티타늄의 절단 및 가공
적시성
다양한 유형의 기계 가공이 적용됩니다: 티타늄 합금의 구조물 및 부품: 연마, 선반, 드릴링, 밀링, 광택.
티타늄의 낮은 열전도도 및 기타 특수한 특성으로 인해 연마를 최종 가공 단계로 수행하는 것이 어렵습니다. 연마 도중에 표면층에 결함 구조와 잔류 응력, 인장 등이 쉽게 형성될 수 있으며, 이는 제품의 피로강도를 크게 저하시킵니다. 따라서 티타늄 부품의 연마는 반드시 낮은 속도로 수행되어야 하며, 필요한 경우 특수 칼날 가공으로 대체할 수 있습니다. 연마는 엄격히 규제된 조건에서 수행되어야 하며, 연마 후에는 표면에 대한 제어가 필요하고, 플라스틱 변형 강화(PPD)를 통해 표면 품질을 개선해야 합니다.
비교 분석
티타늄 합금의 냉간 가공은 탄소강 가공보다 3-4배, 알루미늄 가공보다 5-7배 어렵습니다. "Салют" MMPP에 따르면, 티타늄 합금 VT5와 VT5-1은 탄소강(0.45% C)과 비교할 때 상대 가공성이 0.35-0.48이며, VT6, VT20, VT22 합금의 경우 이 지표는 더 낮아 0.22-0.26입니다. 저속 절삭 속도를 사용하는 것이 권장되며, 많은 양의 냉각액을 사용하는 것이 좋습니다. 고내구성 고속 강철로 만든 절삭 공구가 사용되며, 단단합금의 종류가 선호됩니다. 절삭 속도는 최소한 3-4배 줄여야 하며, 이는 특히 CNC 기계에서 작업할 때 중요합니다.
밀링
티타늄 합금 기계 가공 중 큰 노력이 필요하기 때문에 대형 기계(예: FP-7, FP-27, FP-9, VFZ-M8 등)가 일반적으로 사용됩니다. 밀링은 부품 제조 과정에서 가장 어려운 과정입니다. 특히 항공기 프레임의 구조 부품인 리브, 프레임, 빔, 종단점을 가공할 때 많은 작업량이 필요합니다.
구조 부품
"종단점", "빔", "리브" 유형의 부품 밀링에는 여러 방법의 사용이 필요합니다. 1) 유니버설 밀링 기계에서 특수 유압 또는 기계 카피 장치를 사용하는 방법. 2) 유압 카피 밀링 기계에서 카피 장치를 사용하는 방법. 3) MA-655C5, FP-11, FP-14 유형의 CNC 기계에서 작업하는 방법. 4) 3축 CNC 기계를 사용하는 방법. 다음을 사용하는 것이 적절합니다: 가공 중에 각도를 변경할 수 있는 특수 조립 밀, 방사형 프로필의 홈형 오목 및 볼록 연삭기; 필요한 각도로 작업대에 대해 실린더 표면에 접근하는 엔드밀.
기계
항공 재료의 절단 및 가공은 일부 기계가 해외에 유례가 없는 기계에서 수행됩니다. 예를 들어, CNC를 장착한 VF-33 기계(세 축의 스핀들 밀링 머신)는 중형 기체와 경량 기체의 패널, 모노레일, 리브, 빔 및 기타 부품을 세 축의 스핀들로 동시에 가공합니다.
2FP-242 V 기계는 두 개의 이동형 포털과 CNC(세 스핀들의 세로 밀링 머신)로, 대형 메인 윙 및 패널의 가공을 위해 설계되었습니다. 이동형 기둥이 장착된 수평 밀링 및 배링, 15축 CNC가 있는 FRS-1 기계는 광폭 기체의 센터 플레인과 날개의 접합면 가공을 위한 것입니다. SGP-M320 유연 생산 모듈에는 선반, AT-320 CNC, 13개의 도구를 장착한 매거진, 그리고 CNC 기계 부품 설치 및 제거를 위한 자동 조작기가 포함됩니다. ALC-250 유연 생산 단지는 유압 장치 본체의 정밀 부품 제조를 위해 설계되었습니다.
도구
최적의 절삭 조건과 높은 표면 품질을 보장하려면 경질 합금 및 고속강의 공구의 기하학적 매개변수를 엄격하게 준수해야 합니다. VK8 경질 합금 인서트로 된 절삭 공구로 단조 공작물을 절삭합니다. 가스 과포화 껍질을 가공할 때 추천되는 절삭 공구의 기하학적 매개변수는 다음과 같습니다: 주요 플랜 각도 φ1 =45°, 보조 플랜 각도 φ =14°, 전면 각도 γ=0°; 후면 각도 α = 12°. 절삭 조건은 다음과 같습니다: 이송 s = 0.5—0.8 mm/회전, 절삭 깊이 t 최소 2 mm, 절삭 속도 v = 25—35 m/min. 연속 정밀 및 반정밀 절삭은 VK8, VK4, VK형, VK6 등의 경질 합금 도구를 사용하여 수행됩니다. 절삭 깊이 1−10 mm, 절삭 속도는 v = 40−100 mm/min, 이송은 s = 0.1−1 mm/회전이어야 합니다. 빠르게 작업할 수 있는 강철(Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5)로 만든 도구도 사용할 수 있습니다. 고속 강으로 만든 절삭 공구를 위한 기하학적 구성은 다음과 같습니다: 꼭지점 반경 r = 1 mm, 후면 각도 α = 10°, φ = 15°. 티타늄 절삭 시 허용되는 절삭 조건은 절삭 깊이 t = 0.5−3 mm, v = 24−30 m/min, s <0.2 mm입니다.
경질 합금
절삭 표면은 VK8, VK6М, VK4 경질 합금 및 고속강 Р6М5К5, Р9К5, Р8МЗК6С, Р9М4К8, Р9К10으로 제작됩니다. VK6М 합금 인서트를 사용하여 티타늄을 밀링할 때는 다음의 절삭 조건을 권장합니다: t = 2—4 mm, v = 80—100 m/min, s =0.08−0.12 mm/이빨.
드릴링
티타늄 드릴링은 칩이 도구의 작업 표면 위에 달라붙고 드릴의 배출 홈에 쌓이는 것으로 인해 어려움이 발생합니다. 이로 인해 절삭 저항이 증가하고 절삭 가장자리의 마모가 빠르게 발생합니다. 이를 방지하려면 깊은 드릴링을 할 때 칩을 주기적으로 제거하는 것이 좋습니다. 고속강 Р12Р9К5, Р18Ф2, Р9М4К8, Р9К10, Р9Ф5, Ф2К8МЗ, Р6М5К5 및 VK8 경질 합금 드릴을 사용합니다. 이때 드릴의 기하학 매개변수는 다음과 같습니다: 나선 홈의 기울기 각도 25−30, 2φ0 = 70−80°, 2φ = 120−130°, α = 12−15°, φ = 0−3°.
냉각윤활제
티타늄 합금의 절삭 가공에서 생산성을 높이기 위해 RZ СОЖ-8 타입의 액체를 사용합니다. 이들은 갈리드(coolant) 및 냉각제에 속하며, 풍부한 냉각으로 부품을 냉각합니다. 가공 시 할로겐화물 함유 액체를 사용하면 티타늄 부품 표면에 소금 껍질이 형성되며, 이는 열과 동시에 전해질 부식의 발생을 유발할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 RZ СОЖ-8을 사용한 후 부품은 표면층을 0.01 mm 두께까지 제거하는 농축 침투 작업을 거칩니다. 조립 작업 중에는 RZ СОЖ-8 사용이 허용되지 않습니다.
연마
티타늄 합금의 화학적 및 상 구성, 미세 구조의 유형 및 매개변수가 가공성에 크게 영향을 미칩니다. 거친 판상 구조를 가진 티타늄 반제품 및 부품의 가공이 가장 어렵습니다. 이러한 구조는 주형 주조물에 존재합니다. 또한, 티타늄 형태의 주조물은 표면에 가스 포화 껍질이 있어 도구의 마모에 크게 영향을 미칩니다.
연마 어려움
티타늄 부품의 연마는 마찰 중 높은 접촉 결합 경향으로 인해 어렵습니다. 산화물 표면 막은 특정 부하에 의해 마찰 중 쉽게 파괴됩니다. 마찰 중 접합 표면에서 처리재로부터 도구로 물질이 적극적으로 전달(“접착”)됩니다. 티타늄 합금의 다른 특성도 이러한 현상에 기여합니다: 더 낮은 열 전도율, 비교적 낮은 탄성 계수에서의 탄성 변형 증가. 마찰 표면에서 열이 방출되면서 산화물 필름이 두꺼워지며, 이는 표면층의 강도를 증가시키는 결과로 이어집니다.
벨트 및 그라인딩 연마
티타늄 부품을 연마할 때 벨트 연마 및 연마용 연마 디스크가 사용됩니다. 산업 합금에서 가장 널리 사용되는 것은 높은 경도와 물리적-기계적 안정성을 가진 녹색 탄화 규소 연마 디스크입니다. 이는 검은색 탄화 규소보다 더 높은 연마력을 제공합니다.
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