티타늄 합금은 왜 가공하기 어려운가요?

1. 티타늄 가공의 물리적 현상

티타늄 합금의 절삭력은 동일한 경도의 강철보다 약간 높을 뿐이지만, 티타늄 합금 가공의 물리적 현상은 강철보다 훨씬 복잡하여 티타늄 합금 가공이 매우 어렵습니다.

대부분의 티타늄 합금의 열전도율은 매우 낮아 강철의 1/7, 알루미늄의 1/16에 불과합니다. 따라서 티타늄 합금을 절삭할 때 발생하는 열이 작업물로 빠르게 전달되거나 칩에 의해 제거되지 않고 절삭 영역에 집중됩니다. 이로 인해 온도가 1,000℃ 이상으로 상승하여 공구의 절삭날이 빠르게 마모되고, 칩이 부서지거나 칩 종양이 생성되며, 마모된 날이 빠르게 나타나 절삭 영역에서 더 많은 열이 발생하여 공구 수명이 더욱 감소합니다.

절삭 과정에서 발생하는 높은 온도는 티타늄 합금 부품의 표면 무결성을 파괴하여 부품의 기하학적 정확성을 감소시키고, 작업 경화 현상을 초래하여 피로 강도를 심각하게 감소시킵니다.

티타늄 합금의 탄성은 부품 성능에 유익할 수 있지만, 절삭 과정에서는 작업물의 탄성 변형이 진동의 중요한 원인이 됩니다. 절삭 압력은 "탄성" 작업물이 공구를 떠나 반발하게 하여 절삭 작용보다 공구와 작업물 간의 마찰을 증가시킵니다. 마찰 과정에서도 열이 발생하여 티타늄 합금의 열전도율 문제를 더욱 악화시킵니다.

이 문제는 얇은 벽이나 링 모양 부품과 같은 변형 가능한 부품을 가공할 때 더욱 악화되며, 얇은 벽 티타늄 부품을 원하는 치수 정확도로 가공하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 작업물 재료가 공구에 의해 밀려나면서 얇은 벽 부품의 국부 변형이 탄성 범위를 초과하여 플라스틱 변형이 발생하고 절삭 지점에서 재료 강도와 경도가 크게 증가합니다. 이 시점에서 원래 설정된 절삭 속도로 가공하면 너무 높아져 공구 마모가 빠르게 진행됩니다.

"열"은 티타늄 합금 가공이 어려운 "주범"입니다!

2. 티타늄 합금 가공을 위한 공정 노하우

티타늄 합금 가공 메커니즘에 대한 이해와 과거 경험을 바탕으로 티타늄 합금 가공을 위한 주요 공정 팁은 다음과 같습니다：

(1) 양각 기하학을 가진 인서트를 채택하여 절삭력, 절삭 열, 작업물 변형을 줄입니다.

(2) 작업물 경화를 방지하기 위해 일정한 이송을 유지하며, 절삭 과정에서 공구는 항상 이송 상태를 유지해야 하며, 밀링 시 반경 먹이 ae는 반경의 30%여야 합니다.

(3) 고압, 고유량 절삭액을 채택하여 가공 과정의 열 안정성을 보장하고 고온으로 인한 표면 열화 및 공구 손상을 방지합니다.

(4) 날카로운 블레이드 절삭날을 유지하며, 둔한 공구는 열 축적과 마모를 초래하여 공구 고장을 유발할 수 있습니다.

(5) 티타늄 합금을 가능한 한 부드러운 상태에서 가공하며, 경화된 재료는 가공이 더 어려워지고 열처리는 재료 강도를 증가시키며 인서트 마모를 증가시킵니다.

(6) 큰 팁 반경 또는 챔퍼를 사용하여 절삭날을 최대한 절삭에 투입합니다. 이는 각 지점에서 절삭력과 열을 줄이고 국부적인 파손을 방지합니다. 티타늄 밀링 시 절삭 속도는 모든 절삭 매개변수 중 공구 수명 vc에 가장 큰 영향을 미치며, 그 다음은 반경 공구 먹이(밀링 깊이) ae입니다.

3. 인서트에서 티타늄 가공 문제를 해결하십시오.

티타늄 가공 중 발생하는 인서트 홈 마모는 절삭 깊이를 따라 뒤쪽과 앞쪽에 국부적으로 발생하며, 종종 이전 가공에서 남겨진 경화층에 의해 발생합니다. 800°C 이상의 가공 온도에서 공구와 작업물 재료 간의 화학 반응 및 확산도 홈 마모 형성에 기여합니다. 가공 과정에서 작업물에서 나온 티타늄 분자가 인서트의 앞쪽에 축적되어 높은 압력과 온도에서 절삭날에 "용접"되어 칩 종양을 형성합니다. 종양이 절삭날에서 제거될 때 인서트의 탄화물 코팅도 함께 제거되므로 티타늄 가공에는 특별한 인서트 재료와 기하학이 필요합니다.

4. 티타늄 가공에 적합한 공구 구조

티타늄 가공의 초점은 열이며, 절삭날에 대량의 고압 절삭액을 적시에 정확하게 주입하여 열을 빠르게 제거해야 합니다. 티타늄 가공을 위해 특별히 설계된 밀링 커터의 독특한 구성은 시장에서 찾을 수 있습니다.