 특성을 공유합니다. 5 하지만 더 순수하다. 파괴인성이 좋다, 생체적합성, 상대적인 가공성이 좋지 않음. 정형외과용 핀 생산에 사용됩니다., 나사, 수술용 스테이플, 그리고 교정장치.
5. 가공용 티타늄 재종 비교
가공성은 재종에 따라 다릅니다., 순수 티타늄으로 (등급 1-4) 합금 등급보다 가공성이 뛰어납니다.. 등급을 선택할 때, 애플리케이션의 특정 요구 사항을 고려하십시오., 내식성과 같은, 힘, 그리고 비용 효율성.
6. 티타늄 가공용 도구 및 장비
- CNC 기계: 정밀한 움직임이 가능한 고토크 CNC 기계는 필수.
- 툴링 유형: 엔드밀, 훈련, 인서트는 티타늄의 마모 특성에 저항하는 재료로 제작되어야 합니다., 코팅된 탄화물 또는 세라믹과 같은.
7. 티타늄 가공에 적합한 절삭 공구를 선택하는 방법은 무엇입니까?
티타늄 가공에 적합한 절삭 공구를 선택하는 것은 금속의 고유한 특성으로 인해 매우 중요합니다., 고강도와 같은, 낮은 열전도율, 및 화학 반응성. 이러한 특성으로 인해 티타늄을 가공하기가 어렵습니다., 특정 도구 재료가 필요한 경우, 기하학, 최적의 결과를 얻기 위한 코팅. 티타늄 가공에 적합한 절삭 공구를 선택하는 방법은 다음과 같습니다.:
1. 적절한 도구 재료를 선택하십시오
- 초경 공구: 초경 공구는 경도로 인해 티타늄 가공에 가장 일반적으로 선택됩니다., 인성, 그리고 내마모성. 코발트 함량이 높은 등급이 더 나은 내열성과 날 유지력을 제공하므로 선호됩니다..
- 코팅된 초경 공구: 티타늄 알루미늄 질화물과 같은 코팅 적용 (TiAlN) 또는 알루미늄 크롬 질화물 (알크런) 초경 공구에 내열성을 향상시키고 공구 마모를 줄입니다.. 이러한 코팅은 절삭날에서 열을 방출하고 티타늄과의 화학 반응을 최소화하는 데 도움이 됩니다..
- 서멧 도구: 세라믹과 금속으로 구성, 서멧 공구는 뛰어난 내마모성을 제공하고 더 높은 절삭 속도를 처리할 수 있습니다.. 열이 덜 발생하는 마무리 작업에 적합합니다..
- 세라믹 및 다결정 다이아몬드 (PCD) 도구: 특정 고속 마무리 작업용, 세라믹이나 PCD 도구가 효과적일 수 있습니다.. 하지만, 부서지기 쉽고 인성이 부족하여 황삭 작업에 적합하지 않습니다..
2. 올바른 도구 형상 선택
- 날카로운 절단면: 날카로운 도구를 사용하세요., 절삭 부하를 최소화하고 열 발생을 줄이는 포지티브 경사각. 날카로운 도구는 작업 경화 및 마모를 방지하는 데도 도움이 됩니다., 티타늄을 가공할 때 흔히 발생하는 문제.
- 최적의 나선 각도: 올바른 나선 각도를 가진 공구를 선택하면 칩 배출이 향상되고 진동이 줄어듭니다., 표면 조도 품질과 공구 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다.. 나선 각도가 높을수록 채터링을 줄이는 데 더 효과적인 경우가 많습니다..
- 강력한 코어와 견고한 디자인: 코어가 더 두껍고 플루트 수가 적은 엔드밀은 더 강하고 편향이 덜 발생합니다., 이는 정확성을 유지하고 무거운 절단 중에 파손 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다..
3. 도구 코팅 및 처리 고려
- TiAlN 및 AlCrN 코팅: 이러한 코팅은 고온을 견디고 공구와 티타늄 사이의 화학적 친화성을 감소시키도록 설계되었습니다., 구성인선 가능성 감소 (말하다) 형성과 질식.
- 다이아몬드 같은 탄소 (DLC) 코팅: 특정 애플리케이션의 경우, DLC 코팅은 마찰을 줄이고 내마모성을 높여 향상된 성능을 제공할 수 있습니다., 특히 비철 티타늄 합금에서.
4. 절단 매개변수 최적화
- 낮은 절삭 속도: 티타늄의 낮은 열전도율은 열이 절단 영역 근처에 집중되어 있음을 의미합니다.. 더 낮은 절삭 속도 사용 (일반적으로 30-60 분당 미터) 열 축적을 관리하고 공구 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다..
- 적당한 공급 속도: 절삭 속도와 이송 속도의 균형이 필수적입니다.. 적당한 이송 속도로 칩 두께 유지에 도움, 이는 효율적인 열 방출과 가공 경화 방지에 필요합니다..
- 고압 절삭유: 티타늄 가공에는 고압 절삭유 시스템을 사용하는 것이 중요합니다.. 절삭 영역에서 열과 칩을 제거하는 데 도움이 됩니다., 공구 손상을 방지하고 더 나은 표면 조도를 보장합니다..
5. 올바른 공구 경로 전략 채택
- 트로코이드 밀링: 이 고급 밀링 전략에는 더 작은 반경 방향 절삭 깊이와 높은 축 깊이가 포함됩니다., 발열을 최소화하고 절삭력을 고르게 분산시키는, 공구 수명 향상.
- 펙 드릴링: 티타늄을 드릴링할 때, 펙 드릴링을 사용하여 칩을 부수고 홀에서 배출할 수 있습니다., 칩 막힘 및 열 축적 위험 감소.
- 지속적인 커터 결합: 부하의 급격한 변화를 방지하기 위해 일정한 커터 맞물림 각도를 유지합니다., 진동을 유발하고 공구 수명과 부품 품질에 영향을 줄 수 있습니다..
6. 적절한 작업 고정 및 기계 강성 보장
- 안정적인 워크홀딩: 고정밀도 사용, 가공 중 진동을 최소화하고 안정성을 보장하는 견고한 워크홀딩 솔루션. 진동 감소로 표면 조도가 향상될 뿐만 아니라 공구 치핑도 방지됩니다..
- 견고한 공작기계: 티타늄을 효과적으로 가공하려면 강성과 감쇠 능력이 뛰어난 CNC 기계가 필수적입니다.. 진동을 최소화하는 데 도움이 됩니다., 공구 안정성 유지, 절삭력을 정밀하게 제어할 수 있습니다..
8. 가공된 티타늄 부품의 표면 마감
다양한 표면 마무리 기술은 기능적, 미적 이유로 CNC 가공 티타늄 제품을 향상시킬 수 있습니다.. 티타늄은 연마와 같은 방법으로 마무리할 수 있습니다., 분말 코팅, PVD 코팅, 브러싱, 아노다이징 처리, 특정 산업 표준을 충족하는 원하는 표면 마감을 달성하기 위한 비드 블라스팅.
9. 티타늄 가공을 위한 고급 기술
- 극저온 가공: 절단 영역을 냉각하기 위해 액체 질소를 활용합니다., 공구 마모 감소 및 부품 품질 향상.
- 초음파 보조 가공: 초음파 진동을 적용하여 재료 제거율을 높이고 공구 마모를 줄입니다..
- 5-축 가공: 복잡한 형상을 생성하고 다면 부품의 높은 정밀도를 보장하는 데 이상적입니다..
10. CNC 가공 티타늄의 품질 관리
티타늄 가공 시 엄격한 공차와 정밀도를 유지하는 것이 중요합니다.. 품질 관리 조치에는 다음이 포함됩니다.:
- 3차원 측정기 (CMM): 정확한 측정 및 사양 준수를 위해.
- 가공 후 처리: 열처리, 표면 마무리, 최종 제품이 사양을 충족하는지 확인합니다..
11. 가공된 티타늄 부품의 일반적인 응용
티타늄은 강도가 요구되는 부품에 산업 전반에 걸쳐 널리 사용됩니다., 경량 특성, 및 내식성:
티타늄의 뛰어난 내식성은 해양 응용 분야에 이상적입니다.. 프로펠러 샤프트 생산에 일반적으로 사용됩니다., 수중 로봇공학, 장비, 볼 밸브, 해양 열교환기, 소방 시스템 배관, 슬리퍼, 배기 스택 라이너, 온보드 냉각 시스템.
항공우주
티타늄의 높은 강도 대 중량 비율, 내식성, 내열성이 뛰어나 항공우주 분야에서 선호되는 소재입니다.. 좌석 부품에 사용됩니다., 터빈 부품, 샤프트, 밸브, 하우징, 필터, 및 산소 발생 시스템 부품.
자동차
알루미늄은 가용성과 비용 효율성으로 인해 자동차 부문에서 선호되는 경우가 많습니다., 티타늄은 여전히 고성능 부품에 사용됩니다.. 여기에는 밸브가 포함됩니다., 밸브 스프링, 리테이너, 브레이크 캘리퍼 피스톤, 엔진 피스톤 핀, 서스펜션 스프링, 정지 괄호, 엔진 로커, 그리고 커넥팅로드.
의료 및 치과
티타늄은 내식성으로 인해 의료 분야에서 높은 평가를 받고 있습니다., 낮은 전기 전도성, 생체적합성. 뼈나사에 사용됩니다., 치과 임플란트, 고정용 두개골 나사, 척추 막대, 커넥터, 접시, 그리고 정형외과용 핀.
12. 티타늄 가공의 미래 동향
- 툴링 재료 및 코팅의 발전: 새로운 소재와 코팅으로 공구 수명이 연장되고 가공 효율성이 향상됩니다..
- 가공 기술 및 자동화의 혁신: 자동화로 생산성과 일관성이 향상됩니다..
- 지속 가능하고 비용 효율적인 가공 관행: 폐기물 및 에너지 소비 최소화에 중점.
13. 티타늄 부품 가공을 위해 DEZE를 선택하세요
DEZE는 고급 장비로 티타늄 CNC 가공에 대한 전문 지식을 제공합니다., 숙련된 기계공, 그리고 품질에 대한 약속, 귀하의 특정 요구 사항에 맞는 고품질 구성 요소 보장.
14. 결론
티타늄의 독특한 특성으로 인해 티타늄은 CNC 가공에 유용한 소재입니다.. 어려움에도 불구하고, 모범 사례를 따르고 고급 기술을 활용하면 탁월한 결과를 얻을 수 있습니다.. 항공우주 부품이든 의료 기기든, 올바른 재종을 선택하고 효과적인 가공 전략을 채택하는 것이 성공적인 티타늄 가공 프로젝트의 핵심입니다..
콘텐츠 참조：https://dz-machining.com/titanium-vs-aluminum/
자주 묻는 질문
티타늄은 강철보다 가공하기가 더 어렵습니다.?
예, 티타늄은 강철보다 가공하기가 더 어렵습니다., 주로 녹는점이 높고 부서지기보다는 늘어나는 경향이 있기 때문입니다.. 이러한 가단성은 정밀한 가공을 더욱 어렵게 만듭니다..
티타늄의 밀링 이송 속도는 얼마입니까??
티타늄 밀링용, 절단 속도 40 에게 150 m/분을 권장합니다, 공급 속도는 다음과 같습니다. 0.03 에게 0.15 치아당 mm.
가공 후 티타늄의 응력을 어떻게 완화합니까??
티타늄 합금은 강도나 연성을 잃지 않고 응력 완화를 받을 수 있습니다.. 이 과정에는 금속을 가열하여 595-705 ℃ (1100-1300 °F) 한두 시간 동안, 이어서 공기 냉각.
