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티타늄 합금 선반 가공 방법: 형상, 절삭 속도 및 절삭유

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티타늄 선삭 가공에는 정밀한 온도 제어, 날카로운 공구 형상, 합금별 절삭 속도 보정 및 대용량 냉각이 필요합니다. 이 가이드에는 권장되는 HSS, 초경합금 및 보링 공구의 각도, Ti-6Al-4V의 이송량 및 절삭 속도 범위, 다양한 티타늄 조성 및 절삭 깊이에 대한 보정 계수, 산화막 데이터, 그리고 두 가지 절삭유 조성이 수록되어 있습니다. 또한 염화물 한계치, 수소 취성 및 응력 부식 위험, 최소 절삭유 유량, 가공 후 세척, 티타늄 부품과 접촉하는 고정구 재질에 대한 제한 사항도 다룹니다. 표에는 실용적인 공정 계획 및 작업장 검증을 위한 추적 가능한 초기 값이 제시되어 있습니다.

티타늄 선반 가공 시 절삭 온도가 높기 때문에 속도와 이송량을 신중하게 선택해야 합니다. 권장 절삭 온도 범위는 고속강 공구의 경우 480~540°C, 초경 공구의 경우 650~750°C입니다. 또한 공작물의 변형, 열 변형 및 공구 마모도 치수 정밀도에 영향을 미칩니다.

1. 선삭 공구의 형상

공구 경사각 γo 이탈각 αo 입사각 κr 소입사각 κ’r 경사각 λs
HSS 선삭 공구 9-11° 5-8° 45° 5-8° 0-5°
초경 선삭 공구 5-8° 10-15° 45-75° 15° 0-10°
초경 보링 공구 -8~-3° 3-5° 90° -10~-3°

세 가지 공구 모두 권장되는 노즈 반경은 0.5~1.5 mm, 보조 랜드 폭은 0.05~0.3 mm, 보조 경사각은 0~10°입니다. 경사면과 측면은 매우 매끄럽게 유지해야 합니다. 연마된 날에는 버, 그을음, 홈, 균열이 없어야 합니다. 초경합금은 다이아몬드 휠로 연마해야 합니다. 칩 브레이커 홈 바닥의 반경은 6~8 mm여야 합니다.

2. 티타늄 합금 절삭 데이터

Ti-6Al-4V의 초기 데이터

이송량, mm/rev 절삭 속도, m/min
0.08-0.12 69-87
0.13-0.17 59-71
0.18-0.24 51-62
0.25-0.30 47-53
0.33-0.40 41-48
0.45-0.60 35-42

인덱서블 선삭 공구의 경우, 절삭유를 사용하면 절삭 속도를 적절히 높일 수 있습니다.

합금군별 속도 보정

가공물 재질 인장 강도 Rm, MPa 보정 계수
TA2 (중국산 CP 티타늄 등급), TA3 (중국산 CP 티타늄 등급) 441-736 1.85
Ti-5Al, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-2Al-1.5Mn, Ti-4Al-1.5Mn 686-932 1.25
Ti-5Al-4V, Ti-6Al-4V 883-981 1.00
Ti-5Al-2.5Cr, Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si, Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si, Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si 932-1177 0.87
Ti-3Al-8Mo-11Cr, Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al 1275-1373 0.65

절삭 깊이에 따른 속도 보정

깊이 ap, mm 요인 깊이 ap, mm 요인
0.15 1.44 2.4 0.84
0.25 1.20 3.0 0.80
0.50 1.12 3.8 0.77
0.75 1.04 5.0 0.73
1.0 1.00 6.3 0.70
1.5 0.92 8.0 0.66

산화막을 통과하는 선삭

인장 강도 Rm, MPa 절삭 깊이 이송량, mm/rev 속도, m/min
932 이하 산화막 두께보다 크다 0.10-0.20 25-30
1177 산화막 두께보다 크다 0.08-0.15 16-21
1177 이상 산화막 두께보다 크다 0.07-0.12 8-13

3. 티타늄 선삭용 절삭유

유체 구성 요소 질량 분율
극압 첨가제가 함유된 수용성 유체 산화 지방산 및 폴리염화비닐 지방알코올 에테르 0.5-0.8%
인산삼나트륨 0.5%
아질산나트륨 1.2%
트리에탄올아민 1-2%
균형
초고압 에멀젼 나트륨 석유설포네이트 10%
바륨 석유설포네이트 6%
염소화 파라핀 4%
염소화 스테아르산 3%
트리에탄올아민 3.5%
N32 기계유 70.5%
올레산 3%

4. 절삭유 사용 시 주의사항

  1. 염소 함유 유체는 절삭 온도에서 분해되어 수소를 방출할 수 있으며, 티타늄이 이 수소를 흡수하여 수소 취성을 유발할 수 있습니다.
  2. 염소는 티타늄과 반응하여 염화티타늄을 형성하고 부식을 일으킬 수 있습니다. 염화물 함량을 질량 기준으로 0.02% 미만으로 유지하십시오.
  3. 염화물은 응력 부식 균열을 유발할 수 있으므로, 염소 성분이 포함된 절삭유를 사용하지 마십시오.
  4. 절단 후 즉시 공작물을 세척하여 잔류 염화물이 표면을 부식시키지 않도록 하십시오.
  5. 유량은 최소 15~20 L/min으로 설정하십시오.
  6. 이 유체는 강력한 냉각 효과와 극압 윤활 성능이 모두 필요합니다. 수성 유체를 사용할 때는 공작 기계의 가이드웨이를 꼼꼼히 관리해야 합니다.

티타늄 합금 선반 가공 부품

5. 추가 주의사항

  1. 납이나 아연으로 만들어진 공구 및 고정 장치가 티타늄 부품과 접촉하지 않도록 하십시오. 구리-주석, 카드뮴 및 이들의 합금 또한 공구 및 고정 장치와 접촉하는 것이 금지됩니다.
  2. 티타늄과 접촉하는 모든 공구, 고정구 및 장치는 깨끗해야 합니다. 세척된 티타늄 부품은 그리스나 지문이 묻지 않도록 주의해야 합니다. 나중에 염분 오염이 발생하면 응력 부식 균열을 유발할 수 있기 때문입니다.

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