1790년 티타늄이 발견된 이후 인류는 티타늄의 특별한 특성을 얻기 위해 한 세기 동안 탐구해 왔습니다. 1910년 인류가 처음으로 티타늄 금속을 생산했지만 티타늄 합금을 적용하기까지의 길은 길고 험난했습니다. 40년이 지난 1951년이 되어서야 마침내 산업 생산이 실현되었습니다.
티타늄 합금은 높은 비강도, 내식성, 고온 저항 및 피로 저항 특성을 가지고 있습니다. 같은 크기의 티타늄 합금의 무게는 강철의 60%에 불과하지만 합금강보다 강합니다. 티타늄 합금은 우수한 특성으로 인해 항공, 우주항공, 발전 장비, 원자력, 선박, 화학 및 의료 장비에 점점 더 널리 사용되고 있습니다.
티타늄 합금 가공이 어려운 이유
낮은 열전도율, 심한 가공 경화, 절삭 공구와의 높은 친화성 및 작은 소성 변형과 같은 티타늄 합금의 네 가지 특성은 티타늄 합금 가공이 어려운 근본적인 이유입니다. 절삭지수는 난삭강의 20% 수준에 불과합니다.
낮은 열전도율
티타늄 합금의 열전도율은 45# 강철의 약 16%에 불과합니다. 가공 중에 열이 제때에 전도되지 않아 절삭날의 국부적인 고온(가공 중 팁 온도가 45# 강철의 1배 이상)이 발생하여 공구의 확산 마모가 쉽게 발생합니다.
심한 작업경화
티타늄 합금의 가공 경화 현상은 명백하며 표면 경화층은 스테인레스강보다 심각하여 공구 경계의 손상 증가와 같은 후속 가공에서 특정 어려움을 초래할 수 있습니다.
도구와의 높은 친화력
티타늄 함유 초경합금과의 접착력이 심각합니다.
작은 소성 변형
45강의 탄성률의 1/2정도로 탄성회복이 크고 마찰이 심하다. 동시에 공작물도 클램핑 변형되기 쉽습니다.
티타늄 합금 가공 기술 팁
티타늄 합금 가공 메커니즘에 대한 이해와 이전 경험을 바탕으로 티타늄 합금 가공의 주요 공정 팁은 다음과 같습니다.
(1) 절단력, 절단 열 및 공작물 변형을 줄이기 위해 포지티브 각도 형상의 블레이드를 사용하십시오.
(2) 공작물의 경화를 방지하기 위해 일정한 이송을 유지하십시오. 절삭 공정 중에는 공구가 항상 이송 상태에 있어야 합니다. 밀링 시 반경 방향 절삭 깊이 ae는 반경의 30%가 되어야 합니다.
(3) 가공 공정의 열 안정성을 보장하고 과도한 온도로 인한 표면 변질 및 공구 손상을 방지하려면 고압 및 고유량 절삭유를 사용하십시오.
(4) 칼날을 날카롭게 유지하십시오. 무딘 공구는 열 축적과 마모의 원인이 되어 쉽게 공구 고장을 일으킬 수 있습니다.
(5) 티타늄 합금은 경화 후 가공이 더 어려워지므로 가능한 한 가장 부드러운 상태에서 가공하십시오. 열처리는 재료의 강도를 높이고 블레이드 마모를 증가시킵니다.
(6) 큰 도구 끝 반경이나 모따기를 사용하여 절단하고 가능한 한 많은 블레이드를 절단에 넣습니다. 이를 통해 각 지점의 절삭력과 발열을 줄이고 국부적인 손상을 방지할 수 있습니다. 티타늄 합금을 밀링할 때 절삭 속도는 모든 절삭 매개변수 중에서 공구 수명에 가장 큰 영향을 미치며, 반경 방향 절삭 깊이가 그 뒤를 따릅니다.
블레이드부터 시작하여 티타늄 가공 문제 해결
티타늄 합금 가공 시 발생하는 날 홈 마모는 절삭 깊이 방향을 따라 앞뒤면의 국부적인 마모입니다. 이전 가공에서 남겨진 경화층으로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 800도 이상의 가공 온도에서 공구와 피삭재 사이의 화학 반응 및 확산도 홈 마모 형성의 원인 중 하나입니다. 가공 중에 가공물의 티타늄 분자가 블레이드 앞에 축적되어 고압 및 고온에서 블레이드에 "용접"되어 구성 가장자리를 형성하기 때문입니다. 블레이드에서 구성인선을 벗겨내면 블레이드의 초경 코팅이 벗겨집니다. 따라서 티타늄 합금 가공에는 특별한 블레이드 재료와 형상이 필요합니다.
티타늄 가공에 적합한 공구 구조
티타늄 합금 가공의 초점은 열입니다. 열을 빠르게 제거하려면 다량의 고압 절삭유를 적시에 정확하게 절삭날에 분사해야 합니다. 시중에는 티타늄 합금 가공을 위한 특별한 밀링 커터 구조가 있습니다.
구체적인 가공방법부터 시작하여
선회
티타늄 합금 제품은 선삭시 좋은 표면 거칠기를 얻기 쉽고 가공 경화는 심각하지 않지만 절삭 온도가 높고 공구가 빨리 마모됩니다. 이러한 특성을 고려하여 공구 및 절삭 매개변수 측면에서 주로 다음과 같은 조치가 취해집니다.
공구 재료: YG6, YG8, YG10HT는 공장의 기존 조건에 따라 선택됩니다.
도구 형상 매개변수: 적절한 도구 전면 및 후면 각도, 둥근 도구 팁.
낮은 절삭 속도, 적당한 이송 속도, 깊은 절삭 깊이, 충분한 냉각, 외부 원을 돌릴 때 공구 끝이 공작물의 중심보다 높을 수 없습니다. 그렇지 않으면 끼기 쉽습니다. 벽이 얇은 부품을 마무리하고 선삭할 때 공구의 주 편향 각도는 일반적으로 75~90도로 커야 합니다.
갈기
티타늄 합금 제품의 밀링은 터닝보다 어렵습니다. 밀링은 단속 절삭이고 칩이 블레이드에 달라붙기 쉽기 때문입니다. 끈끈한 칩 톱니가 공작물에 다시 절단되면 끈끈한 칩이 떨어져 나와 공구 재료의 작은 조각을 빼앗아 부러진 모서리를 형성하여 공구의 내구성을 크게 저하시킵니다.
밀링 방법: 일반적으로 다운 밀링을 사용합니다.
공구 재료: 고속도강 M42.
일반적으로 합금강 가공에서는 다운 밀링을 사용하지 않습니다. 공작기계 리드스크류와 너트 사이의 틈의 영향으로 하향 밀링 시 밀링 커터가 공작물에 작용하고 이송 방향의 힘이 이송 방향과 동일하여 공작물이 쉽게 파손될 수 있습니다. 테이블이 간헐적으로 움직여 커터가 파손될 수 있습니다. 다운 밀링의 경우 커터 날이 절단을 시작할 때 단단한 표면에 닿아 커터가 파손될 수 있습니다. 그러나 리버스 밀링의 칩은 얇은 것부터 두꺼운 것까지 다양하기 때문에 처음 절삭할 때 커터가 공작물과 건조 마찰을 일으키기 쉽고 이로 인해 커터의 고착과 치핑이 악화됩니다. 티타늄 합금을 원활하게 밀링하기 위해서는 일반 표준 밀링 커터에 비해 앞쪽 각도를 줄이고 뒤쪽 각도를 늘려야 한다는 점도 주의해야 합니다. 밀링 속도는 낮아야 하며 날카로운 톱니 밀링 커터를 최대한 사용해야 하며 삽톱니 밀링 커터의 사용은 피해야 합니다.
태핑
티타늄 합금 제품을 태핑할 때 칩이 작기 때문에 블레이드와 공작물에 달라붙기 쉽고 가공면의 거칠기 값이 크고 토크가 높습니다. 태핑 중 탭의 부적절한 선택과 부적절한 작동으로 인해 쉽게 가공 경화가 발생하고 가공 효율성이 극도로 낮아지며 가끔 탭이 파손될 수 있습니다.
나사산이 하나 있는 탭을 사용하는 것이 우선적으로 필요합니다. 톱니 수는 표준 탭보다 적어야 하며 일반적으로 2~3개입니다. 절단 테이퍼 각도는 커야 하며 테이퍼 부분의 길이는 일반적으로 3~4나사입니다. 칩 제거를 용이하게 하기 위해 절삭 테이퍼 부분에 음각을 연삭할 수도 있습니다. 테이퍼의 강성을 높이려면 짧은 탭을 사용해 보십시오. 탭과 작업물 사이의 마찰을 줄이기 위해 테이퍼의 역 테이퍼 부분은 표준보다 적절하게 커야 합니다.
리밍
티타늄 합금 리머 가공 시 공구 마모가 심각하지 않으며, 초경강 리머와 고속도강 리머를 모두 사용할 수 있습니다. 카바이드 리머를 사용할 경우 리머의 치핑을 방지하기 위해 드릴링과 유사한 공정 시스템 강성을 채택해야 합니다. 티타늄 합금을 리밍할 때 가장 큰 문제는 리밍 마감이 좋지 않다는 것입니다. 리머 블레이드의 폭은 오일스톤으로 좁혀 블레이드가 홀 벽에 달라붙는 것을 방지해야 하지만 충분한 강도가 확보되어야 합니다. 일반적으로 블레이드 너비는 0.1 ~ 0.15mm입니다.
절삭날과 교정 부품 사이의 전환은 부드러운 호여야 합니다. 마모 후에는 제때에 수리해야 하며 각 치아의 원호 크기가 일정해야 합니다. 필요한 경우 후면 테이퍼의 보정 부분을 늘릴 수 있습니다.
교련
티타늄 합금 드릴링은 어렵고 가공 중에 드릴이 타거나 부러지는 현상이 자주 발생합니다. 이는 주로 드릴 비트 연삭 불량, 시기적절한 칩 제거, 냉각 불량, 공정 시스템의 강성 불량 등 여러 가지 이유에 기인합니다. 따라서 티타늄 합금의 드릴링에서는 합리적인 드릴 비트 연삭, 큰 상단 각도, 외부 가장자리 전면 각도 감소, 외부 가장자리 후면 각도 증가에 주의를 기울여야 하며 후면 테이퍼는 2~3배로 증가해야 합니다. 표준 드릴 비트. 칩의 모양과 색상에 주의하면서 공구를 자주 후퇴시키고 적시에 칩을 제거하십시오. 드릴링 중에 칩이 깃털처럼 보이거나 색상이 변하는 경우 드릴 비트가 무딘 것이므로 도구를 시간에 맞춰 교체하고 날카롭게 해야 함을 의미합니다.
드릴 지그는 작업대에 고정되어야 하며, 드릴 지그 가이드 나이프 표면은 가공 표면에 가까워야 하며 짧은 드릴 비트를 사용해 보십시오. 주목할 만한 또 다른 문제는 수동 공급을 채택할 때 드릴 비트가 구멍에서 앞뒤로 움직여서는 안 된다는 것입니다. 그렇지 않으면 드릴 블레이드가 가공 표면에 마찰되어 작업이 경화되고 드릴 비트가 무뎌지게 됩니다.
연마
티타늄 합금 부품을 연삭할 때 흔히 발생하는 문제는 끈적한 칩이 연삭 휠을 막고 부품 표면 화상을 입힌다는 것입니다. 그 이유는 티타늄 합금의 열전도율이 낮아 연삭 부위에 고온이 발생하여 티타늄 합금과 연마재가 결합, 확산되어 화학적으로 강하게 반응하기 때문입니다. 끈끈한 칩과 연삭 휠 막힘으로 인해 연삭 비율이 크게 감소합니다. 확산 및 화학 반응의 결과로 공작물의 표면이 연소되어 부품의 피로 강도가 감소하며 이는 티타늄 합금 주물을 연삭할 때 더욱 분명합니다.
이 문제를 해결하기 위해 취한 조치는 다음과 같습니다.
적합한 연삭 휠 재질을 선택하십시오: 녹색 실리콘 카바이드 TL. 약간 낮은 연삭 휠 경도: ZR1.
티타늄 합금 재료의 절삭 가공은 공구 재료, 절삭유 및 가공 매개변수 측면에서 제어되어 티타늄 합금 재료 가공의 종합적인 효율성을 향상시켜야 합니다.
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