티타늄 합금 가공의 표면 제어 및 가공 방법

본 논문에서는 가공 공정에서 티타늄 합금의 일반적인 표면 결함 원인을 분석하고, 절삭 성능에 영향을 미치는 주요 재료 요소를 체계적으로 논의하며, 선삭, 드릴링, 태핑 및 기타 가공 공정의 최적화 조치를 요약하여 티타늄 합금의 안정성이 높고 가공 공정을 공식화하기 위한 참고 자료를 제공합니다.

I. 티타늄 합금의 산세 및 표면 처리의 전형적인 결함 분석

티타늄 합금 산세 및 표면 처리 공정에서 일반적인 결함과 그 발생 메커니즘은 다음과 같습니다.

1. 과도한-부식

산 세척 후 표면에 구멍이 생기거나 불균일하거나 결정립 경계가 노출됩니다. 주요 원인은 다음과 같습니다. 불산(HF)과 질산(HNO) 비율의 불균형₃) 산세 용액에서, 특히 HF의 농도가 높거나 HNO의 산화 능력이 부족합니다.₃; 그리고 긴 산세 시간. 공정관리의 핵심은 다음과 같습니다. 산세용액의 비율을 엄격하게 관리하고, 작업물의 두께와 시간에 따라 "(1 ~ 4) min/mm" 비율에 따라 작업 중 정기적으로 표면 상태를 관찰합니다-.

2. 매달린 재

산세 후 표면에 부착된 회색-갈색 산화물의 잔류물을 말합니다. 그 이유는 반응에 의해 생성된 부착물이 시간 내에 매트릭스에서 분리되지 않거나 후속-헹굼이 철저하지 않기 때문입니다. 개선 조치에는 다음이 포함됩니다. 산세척 중 공작물을 흔들어 흘리기를 촉진합니다. 산세척 후 압축 공기와 탈이온수를 혼합한 고속- 유수를 사용하여 강력한 세척을 수행하여 표면을 깨끗하게 유지합니다.

3. 스케일이 제거되지 않음

국부적으로 원래의 산화물 층이 남아 있음을 보여줍니다. 이러한 결함에는 여러 가지 이유가 있을 수 있는데, 전처리 시 불결한 오일 제거, 용융염(알칼리 비등) 처리 시간 부족, 산세 용액 활성 감소 또는 저온 등이 있습니다. 점검 시에는 "전-처리 → 용융염 처리 → 산세" 순으로 항목별로 확인해야 하며, 필요한 경우 보조 전처리로 샌드블래스팅 공정을 추가-할 수 있다.

4. 줄무늬 얼룩무늬

불균일한 유선형 또는 블록 색상 차이는 일반적으로 반응 균일성이 좋지 않아 발생합니다. 이는 산세척 용액 내 작업물의 상대적 움직임-을 강화하고 적절한 산세척 온도(예: 실온 범위로 낮추는 것)를 강화하여 개선할 수 있습니다.

5. 지연얼룩(노화얼룩)

산세 검사 중 작업물의 일부-를 일정 기간 보관한 후 표면에 새로운 반점이 나타났습니다. 이러한 현상은 잔류 산성 매질, 부식성 및 가공물의 잔류 응력의 시너지 효과와 관련이 있을 수 있습니다-. 미세한 형태는 기존의 부식과 다르며 일반적으로 서비스 성능에 영향을 미치지 않습니다. 다시 단기-산세척으로 제거할 수 있으나, 응력을 받는 부분은 2차 산세 후 진공 탈수소 처리를 강화해야 합니다.

II. 티타늄 합금의 가공성에 영향을 미치는 재료 요인

티타늄 합금 가공의 어려움은 티타늄 합금의 독특한 물리적, 화학적 특성에서 비롯됩니다.

    · 낮은 열전도율: 열전도율이 강철의 약 1/3이며, 절삭열이 공구 팁에 집중되어 온도가 상승합니다(실험 결과 공구 팁의 온도가 절삭 강철의 2~3배에 도달할 수 있음). 이로 인해 공구 마모가 가속화됩니다.

· 낮은 탄성 계수: 가공된 표면은 특히 벽이 얇은 부품의 경우 가공 중에 반동량이 커서 측면과 공작물 사이의 관계를 악화시키고 연마 마모 및 모서리 파손을 일으키기 쉽습니다.

· 높은 화학적 활성: 고온에서 O, H, N 및 기타 원소와 매우 쉽게 반응하여 경화된 산소-가 풍부한 층을 형성합니다. 이는 상당한 가소성을 갖고 공구 손상을 악화시킵니다.

· 조직 특성: 어닐링된 상태에서 -형 티타늄 합금의 기계 가공성; + 유형이 따랐습니다. 베타-계 합금은 강도가 높고 담금질성이 우수하지만 가공성은 최악입니다. 위의 특성을 고려하여 공구 재료 선택, 절삭 매개변수 및 냉각까지 체계적인 조치를 취하는 것이 필요합니다.

III. 티타늄합금의 대표적인 가공기술의 핵심

1. 터닝 및 지루함

· 선삭: 주요 과제는 고온, 공구 마모 및 스프링백입니다. 초경합금(예: YG) 공구를 사용하려면 황삭 가공 및 연속 절단을 권장합니다. 선삭 또는 절단 성형에는 고속-강 공구를 사용해야 합니다. 핵심 원리는 절단 중단을 피하기 위해 연속 공급을 강제하는 것입니다. 냉각수는 5% 질산나트륨 수용액이나 1/20 수용성 오일 에멀젼을 사용하는 것이 좋습니다.

· 보링(Boring) : 마무리의 범주에 속합니다. 변형을 방지하고 화상을 방지하기 위해 충분한 냉각을 보장하려면 벽이 얇은 부품의 클램핑 강성에 중점을 둘 필요가 있습니다.{1}}

2. 드릴링

문제는 칩 와인딩과 방열이 어렵다는 점이다. 공정 요구사항: 짧은-날카로운 비트를 사용하고, 저속-강제 이송을 구현하고 공정 전반에 걸쳐 완전한 내부 냉각을 제공합니다. 드릴링 작업 중에는 공회전을 엄격히 금지하고 심공 드릴링을 위해서는 정기적으로 커터를 빼내고 칩을 제거해야 합니다. 구멍을 뚫을 때-구멍을 뚫기 전에 커터를 빼내어 청소해야 하며 마지막 단계는 강제 이송을 사용하여 구멍 벽을 매끄럽게 하는 것입니다.

3. 태핑

어려운 공정 중 하나이며, 칩 제거 불량 및 소재 수축으로 인해 탭이 파손되기 쉽습니다. 기술적 대책: 깊은 막힌 구멍 처리를 우선시합니다. 탭의 구조를 개선합니다(예: 후연을 연마하고 축방향 칩 배출 홈을 엽니다). 물릴 때는 산화, 질화 또는 크롬{1}}도금 탭을 사용하세요. 태핑시 특수 절삭 페이스트나 극압 절삭유 사용을 권장합니다.

4. 톱질

고속-쇠톱날은 거친 톱니(피치 4.2~8.5mm가 바에 적합)를 사용하며, 띠톱으로 절단할 경우 가공물의 두께에 따라 피치를 2.5~25.4mm로 선택합니다(두꺼운 재료에는 큰 피치를 선택합니다). 가공 중에는 강제 공급과 지속적인 냉각이 필요하며 낮은 벨트 속도가 사용됩니다.

5. 방전가공(EDM)

공구 전극과 공작물 사이의 방전 간격을 유지해야 합니다(정삭 가공의 경우 0.005~0.05mm, 황삭 가공의 경우 0.1~0.4mm). 전극재료로는 구리나 아연을 권장하며, 슬래그 제거를 위해서는 가공액의 순환이 잘 되어야 합니다.

IV. 결론

티타늄 합금의 가공은 재료 특성, 공구 선택, 매개변수 설정 및 냉각 조건의 결합에 의해 영향을 받습니다. 실제 생산에서는 결함을 효과적으로 방지하고 효율적이고 정밀한 가공을 달성하기 위해 특정 합금 수, 부품 구조 및 정밀도 요구사항에 따라 각 공정의 매개변수를 최적화하고 전처리 및 산세 공정 창을 엄격하게 제어하는 ​​것이 필요합니다.