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CNC 가공 티타늄 합금: 프로세스, 응용 분야 및 과제

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1156 조회수 2024-10-24 13:38:56

현대 제조업에서는, CNC (컴퓨터 수치 제어) 가공 기술은 티타늄 합금 가공에 중요한 역할을 합니다..

CNC 가공 티타늄의 장점

  • 고강도 - 대 - 중량 비율:

티타늄 합금은 강도가 매우 높고 밀도가 상대적으로 낮습니다., 이는 티타늄 합금으로 제작된 부품이 경량 설계 요구 사항에서도 우수한 기계적 특성을 유지할 수 있음을 의미합니다..

  • 우수한 내식성:

티타늄 합금은 대부분의 산과 알칼리에 대한 내성이 뛰어납니다., 해양 및 화학 처리 시설과 같은 열악한 환경에 적합합니다..

CNC 가공 티타늄 합금

CNC 가공 티타늄 합금

  • 생체적합성:

티타늄 합금은 면역 거부 반응을 일으키지 않고 인체 조직과의 호환성이 높기 때문에 인체 임플란트에 사용하기에 매우 적합합니다..

  • 높은 내마모성:

티타늄 합금은 가공 후 매우 매끄러운 표면을 얻을 수 있습니다., 이 표면은 내마모성이 매우 높습니다., 장기간 사용하기 위한 부품에 적합한 제품입니다..

  • 좋은 가공 특성:

티타늄 합금은 가공이 어렵지만, 복잡한 형상도 CNC 기술을 통해 정밀하게 가공 가능, 항공우주와 같은 산업 분야 부품의 엄격한 기하학적 정확도 요구 사항 충족.

  • 비자성:

티타늄 합금은 비자성입니다., 이는 일부 전자 장치 및 의료 응용 분야에 중요한 이점입니다..

  • 고온 성능:

티타늄 합금은 고온에서도 기계적 특성을 유지할 수 있습니다., 이는 항공 엔진과 같은 고온 응용 분야에 매우 중요합니다..

  • 좋은 연성:

티타늄 합금은 우수한 연성을 가지며 재료의 무결성을 손상시키지 않고 형성 및 가공될 수 있습니다..

  • 피로균열 전파에 대한 저항성:

티타늄 합금의 미세 구조는 피로 균열의 확산을 방지하는 데 도움이 됩니다., 부품의 신뢰성 및 수명 향상.

  • 환경 – 친화적:

티타늄 합금의 CNC 가공으로 재료 낭비를 줄일 수 있습니다, 현대 가공 기술은 환경 친화적인 냉각수와 윤활유를 사용하는 경향이 있습니다..

지속적인 가공기술의 발전으로, 티타늄 합금의 가공 비용과 효율성도 점차 향상되고 있습니다., 응용 분야를 더욱 확장.

CNC 가공을 위한 다양한 티타늄 등급

CNC 가공의 맥락에서, 다양한 등급의 티타늄은 다양한 응용 분야에 적합한 고유한 특성 조합을 제공합니다.. CNC 가공에 사용되는 일반적인 티타늄 등급과 그 특성에 대한 개요는 다음과 같습니다.:

  • 등급 1 티탄

등급 1 상업적으로 순수한 것 중 하나입니다 (CP) 충격 및 내부식성이 뛰어난 티타늄 등급, 용접성도 좋고. CP Grade 중 가장 높은 연성과 성형성을 가지고 있습니다., 이러한 품질이 필수적인 응용 분야에 이상적입니다..

  • 등급 2 티탄

등급과 유사함 1, 등급 2 연성이 약간 낮지만 여전히 우수한 내식성과 용접성을 제공하는 또 다른 CP 등급입니다.. 적당한 수준의 강도와 내식성이 요구되는 일반 산업 응용 분야에 자주 사용됩니다..

  • 등급 5 티탄 (Ti-6Al-4V)

등급 5, Ti-6Al-4V라고도 함, 고강도 결합으로 인해 가장 널리 사용되는 알파 베타 티타늄 합금입니다., 좋은 내식성, 그리고 우수한 생체적합성. 항공우주 분야에서 흔히 사용되는, 군대, 이러한 특성이 중요한 의료 응용 분야.

  • 등급 7 티탄 (Ti-6Al)

등급 7 등급과 유사한 알파 베타 티타늄 합금입니다. 5 그러나 알루미늄 함량이 더 높습니다., 고온에서 향상된 크리프 저항성을 제공합니다.. 이는 고온에서 구조적 안정성이 요구되는 응용 분야에 적합합니다..

  • 등급 12 티탄 (Ti-3Al-2.5V)

등급 12 CP 등급에 비해 강도와 인성이 향상된 알파 베타 티타늄 합금입니다.. 강도와 성형성 사이의 균형이 필요한 응용 분야에 사용됩니다., 자동차 산업과 같은.

CNC 가공 진동의 원인과 해결 방법

CNC 가공 진동의 원인과 해결 방법

CNC 가공용 티타늄 재종을 선택할 때, 응용 프로그램의 특정 요구 사항을 고려하는 것이 중요합니다, 원하는 강도를 포함하여, 내식성, 작동 온도, 생체적합성. 각 등급은 최적의 성능과 완성된 부품의 수명을 보장하기 위해 적용 분야의 요구 사항과 일치해야 하는 고유한 특성 세트를 제공합니다..

티타늄 합금 가공의 일반적인 어려움

티타늄 합금 가공의 어려움은 주로 다음과 같습니다.:

  • 낮은 열전도율:

티타늄 합금의 열전도율은 매우 낮습니다., 이로 인해 절단 과정에서 발생하는 열이 빠르게 방출되기 어렵습니다.. 결과적으로, 공구와 작업물 사이의 접촉 영역에 열이 쉽게 축적됩니다., 공구 온도가 너무 높아지고 공구 마모가 가속화됩니다. .

  • 높은 화학적 활성:

고온에서, 티타늄 합금은 공기 중의 산소 및 질소와 화학 반응을 일으키기 쉽습니다., 경화층을 형성, 이는 가공 난이도를 증가시킵니다. .

  • 작업 - 경화:

티타늄 합금은 절단 과정에서 경화되는 작업을 경험할 가능성이 높습니다., 즉, 가공 과정에서 변형이 발생하면 재료의 경도가 증가합니다.. 이를 위해서는 더 높은 성능의 도구와 더 엄격한 절삭 매개변수를 사용해야 합니다. .

  • 빠른 공구 마모:

위에서 언급한 특성으로 인해, 티타늄 합금 가공에서는 공구가 매우 빨리 마모됩니다., 특히 절삭날과 공구 팁 근처 .

티타늄 합금 가공의 일반적인 어려움

티타늄 합금 가공의 일반적인 어려움

  • 어려운 칩 처리:

티타늄 합금 칩은 공구 경사면과의 접촉 면적이 크고 공구 주위에 감기기 쉽습니다., 정상적인 절단을 방해하는. 게다가, 가공 품질에 영향을 미치지 않도록 칩 배출에 특별한 주의를 기울여야 합니다. .

  • 낮은 탄성률:

티타늄 합금의 탄성 계수는 ​​상대적으로 낮습니다., 가공 중에 탄성 변형이 발생하기 쉽습니다.. 특히 벽이 얇거나 링 모양의 부품을 가공할 때, 공작물 변형이 발생할 수 있습니다 .

  • 가공 진동:

티타늄 합금 가공 시 발생하는 진동은 일반 강철의 10배입니다., 이는 공구 마모를 증가시킬 뿐만 아니라 가공물 표면 품질 저하로 이어질 수 있습니다. .

  • 도구 선택 및 코팅 기술:

티타늄 합금 가공의 효율성과 공구 수명을 향상하려면 적절한 공구 재료와 코팅 기술을 선택하는 것이 중요합니다. .

진공코팅

진공코팅

  • 공작물 클램핑 및 변형:

가공 중 티타늄 합금의 클램핑 변형 및 응력에 의한 변형이 큽니다., 따라서 가공 공정 중 변형을 방지하기 위해 공작물 고정 방법에 특별한 주의를 기울여야 합니다. .

  • 절삭유 선택:

부적절한 절삭유를 사용하면 화학 반응이 발생하거나 칩 배출에 영향을 줄 수 있습니다.. 그러므로, 적절한 절삭유를 선택하는 것도 티타늄 합금 가공에서 어려운 일입니다. .

이러한 어려움에 대응하여, 티타늄 합금을 가공할 때 일련의 조치를 취해야 합니다., 고성능 절삭 공구 사용 등, 절단 매개변수 최적화, 적절한 냉각 및 윤활 전략 채택, 공작물의 올바른 클램핑을 보장합니다., 가공 효율과 품질을 향상시키기 위해.

CNC 가공 티타늄의 적용 및 과제

티타늄 합금 CNC 가공의 응용

항공우주:

부식 방지 특성과 높은 강도로 인해, 티타늄 합금은 항공우주 응용 분야에 적합합니다., 엔진 블레이드와 같은, 랜딩 기어, 샤프트, 및 내부 구조.

CNC 가공 티타늄의 적용 및 과제

CNC 가공 티타늄의 적용 및 과제

의료산업:

티타늄 합금은 화학적 불활성 및 생체 적합성을 가지며 의료용 임플란트 및 수술 장비 제조에 사용될 수 있습니다., 뼈 성장 촉진제와 같은, 척추 융합 장치, 그리고 뼈판.

조선:

티타늄 합금 CNC 가공은 해양 산업에서도 중요한 용도로 사용됩니다., 데크와 같은, 족쇄, 스프링 후크, 압력 용기, 그리고 잠수함 탐지기.

자동차 산업:

티타늄 금속, 충격에 강하고 내구성이 좋기 때문에, 스포츠카와 고급차에 널리 사용됩니다., 차량 프레임과 같은, 패스너, 머플러, 배기관, 엔진 밸브, 및 하중 - 베어링 스프링.

티타늄 합금 소재의 자동차 적용

티타늄 합금 소재의 자동차 적용

기타 산업:

티타늄 CNC 가공은 석유 및 가스에도 적용 가능, 건설, 보석류, 스포츠, 그리고 전기 자동차 산업.

티타늄 합금 CNC 가공의 과제

티타늄 합금 CNC 가공에는 많은 장점이 있지만, 또한 가공 과정에서 몇 가지 문제에 직면합니다.:

  1. 높은 화학적 반응성과 압출성:

티타늄 합금을 가공할 때, 일부 가스는 반응할 수 있습니다., 표면 산화, 취화 등의 문제가 발생합니다..

  1. 열축적 및 절삭력:

티타늄 합금은 열전도율이 낮습니다., 가공물이 절단 영역 근처에서 빠르게 가열됩니다.. 이로 인해 공구 마모가 빨라지고 절단 표면의 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다..

  1. 잔류응력 및 경화응력:

결정 구조로 인해, 티타늄 합금은 가공 중에 문제를 일으킬 수 있습니다, 절삭력 증가, 가공의 용이성을 감소, 잔류 응력의 가능성이 증가합니다..

CNC 가공 매개변수 설정

  • 가공 요구 사항을 명확히 합니다.

공작물 재료 결정, 크기, 모양, 정밀도 요구사항, 등.

  • 도구 선택

도구 유형을 선택하세요, 지름, 길이, 등. 공작물 재료 및 가공 요구 사항에 따라.

  • 가공 좌표계 설정

CNC 제어 시스템에서 가공 좌표계 결정.

  • 가공 매개변수 설정

절단 속도 등의 매개변수 설정, 이송 속도, 가공물에 따른 절삭 깊이 및 절삭 깊이, 도구, 및 요구 사항.

  • 검사 및 확인

가공하기 전에 매개변수를 주의 깊게 확인하십시오.. 시뮬레이션 가공이나 시험 절단을 사용하여 검증할 수 있습니다..

  • 가공 공정 모니터링

도구 마모 모니터링, 절삭력, 절단 온도, 등. 실시간으로 필요한 경우 매개변수를 조정합니다..

  • 공작기계 유지관리

정밀도와 성능을 보장하기 위해 CNC 공작 기계를 정기적으로 유지 관리하십시오..

  • 안전한 작동

안전 작업 절차를 따르세요.

CNC 공작기계 구조의 개략도

CNC 공작기계 구조의 개략도

결론

CNC 가공 능력 – 티타늄 합금 가공 능력이 지속적으로 향상되었습니다., 재료과학의 발전 덕분에, 기계 공학 및 컴퓨팅 기술. 최신 가공 기술과 최적화 전략을 채택하여, 제조업체는 더 높은 효율성과 더 나은 품질로 티타늄 합금 부품을 생산할 수 있습니다..

기술의 발전으로, CNC의 비용 효율성 및 환경 영향 – 티타늄 합금 가공은 앞으로 더욱 향상될 것으로 예상됩니다..

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