티타늄의 용접 및 절단
용접 이음부 보호
용접 이음부는 강도 면에서 기본 재료보다 뒤쳐지지 않아야 합니다. 따라서 용접 풀의 영역을 산소 및 질소와의 접촉으로부터 보호해야 하며, 용접 이음부 내의 질소와 산소 함유량이 각각 0.04-0.05 N2 및 0.15 O2를 초과하지 않도록 해야 합니다. 수소는 티타늄 부품을 용접할 때 기공 형성의 주요 원인입니다. 이는 용접 이음부에 인접한 고온 영역에서 적극적으로 방출됩니다. 우수한 용접성을 지닌 산업용 티타늄에서는 수소 함량이 0.01%를 초과해서는 안 되며, 합금 티타늄 합금에서는 0.008%를 초과해서는 안 됩니다.
판재 용접
두꺼운 1-15mm 이상의 티타늄 판재를 용접할 때 용가재 와이어를 사용한 비소모성 텅스텐 전극을 이용한 수동 아르곤-아크 용접을 사용합니다. 3-4mm 두께의 판재를 용접시 모서리 절삭이 필요하지 않지만, 판재 두께의 절반에 해당하는 간격이 필요합니다. 두께 4-10mm 판재를 용접할 때는 60° 각도의 V자형 모서리 절삭이 필요합니다. 10mm 이상의 두께의 판재를 용접할 때는 X자형 모서리 절삭이 필요합니다.
절삭의 어려움
높은 강도 때문에 티타늄은 절삭이 어렵습니다. 따라서 티타늄 합금을 절삭하는 것은 상당한 노력이 필요하며, 이는 낮은 열전도율로 인해 절삭부가 빠르게 가열되므로 절삭 영역을 냉각할 필요가 있습니다. 강한 접착성 때문에 티타늄이 절삭날에 쌓여 마찰력을 추가로 증가시킵니다. 더불어 금속 조각이 절삭날에 붙어 물리면서 공구의 형상을 변경시켜 추가적인 가공 노력이 필요하게 되며, 결과적으로 접촉점에서의 온도가 더욱 높아지고 공구의 마모가 촉진됩니다. 절삭 속도가 작업 영역의 온도를 높이는데 가장 큰 영향을 미치며, 공구의 공급력은 그것에 덜 영향을 미칩니다.
고온 작용
절삭 동안 온도가 올라가면 티타늄 칩 및 가공 부품이 산화됩니다. 이는 칩의 처리와 재용융 문제를 야기합니다. 크롬, 망간, 바나듐, 철, 몰리브덴을 함유한 티타늄 합금은 고온에 노출되면 β단계에서 알파 단계로 전환되어 취성이 증가합니다. 따라서 가열로 인해 가공 부품의 사용 특성이 악화될 수 있습니다.
절삭 최적화
절삭 영역의 온도와 절삭 노력을 크게 줄일 수 있는 방법은 합금 내 수소 함량을 늘리고 진공 탈지 및 적절한 기계적 처리를 수행하는 것입니다. 티타늄 합금에 수소를 첨가하는 것은 절삭 영역 내 온도를 크게 줄여주고, 절삭 노력을 줄이며, 단합금 공구의 내구성을 최대 10배까지 증가시킬 수 있습니다. 이 방법은 품질 손실 없이 가공 속도를 두 배로 증가시키는 것을 가능하게 합니다.
작업 결합
여러 작업을 하나로 결합할 수 있는 다기능 기계를 사용한 다작업 기계(기계 가공 센터)가 널리 사용됩니다. 예를 들어, 스탬프에서 강력한 부품을 제조하기 위해 MA-655A, FP-17SMN, FP-27S 기계를 사용하고, 브라켓, 칼럼, 케이스 유와 같은 세부 사항을 주조 및 스탬프에서 제조하기 위해 "Horizon", Me-12-250, MA-655A 기계를 사용하며, 판재벽을 제조하기 위해 VFZ-M8 기계를 사용합니다. 이 기계에서 대부분의 부품 가공은 독특하게 설정된 여러 기구를 사용하여 여러 면에서 순차적으로 가공하여 최대한 완료된 가공을 한 작업에서 이루어집니다.
수압 절단
티타늄 절단의 주요 방법 중 하나는 높은 압력 하에 고속으로 물줄기를 내보내는 수압 절단입니다. 생산 최적화 덕분에 오늘날 수압 절삭기를 합리적인 가격에 구입할 수 있습니다. 이 방법의 이점은 매우 큽니다:
· 금속 폐기물을 줄입니다;
· 복잡한 부품의 제조를 단순화합니다;
· 기계적 처리 비용을 절감합니다.
밴드 톱 절단
티타늄을 밴드 톱으로 절단하는 것도 가능하지만 이 경우 절삭 속도와 깊이에 각별한 주의가 필요합니다. 최대 효율은 고속 절삭강으로 도구를 사용할 때 달성됩니다. 가공성 측면에서 티타늄 합금은 오스테나이트 계열의 스테인리스강과 비교할 수 있습니다.
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