신광섭님의 글
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티타늄합금의 가공 기술에대하여 알고싶습니다. 티타늄합금으로 가로10mm,
세로10mm,높이15mm정도의 제품을 만들수있는지요. 만들수 있다면 가공성은
좋은지 그리고 이것을 와이어 커팅으로 제품을 절단할수있는지,두께는3t정도인데 수직방향으로 약90kg정도의 힘을 받는데 변형은 없는지 궁금합니다.
첨부화일을 보냅니다. 꼭 답장부탁드립니다.

----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

첨부한 화일을 보지 못해 질문의 내용을 근거로 답변드리겠습니다.

`제품`이라 말씀하셨는데 일회 척킹(고정)으로 완성품(3차원 형상)을 만드는 것인지요? (즉, 공정의 선택이 단일 공정인지요?)

티탄합금이라면 가볍고 녹슬지 않는 특성을 지닌 고기능 재료로서 로봇이나 항공기 재료로 주로 사용됩니다. 이러한 내식 특성을 가진 대표적인 합금이 Ti-6Al-4V(알루미늄 6%, 바나듐 4%)입니다. 티탄 합금의 열전도율은 탄소강의 약 1/5이고 스테인레스강에 비하여 1/2로 작으므로 절삭시 절삭온도가 공구의 날끝에 집중하는 특성이 있습니다.

더구나 절삭저항이 공구의 선단부근에 집중하여 크레이터 마모와 칩의 융착을 촉진하므로 일반적으로 절삭가공하기에는 힘든 `난삭재`로 분류됩니다.

티탄 함금이 비록 난삭재 이지만 코팅 엔드밀(coated endmill)에 의한 불수용성 절삭유를 사용한 저속 홈 절삭등은 상당히 유효합니다.

wire 커팅은 현장에서는 흔히 wire-EDM을 말하고 있으나 다이아 몬드나 CBN입자를 사용한 실제 wire cutting도 있습니다. 질문하신 wire cutting을 wire EDM으로 생각하고 답변 드리겠습니다.

질문하신 wire EDM은 가공의 반력이 없는 비접촉 방전가공을 이용하므로 박판재료의 미세한 형상을 고정밀도로 가공할수 있습니다. 또한 도전체 재료이면 `경도`에 관계없이 가공할 수 있으며 특히 열전도율이 떨어지는 티탄합금의 경우 오히려 wire-EDM에서는 스파크 방전에 의한 열의 집중이 용이하므로 가공의 어려움은 없을 것으로 사료됩니다(재료면에서).

▶ 단, 일반 형조방전의 경우 Ti합금의 가공시 전극소모가 방전의 휴지폭을 증가시킬때 일반강재의 가공에 비하여 다소 많이 증가합니다. 전극 소모가 일반강재에 비하여 증가하는 현상은 형조 방전가공시 주의해야 하는 점입니다. 반면, 가공속도를 증가시키는 경우 전극소모량은 일반강재와 거의 같아집니다. 그러므로 Ti합금은 다소 on time폭을 크게(휴지폭을 작게)해서 가공하는 것이 전극 소모면에서는 유리합니다.

wire EDM에서는 wire tension의 조정과 방전갭의 조절에 따라 가공정밀도가 달라지니 이점에 유의하십시오. 또한 가공물의 두께가 3t로 얇으므로 와이어선은 직경 0.1mm이하의 wire를 선정하심이 좋을 것 같습니다. wire 방전가공시 가공조건을 잡게되는데(티탄합금에 대한 data base가 없는 경우) 가공중 단선이 발생하는 경우가 있을수 있습니다. 이경우 전류밀도를 조금 낮추어 가공하는 것이 좋습니다. 전류밀도를 낮추려면 평상의 가공조건 보다 방전 펄스폭을 짧게하거나 방전 휴지폭을 길게하는 방법을 택하십시오.
(일반 강재가공을 생각하고 너무 낮추는 경우 오히려 전극소모가 과대하여 단선될 수도 있습니다.) 또, 가이드 노즐과 공작물 간격이 너무 벌어져 단선이 일어나는 경우도 있을 수 있으니 이경우에는 롱노즐을 사용하는 것도 유효할 것 같습니다.

질문하신 변형의 경우 힘의 작용하는 위치와 제품 형상을 알수 없으므로, 가공중 발생하는 변형이 아닌 경우, 답변드리지 못해 죄송합니다.

감사합니다.