티타늄 합금 파이프 조인트의 나사 가공 공정에 관한 연구

티타늄 합금 파이프 조인트는 파이프라인 시스템의 핵심 커넥터이며 나사산 연결의 신뢰성이 시스템의 안전성과 안정성을 직접적으로 결정합니다. 하지만,티타늄 합금낮은 탄성률, 높은 절삭저항, 낮은 열전도율, 가공경화 용이성, 공구접착성 등의 문제로 인해 나사 가공에 많은 어려움을 안겨주고 있습니다.

 

 

1.절삭저항이 높고 가공경화가 용이하다.

티타늄 합금은 강도와 ​​고온 강도가 뛰어나므로 가공 시 절삭력이 커집니다. 표면 경화층의 경도는 매트릭스의 경도보다 1.5~2배에 달해 공구 마모가 심해지고 심지어 공구 파손까지 발생합니다.

 

2.열전도율이 매우 낮다.

절단 열이 축적되면-공구의 고온 마모 및 변형이 발생하고 티타늄 합금 상 변형이 발생하여 나사산의 기계적 특성에 영향을 미칩니다.

 

3. 공구 접착이 심함

티타늄 합금은 높은 절단 온도에서 강한 화학적 활성을 가지며, 공구와 쉽게 결합하여 구성인선을 형성합니다.-따라서 스레드 버 및 긁힘이 발생하고 정밀도가 감소하며 공구 손실이 가속화됩니다.

 

4. 나사 정밀도 제어가 어렵다.

탄성 계수가 낮기 때문에 재료는 탄성 변형이 발생하기 쉽고 가공 중에 스프링백이 언로드되어 치수 편차가 발생합니다. 대부분이 MJ와 같은 정밀 나사로 피치, 나사 프로파일, 피치 직경에 대한 엄격한 요구 사항이 있어 난이도가 증가합니다.

 

 

 

1. 도구 선택

재료: 경도, 내마모성, 내열성, 화학적 안정성이 높은 소재를 선택하는 것이 최선의 선택입니다. 일반적으로 사용되는 소재로는 초경합금(중저속용, 저가용), CBN(고속용, 고취성용), PCD(마무리용, 고가용) 등이 있습니다.

 

매개변수: 큰 경사각과 여유각, 적당한 모서리 반경, 검증된 나사 프로파일 정확도 + 절삭날의 정밀 연삭.

 

칩 플루트: 큰 나선각 + 넓은 플루트 설계로 신속한 칩 배출을 실현하여 열 축적 및 긁힘을 방지합니다.

 

2.가공변수의 최적화

절단 속도: 지나치게 빠른 속도에서는 온도 상승, 공구 손상 및 재료 상 변형이 발생하기 쉽습니다. 속도가 지나치게 낮으면 효율성이 낮아지고 가공 경화가 증가합니다. 초경합금 공구의 경우 속도는 5-20m/min입니다. CBN 공구의 경우 20-40m/min입니다.

 

이송 속도: 효율성과 품질의 균형을 맞춰 피치에 맞게 설정합니다. 거친 가공의 경우: 0.15-0.3mm/r(효율적인 재료 제거용); 마무리: 0.05-0.15mm/r (정밀도 및 표면 조도 보장). 지나치게 큰 이송 속도는 절삭력과 열을 증가시켜 표면이 거칠어지고 공구 치핑이 발생하기 쉽습니다. 이송 속도가 지나치게 작으면 효율이 낮아지고 마찰이 과도해집니다.

 

절단 깊이: 과도한 절삭력을 방지하기 위해 레이어드 절삭을 채택합니다. 거친 가공의 경우: 패스당 0.2-0.5mm; 마무리: 패스당 0.05-0.1mm로 작업 경화의 영향을 줄입니다.

 

3. 가공방법의 선택

선회: 샤프트/슬리브 부품의 암나사 및 수나사에 적합합니다. CNC 터닝은 단계별-}별-가공을 통해 정밀도를 보장합니다. 내부 스레드에는 높은-강성 도구가 필요합니다.

 

갈기: 복잡한 부품에 적합하며 대형-피치/다중-시작/특수{2}}형 나사 및 깊은-홀 내부 나사 가공에 상당한 이점이 있습니다. 공구의 진입과 퇴출을 제어하여 결함을 방지합니다.

 

태핑/다이 커팅: 특수 공구 + 냉각 및 윤활이 필요한 작은-크기의 나사산에 적합합니다. 공구 접착력을 줄이기 위해서는 진동 태핑이 선호됩니다.

 

4. 냉각 및 윤활 대책

절삭유: 우수한 냉각 및 윤활 성능과 화학적 안정성이 요구되며 유성(강윤활)과 수용성(강냉각) 유형으로 나누어 필요에 따라 선택됩니다.

 

윤활 방식: 고압-정밀 오일 주입; 내부 냉각 도구는 깊은-구멍 내부 나사산에 사용됩니다.

 

 

1. 공정관리

변형을 방지하기 위해 클램핑을 엄격하게 제어하고, 마모된 도구를 정기적으로 교체하고, 주변 온도를 제어합니다. 대량 생산 시 품질 모니터링을 위해 SPC를 사용합니다.

2. 치수검사

피치, 나사산 각도, 피치 직경 등을 검사해야 합니다. 일반적인 정밀도를 위해서는 플러그 게이지/링 게이지를 사용하십시오. 높은 정밀도를 위해서는 프로젝터와 좌표 측정기(CMM)를 사용하세요. 누적 및 피치 오류를 엄격하게 제어합니다.

 

3. 표면검사

표면 거칠기 Ra 1.6μm 이하, 버, 긁힘 및 균열이 있는지 확인하십시오. 피로 강도에 영향을 미치지 않도록 경화층을 검사하십시오.

 

티타늄 파이프 조인트 생산용 원료

 

 

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