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● 소개
● 결론
● Q&A
제조 엔지니어링 분야의 사람들은 다중 재료가 요즘 CNC 가공은 게임 체인저입니다. 우리는 강도, 무게 및 기타 특성의 균형을 맞추기 위해 결합된 다양한 합금으로 만든 부품을 다루고 있습니다. 추가 질량 없이 열을 처리하기 위해 티타늄과 알루미늄이 만나는 항공우주 부품이나 한쪽은 내마모성, 다른 쪽은 부식 방지를 위해 강철과 청동을 혼합한 자동차 부품을 생각해 보세요. 이러한 하이브리드는 단일 재료가 따라올 수 없는 성능을 제공합니다. 문제는 CNC 기계가 합금 사이의 경계에 부딪힐 때 시작됩니다. 공구 마모가 급증하고 마감이 거칠어지며 정밀도가 저하됩니다. 이러한 재료 전반에 걸쳐 올바른 도구 전략을 수립하는 것은 실패를 방지하고 생산을 원활하게 유지하는 데 중요합니다.
일반적인 설정을 생각해 보세요. 내구성을 위해 베이스의 Ti-5553부터 절단이 용이하도록 상단의 Ti-64까지 그라데이션이 있는 티타늄 빌렛입니다. 스핀들은 절삭유 흐름과 함께 2000RPM으로 작동하지만 결합 라인을 통과하면 경도가 300HB에서 350HB로 증가함에 따라 절삭력이 30% 증가합니다. 떨림이 나타나고 마모가 급격히 증가하며 인서트의 날 반경이 너무 빨리 증가합니다. 실제 매장에서는 이러한 일이 발생합니다. 진동이 표면에 표시되고 공차가 미끄러집니다. 저는 이러한 교대근무를 무시하면 재작업이나 폐기로 이어지는 작업을 직접 목격했습니다.
적층 방법을 사용하면 복잡한 빌드가 가능하고 하이브리드 가공 . CNC 작업은 증착 후에 수행되는 경우가 많지만 공구 경로는 열 차이, 칩 변형 및 접합부 부식 가능성에 맞게 조정해야 합니다. 표준 코드에는 의존할 수 없습니다. 적응형 접근법이 핵심입니다. 티타늄 블렌드 및 강철-니켈 콤보와 같은 예시를 통해 주요 문제, 도구 선택, 매개변수 조정 및 시뮬레이션 보조 기능을 다룰 것입니다. 마지막에는 이러한 과제를 효과적으로 처리할 수 있는 실용적인 방법을 갖게 될 것입니다. 그것에 들어가 보자.
다중 재료 CNC 작업은 재료 제거가 균일하지 않기 때문에 독특한 장애물을 제시합니다. 각 합금에는 뚜렷한 특성이 있습니다. 알루미늄 6061은 고속에서 쉽게 절단되지만 도구를 사용하면 쌓입니다. 티타늄은 열 전달 및 반응성이 좋지 않아 인서트를 먹습니다. 인코넬은 빠르게 경화되고 표준 속도에 저항합니다. 이를 결합하면 동작이 충돌하는 영역이 생성됩니다. 즉, 절단 중에 부품을 구부리는 강도 또는 열 반응의 급격한 변화입니다.
항공우주 브래킷을 살펴보십시오. 내구성을 위한 Ti-6Al-4V 베이스, 가벼움을 위한 Al-7075 상단. 밀이 교차하면서 알루미늄은 빠르게 냉각되지만 티타늄은 열을 가두어 공구를 약화시키고 하중은 증가합니다. 편향이 일관성이 없게 됩니다. Haas VF-2에서는 피드 변경 없이 150Hz의 진동으로 인해 엄격한 공차가 느슨해집니다.
인터페이스가 핵심 문제입니다. 소결 또는 클래딩을 통해 결합된 이 영역은 변경된 입자 또는 단단한 상과 같은 혼합 구조를 가지고 있습니다. 등급이 매겨진 재료에서는 변화가 미묘하지만 도구는 꾸준함을 요구합니다.
예를 들어, Ti-64, Ti-6242, Ti-5553 및 베타 C를 혼합한 티타늄 빌렛에서 쌍을 따라 절단하면 200N의 힘이 유지되지만 위상 변화로 인해 힘이 300N으로 급등합니다. 표면은 1.2μm Ra에서 3.5μm로 거칠어지며, 50μm 깊이의 손상은 검사에 영향을 미칩니다. 이는 1000°C 소결 부품에 대한 선삭 테스트에서 나온 것이며 방향이 중요함을 보여줍니다.
또 다른 예: 강철-알루미늄을 사용한 EV 배터리 하우징. 4140 강철은 경화를 방지하기 위해 느린 속도로 코팅된 도구가 필요합니다. 알루미늄은 10,000RPM에서 코팅되지 않은 고나선형을 원합니다. 십자가에서 마모는 강철로 마모된 지점에서 알루미늄 막대로 두 배가 됩니다. 칩 제거를 위해 일부 작업이 일시 중지되지만 사전 경로 램프가 더 잘 작동합니다.
열은 매우 다양합니다(티타늄은 0.52J/g°C, 알루미늄은 0.9). 0.02mm의 활 모양이 발생합니다. 기계적 측면: 취성 재료가 깨끗하게 칩 처리됩니다. 연성이 있는 끈, 매장 도구.
CoCrMo-Ti-6Al-4V 임플란트에서 선삭 작업을 하면 코발트를 남기는 치핑이 15% 더 많이 발생합니다. 150m/min 및 0.2mm/rev에서는 펙 사이클이 도움이 됩니다.
솔루션은 혼합에 적합한 도구로 시작됩니다. 초경은 다목적이며 비철에는 PCD, 강철에는 CBN입니다. 뜨거운 티타늄에는 TiAlN, 끈적한 알루미늄에는 DLC와 같은 코팅이 사용됩니다.
지오메트리 적용: 부드러운 전단을 위한 45° 나선이지만 단단한 경우 진동합니다. 35°~42° 브리지의 가변 나선.
니켈-알루미늄 블레이드의 경우 12mm 가변 피치 엔드밀이 경로를 구역화합니다. 80%는 Ni에, 40%는 Al에 맞물립니다. 수명은 20~45분이며 용접 부분의 Ra도 1.8μm입니다.
초합금 작업에서 Hastelloy의 Inconel 718 밀링은 40m/min의 속도로 세라믹을 사용한 다음 초경을 사용합니다. Mastercam과 같은 CAM은 교대로 각도를 5°~15° 조정합니다.
동적 설정 규칙. SFM: Ti의 경우 120, Al의 경우 300. 경계에서 2mm 이상 20-30% 느리게 이송됩니다.
등급 Ti 선삭: 100m/min, 베타에서 0.15mm/rev; 80, 0.1(알파베타), 250N 미만의 힘. 오일이 포함된 MQL은 손상을 25% 감소시킵니다.
밀링 강철-Ti 보철물: 강철에서는 건조되고 Ti에서는 극저온으로 수명이 40% 연장됩니다. 200 SFM 강철, 80 Ti, 트로코이드 경로.
시뮬레이션으로 예측하고 모니터링으로 반응합니다.
FEM은 응력을 예측합니다. Ti 기울기에서 ABAQUS는 결합에서 1.5x 피크를 나타냅니다. 트로코이드 컷은 18% 감소합니다.
강철 청동의 경우 ANSYS는 절단에서 확인된 0.15mm 처짐을 표시하고 맞물림 제어로 고정합니다.
하이브리드 AM: Sims는 Ti의 0.5mm 황삭에서 강철의 0.1 마감, 95% 밀도까지 DOC를 안내합니다.
스핀들 피드 제어의 센서.
Al-Cu용 DMG Mori의 Renishaw: 120Hz에서 이송이 15% 감소하고 수명이 30% 증가합니다.
Ti의 IR은 600°C 지점을 포착하여 절삭유를 증가시킵니다.
다중 합금 다이: 캠이 플러드를 미스트로 전환하고 마모가 22% 감소합니다.
세 가지 예가 설명됩니다.
Inconel 718-Ti 블레이드: 크리프가 빛을 만났습니다. 구역 밀링, 세라믹 30m/min 인코넬, 초경 100Ti. 채권의 램프. 25% 더 빨라진 2μm 마감. 부품 30개마다 변경되며 경로가 절반으로 줄어듭니다.
CoCr-Ti 스템: 호환 가능한 강도. 가변 피드 0.08mm/rev CoCr, 0.12Ti. Cryo는 색상을 피합니다. ISO 표면, 부품 수명 50개.
Steel-Al 트레이: 강철 위의 Al 스킨. 나선형 포켓, 경사로. MQL. 스크랩 15% 감소, 0.05mm 평면.
우리는 인터페이스, 도구, 튜닝, 시뮬레이션 및 사례를 살펴보았습니다. 등급 및 하이브리드 부품이 성장함에 따라 전략도 발전해야 합니다. 초기 영역 경로를 시뮬레이션하고 센서를 사용합니다. 스크랩을 테스트하고 성공 여부를 확인하세요. 적응하는 상점은 도전을 강점으로 바꿉니다. 올바른 설정으로 합금 혼합 문제를 해결하고 신뢰할 수 있는 부품을 만드십시오.
Q1: CNC의 합금 인터페이스를 가공할 때 가장 큰 위험은 무엇입니까?
A1: 주요 위험은 공구 파손으로 이어지는 절삭력의 갑작스러운 급증, 다양한 칩 동작으로 인한 고르지 않은 표면 조도, 부품 변형을 유발하는 열 변형입니다. 점진적인 피드 램프와 인터페이스별 도구를 사용하여 완화하세요.
Q2: 다중 합금 티타늄-알루미늄 작업에서 도구 코팅을 어떻게 선택합니까?
A2: 티타늄의 경우 내열성을 위해서는 TiAlN을 사용하세요. 알루미늄의 경우 DLC로 접착력을 감소시킵니다. 하이브리드 작업은 소규모 배치 시험을 통해 테스트된 두 가지 모두의 균형을 유지하는 다층 PVD 코팅의 이점을 누릴 수 있습니다.
Q3: 시뮬레이션 소프트웨어가 기능적으로 등급이 지정된 재료를 정확하게 처리할 수 있습니까?
A3: 예, ABAQUS 모델 그라데이션과 같은 도구는 사용자 정의 속성을 통해 실제 절단의 10-15% 내에서 힘을 예측합니다. 최상의 결과를 얻으려면 데이터시트에서 합금 데이터를 입력하세요.
Q4: 다양한 합금 전반에 걸쳐 공구 마모를 관리하는 데 있어 절삭유의 역할은 무엇입니까?
A4: 냉각수 선택은 매우 중요합니다. Ti와 같은 방열판의 경우, 끈적한 Al의 경우 MQL이 필요합니다. 전환 시 반응을 피하기 위해 에스테르로 전환하면 수명이 최대 30%까지 연장됩니다.
Q5: 다중 재료 작업에서 도구를 얼마나 자주 모니터링해야 합니까?
A5: 진동/힘에 대한 공정 내 센서로 연속적입니다. 공구 수명의 10~20%마다 육안 검사를 실시합니다. 적응형 제어는 자동으로 조정되므로 수동 개입이 줄어듭니다.
