관리자  (Homepage)  2012-05-06 22:19:15, 조회 : 373, 추천 : 18

###아래 내용은 ASM International에서 발행한 책 "Material Selections for

Corrosion Control"의 일부분 한글 번역입니다. 오류에 대해서는 책임지지

않습니다. 기술적으로 불확실한 부분이 있으면 타 기술서적을 참고하신후

판단하시기 바랍니다.###

티타늄의 가공성(Fabricability)
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아닐드상태에서의 티타늄합금이나 순수티타늄은 지나친 Springback과 Strain

Hardening 때문에 냉간 가공이 다소 제한적이다. 냉간 가공에서의 티타늄합금은

Springback현상을 감안하여 충분히 압연하여야 한다. 그래서 치수의 정확성을

위해서는 냉간 가공에서는 열을 충분히 가해야 하고 응력제거를 하여야 한다.

섭씨 595도(1100F)와 815도(1500F)에서는 쉽게 형상 가공이 가능하고

Springback을 줄여주고 응력을 제거해 준다.그러나 섭씨550도(1020F)에서는

티타늄은 산소를 쉽게 흡수 산화하여 스케일을 표면에 형성하여 이것이 크랙의

원인이 되기도 한다. 수소 분위기 열처리로에서도 쉽게 수소와 결합한다.

이런 이유로 전기열처리로에 의한 열처리시 오일이나 가스상태를 선호한다.

그래서 다음의 추가 공정을 위해서는 열간 가공후 화학약품이나 물리적인

마찰크리닝이 요구되고 있다.

티타늄은 상대적으로 열전도율이 좋지 않을 뿐만아니라 온도에 대한 높은

항복력 때문에 부분적인 냉각과 표면 크랙을 피하기 위해 특히 엷은 부분의

형상가공때는 다이스를 먼저 히팅하는 것이 필수적이다. 또한 Isothermal

Forming에서는 재래의 2번 3번 가공하는 대신 한번에 끝내야한다. 섭씨700도

980도(1300F,1800F)의 높은 다이스 히팅 때문에 다이스 소재, 다이스가공,

다이스히팅등의 비용이 일반 다른 다이폼밍(Die Forming)보다 2배에서

10배정도 더 높아진다. 그래서 열과 압력을 동시에 이용하는 크립폼밍

(Creep Forming)방식이 이용되어 진다. 메탈은 항보점 아래에서 탄력적으로

지나간다. 크립 포밍이나 핫포밍(hot Forming) 작업온도는 같다. 그 공정은

천천히 이루어 진다. 그러나 때로는 한곳에서 크립폼밍이나 크립압력에서

온도가 오를때까지 2-3분 혹은 3분에서 20분까지 기다린다. 때로는 이공정을

위해 2시간까지 기다린다.

슈퍼성형이나 본딩이 때로는 티타늄합금에 이용되어진다. 특히 2종류의

페이스(Phase)알로이에서 특별한 무게나 비용절감하기 위해서 이런 방법이

적용되어진다. 슈퍼성형은 핫폴리머나 유리와 같은 고온에서의 100%의

일관성있게 가공하기 위한 몇가지 금속의 특수한 성형방법이다. 이것은

기존의 폼밍작업에 필요하게 된 복합소재의 복잡한 형태의 폼밍을 위해

유용하다. 확산본딩과 고탄성폼밍의 결합으로 다양한 설계를 가능하게한다.

항공우주산업의 주요한 역할를하는 Ti-6Al-4V 알로이합금은 1000%의

연신율을 갖고  870도 927도(1600F, 1700F) 사이에서 입자크기는

4-8미크론이다. 소련에서 개발된 합금 VT-9 이라고 호칭되는 Ti-6.5Al-

3.3Mo-1.6Zr-0.3Si는 비행기프레임 부품의 고탄성 폼밍을 위한

시트폼밍의 VT-9의 사용 가능성을 보여 주고 있다. 이알로이의 이상적인

열기계공정은 1700% 연신율을 갖는 미세 구조물을 생산가능게 한다.

폼밍작업중 윤활유의 선택과 사용은 대단히 중요하다. 티타늄은 냉간

혹은 열간 작업시 마모되는 경향이 있으므로 티타늄 표면의 손상을 없애기

위해 적합한 윤활유의 사용이 요구된다. 윤활유 선택은 열을 가할때

티타늄과의 반응을 피하도록 주의 깊게 윤활유를 선택해야 한다.

그라파이트 부산물이나 몰리브데늄 이황화물이 티타늄의 냉간 열간

폼밍의 윤활유로 사용된다.

티타늄은 기계가공이 쉽지 않다. 기계가공 절삭력은 유사한 철의

절삭시의 강도와 경도에서 보다 조금 높지만 그것의 열전도성은

1/6수준이다. 그리고 그 칩모양은 높은 절삭온도를 일으키기 때문에

툴과의 적은 접촉면적을 허용한다. 그래서 티타늄 가공은 고품질,

고내열성의 툴, 예리한 툴로 깊게 그리고 저속으로 진행된다. 터프한

베타알로이는 9M/Min.스프드로 가공하지만 순수티타늄은 50M/Min의

스프드로 가공이 가능하다. 바나디움이나 크롬함량이 많은 특수한

알로이는 절삭속도는 더 늦어진다. 티타늄 알로이는 열전도성과

가공경화 문제때문에 터프한 투텁고 미세한 칩을 생성한다. 절삭

Teeth가 메탈에 잘 파고들므로 Up-Milling 보다 Climb-Milling을

사용하고 Chemical이나 Electrochemical Milling이나 레저빔

절삭이 좋은 해결책이다.