티타늄은 높은 강도 대 중량 비율, 우수한 내식성 및 생체 적합성으로 알려진 주목할만한 금속입니다. 이러한 특성으로 인해 항공우주, 의료, 화학 처리 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 티타늄 공급업체로서 저는 고객의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 티타늄이 어떻게 다양한 모양으로 형성되는지에 대한 질문을 자주 받습니다. 이번 블로그 게시물에서는 티타늄을 성형하는 데 사용되는 다양한 방법을 살펴보고 우리가 제공하는 일부 제품을 강조하겠습니다.
티타늄 추출 및 초기 처리
성형 공정을 논의하기 전에 광석에서 티타늄을 얻는 방법을 이해하는 것이 중요합니다. 일반적으로 티탄철광 또는 금홍석인 티타늄 광석을 먼저 채굴한 다음 가공하여 이산화티타늄을 추출합니다. 그런 다음 일련의 화학 반응을 통해 사염화티타늄으로 변환됩니다. 사염화티타늄은 크롤 공정에서 마그네슘이나 나트륨을 사용하여 스펀지 티타늄으로 더욱 환원됩니다. 이 스펀지 티타늄을 녹여 잉곳으로 주조하면 대부분의 티타늄 제품의 출발 물질로 사용됩니다.
단조를 통한 티타늄 성형
단조는 티타늄을 포함한 금속을 성형하는 가장 오래되고 널리 사용되는 방법 중 하나입니다. 단조 공정에서는 티타늄 잉곳을 특정 온도로 가열한 후 망치로 두들기거나 압착하여 원하는 모양으로 만듭니다. 이 공정은 개방형 단조 또는 폐쇄형 단조 기술을 사용하여 수행할 수 있습니다.
개방형 단조에는 두 개의 평평하거나 약간 윤곽이 잡힌 다이 사이에서 티타늄을 성형하는 작업이 포함됩니다. 이 방법은 높은 수준의 유연성을 허용하며 대형 또는 맞춤형 모양의 부품에 자주 사용됩니다. 반면, 폐쇄형 단조는 티타늄을 완전히 둘러싸는 일련의 금형을 사용하여 더욱 정확하고 복잡한 형상을 만들어냅니다. 단조는 티타늄의 모양을 형성할 뿐만 아니라 금속의 입자 구조를 정렬하여 기계적 특성을 향상시킵니다.
티타늄을 시트와 플레이트로 압연
롤링은 티타늄을 시트와 플레이트로 성형하는 데 사용되는 또 다른 일반적인 방법입니다. 이 공정에서 티타늄 잉곳은 일련의 롤러를 통과하여 두께를 줄이고 길이와 너비를 늘립니다. 압연 공정은 최종 제품의 원하는 특성에 따라 고온 또는 저온에서 수행될 수 있습니다.
열간 압연은 일반적으로 두꺼운 판재를 생산하는 데 사용되며 티타늄의 재결정 온도보다 높은 온도에서 수행됩니다. 이로 인해 금속이 쉽게 변형될 수 있고 우수한 기계적 특성을 지닌 미세한 입자 구조가 생성됩니다. 반면에 냉간 압연은 더 얇은 시트를 생산하는 데 사용되며 실온에서 수행됩니다. 냉간 압연은 티타늄의 표면 조도와 치수 정확도를 향상시킬 수 있지만 경도는 증가하고 연성은 감소합니다.
저희가 선보이는 제품 중 하나인AMS4911 ASTM B265 6al4v 5등급 티타늄 플레이트는 열간 압연 공정과 냉간 압연 공정을 조합하여 생산됩니다. 이 등급의 티타늄은 고강도, 우수한 내식성, 우수한 용접성으로 알려져 있어 항공우주, 해양, 의료 산업의 광범위한 응용 분야에 적합합니다.
티타늄 압출
압출은 티타늄 빌렛이 다이를 통과하여 일정한 단면을 가진 연속적인 모양을 만드는 공정입니다. 이 방법은 일반적으로 튜브, 막대 및 프로파일을 생산하는 데 사용됩니다. 압출 공정은 모양의 복잡성과 티타늄의 특성에 따라 고온 또는 저온에서 수행될 수 있습니다.
열간 압출은 일반적으로 복잡한 형상을 생산하는 데 사용되며 티타늄의 재결정 온도보다 높은 온도에서 수행됩니다. 이렇게 하면 금속이 다이를 통해 쉽게 흐르고 매끄러운 표면 마감이 가능해집니다. 반면, 냉간 압출은 단순한 형상을 생산하는 데 사용되며 실온에서 수행됩니다. 냉간 압출은 티타늄의 기계적 특성을 향상시킬 수 있지만 더 높은 힘이 필요하고 일부 표면 결함이 발생할 수 있습니다.
티타늄 가공
가공은 다양한 절삭 공구를 사용하여 티타늄 공작물에서 재료를 제거하는 과정입니다. 이 방법은 복잡한 모양과 정확한 치수를 가진 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 티타늄을 가공하는 것은 높은 강도, 낮은 열 전도성, 가공 경화 경향으로 인해 어려울 수 있습니다. 그러나 올바른 도구와 기술을 사용하면 고품질의 결과를 얻을 수 있습니다.
티타늄의 일반적인 가공 작업에는 선삭, 밀링, 드릴링 및 연삭이 포함됩니다. 터닝에는 절삭 공구가 외부 표면에서 재료를 제거하는 동안 공작물을 회전시키는 작업이 포함됩니다. 밀링은 선삭과 유사하지만 재료를 제거하기 위해 공작물을 따라 이동하는 회전 절단 도구가 필요합니다. 드릴링은 티타늄에 구멍을 뚫는 데 사용되며, 연삭은 공작물의 표면을 마무리하여 부드럽고 정밀한 마무리를 위해 사용됩니다.
티타늄 용접
용접은 두 개 이상의 티타늄 부품을 함께 결합하는 데 사용되는 공정입니다. 이 방법은 항공기 프레임 및 의료용 임플란트와 같은 구조물 및 부품 제작에 일반적으로 사용됩니다. 티타늄은 고온에서 산소, 질소, 수소와의 높은 반응성으로 인해 용접이 까다로울 수 있습니다. 따라서 용접 부위를 오염으로부터 보호하기 위해 아르곤이나 헬륨과 같은 보호 가스를 사용하는 것이 중요합니다.
티타늄에는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 가스 금속 아크 용접(GMAW), 전자빔 용접(EBW) 등 여러 용접 기술을 사용할 수 있습니다. TIG 용접이라고도 알려진 GTAW는 정밀한 제어와 고품질 용접으로 인해 티타늄 용접에 널리 사용되는 방법입니다. MIG 용접이라고도 알려진 GMAW는 더 빠르고 경제적인 방법이지만 좋은 결과를 얻으려면 더 많은 기술과 경험이 필요합니다. EBW는 두꺼운 티타늄 부품을 용접하는 데 사용되는 고에너지 용접 공정으로, 왜곡을 최소화하면서 깊은 용접 침투를 달성할 수 있습니다.
기타 성형 방법 및 제품
위에서 언급한 방법 외에도 분말 야금, 인베스트먼트 주조, 3D 프린팅 등 티타늄을 성형하는 데 사용되는 몇 가지 다른 기술이 있습니다. 분말 야금에는 티타늄 분말을 압축하고 소결하여 견고한 부품을 만드는 작업이 포함됩니다. 인베스트먼트 주조는 높은 정밀도와 매끄러운 표면 마감으로 복잡한 형상을 생산하는 데 사용되는 공정입니다. 적층 제조라고도 알려진 3D 프린팅을 사용하면 복잡한 기하학적 구조를 지닌 맞춤형 티타늄 부품을 만들 수 있습니다.
당사의 독특한 제품 중 하나인PEM 전기분해 백금화 티타늄 섬유 펠트, 특별한 제조 공정을 통해 생산됩니다. 본 제품은 수소생산을 위한 양성자교환막(PEM) 전기분해 시스템에 사용되는 제품으로 촉매활성과 내구성이 우수합니다. 또 다른 제품으로는티타늄 와이어 메쉬 필터 백, 직조 티타늄 와이어로 만들어지며 화학 처리 및 수처리를 포함한 다양한 산업 분야의 필터링 용도로 사용됩니다.
결론
티타늄 공급업체로서 우리는 고객의 특정 요구 사항을 충족하는 고품질 제품을 제공하는 것이 중요하다는 것을 이해하고 있습니다. 다양한 성형 방법을 활용하여 다양한 모양과 크기의 다양한 티타늄 제품을 제공할 수 있습니다. 간단한 티타늄 플레이트가 필요하든 복잡한 맞춤형 부품이 필요하든 당사는 귀하의 요구 사항을 충족할 수 있는 전문 지식과 역량을 갖추고 있습니다.
티타늄 제품 구매에 관심이 있거나 당사 제품에 대해 궁금한 점이 있으면 언제든지 문의해 주세요. 당사의 전문가 팀은 귀하의 조달 요구 사항을 기꺼이 지원하고 당사 제품 및 서비스에 대한 자세한 정보를 제공할 것입니다.
참고자료
-ASM 핸드북, 14A권: 금속 가공: 벌크 성형
-티타늄: 기술 가이드, Don Eylon의 제3판
-John C. Lippold의 티타늄 및 티타늄 합금 용접
