티타늄 스탬핑 설명: 등급, 방법 및 용도

티타늄 스탬핑이란 무엇인가요?

티타늄 스탬핑은 다이와 고강도 프레스를 사용하여 평평한 티타늄 시트 또는 코일을 특정 모양으로 압착하는 공정입니다. 스탬핑 공정에는 딥 드로잉, 블랭킹, 벤딩, 엠보싱 또는 피어싱과 같은 단계가 포함될 수 있으며, 각 단계는 금속을 최종 부품으로 성형하는 데 도움이 됩니다.

티타늄은 무게 대비 강도가 높고 쉽게 변형되지 않아 구부릴 때 스프링백이 더 많이 발생합니다. 또한 티타늄은 열을 잘 전달하지 못하기 때문에 공구가 더 빨리 마모되고 성형 시간이 더 오래 걸릴 수 있습니다. 그렇기 때문에 상점에서는 더 단단한 도구와 특수 윤활제를 사용하고 프레스의 속도와 압력을 신중하게 제어해야 하는 경우가 많습니다.

티타늄 소재의 기초

티타늄으로 제대로 작업하려면 소재에 대한 이해가 필요합니다. 티타늄의 등급마다 스탬핑하는 동안 다르게 작동합니다. 주요 특징을 알면 오류를 방지하고 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

스탬핑에 사용되는 티타늄 등급

티타늄은 상업용 순수(CP)와 합금 등급의 두 가지 주요 유형으로 제공됩니다. 각각은 강도, 녹에 대한 저항성 및 형성 용이성에 따라 서로 다른 요구 사항을 충족합니다.

• 1등급: 가장 부드럽고 모양을 잡기 쉽습니다. 깊은 드로잉과 세밀한 부품에 적합합니다. 화학 탱크 및 의료 부품에 일반적으로 사용됩니다.
• 2등급: 1등급보다 약간 강하지만 여전히 스탬핑이 쉽습니다. 일반 금속 작업에서 가장 많이 사용되는 CP 등급입니다.
• 3학년 및 4학년: 강도는 강하지만 성형이 어렵습니다. 압력 용기 및 구조 부품에 자주 사용됩니다.
• 5등급(Ti-6Al-4V) 은 가장 널리 사용되는 티타늄 합금입니다. 매우 강하고 가벼우며 부식에 잘 견딥니다. 하지만 쉽게 구부러지지 않기 때문에 스탬프를 찍기가 어렵습니다.
• 9등급(Ti-3Al-2.5V): 강도와 성형성의 균형이 잘 잡혀 있습니다. 5등급보다는 작업하기 쉽지만 순수 티타늄보다는 강도가 높습니다.

티타늄의 기계적 및 물리적 특성

티타늄은 강하고 가벼우며 녹에 강한 것으로 알려져 있습니다. 이러한 특성으로 인해 스탬핑 시 강철이나 알루미늄과 같은 금속과 다르게 작동합니다.

• 중량 대비 강도 비율: 티타늄은 강철만큼 강하지만 훨씬 가볍습니다. 따라서 강도가 필요하지만 무겁지 않은 부품에 적합합니다.
• 연성: CP 등급은 더 쉽게 구부러집니다. 5등급과 같은 합금은 더 단단하며 제대로 다루지 않으면 금이 갈 수 있습니다.
• 스프링백: 티타늄은 구부린 후 다시 튀어나오는 경향이 있습니다. 올바른 모양에 맞도록 다이를 과도하게 구부리거나 조정해야 할 수도 있습니다.
• 열 전도성: 티타늄은 열을 잘 전달하지 못합니다. 스탬핑하는 동안 뜨거워지기 때문에 관리하지 않으면 도구가 더 빨리 마모될 수 있습니다.
• 내식성: 티타늄은 바닷물, 화학 물질 및 기타 거친 환경에서도 잘 견딥니다.

티타늄 스탬핑 공정

티타늄은 다양한 방법으로 성형할 수 있지만 각 방법에는 한계가 있습니다. 올바른 선택은 부품 디자인, 생산 크기 및 사용 중인 티타늄 등급에 따라 달라집니다.

티타늄의 콜드 스탬핑과 핫 스탬핑 비교

콜드 스탬핑은 실온에서 티타늄을 성형합니다. 얇은 판재와 단순한 부품에 적합합니다. 이 방법은 1등급 또는 2등급과 같이 부드러운 재종에 주로 사용됩니다. 콜드 스탬핑은 금속의 결과 표면 마감을 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 티타늄의 높은 강도와 낮은 연성으로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 스프링백 또는 크래킹.

콜드 스탬핑 작업을 하려면 일반적으로 다음이 필요합니다:

• 반경이 매끄러운 잘 디자인된 다이.
• 높은 힘을 전달하는 프레스
• 마모와 마찰을 줄여주는 윤활제

핫 스탬핑은 티타늄을 성형하기 전에 가열하는 것입니다. 대부분의 등급은 500°C에서 900°C 사이에서 형성됩니다. 가열하면 금속의 강도가 낮아져 손상 없이 구부리거나 모양을 만들기가 더 쉬워집니다. 이 방법은 5등급과 같은 단단한 합금, 특히 항공우주 또는 자동차 부품에 가장 적합합니다.

핫 스탬핑 설정이 필요합니다:

• 시트 또는 다이용 가열 시스템
• 고온을 견딜 수 있는 금형
• 뒤틀림이나 산화를 방지하기 위한 적절한 냉각

프로그레시브 다이 스탬핑

프로그레시브 스탬핑 는 대량 부품이 필요할 때 사용합니다. 긴 티타늄 스트립이 여러 단계로 구성된 다이를 통과합니다. 각 단계는 마지막에 최종 부품이 만들어질 때까지 절단, 구부리기, 성형 등 한 가지 작업을 수행합니다.

이 방법은 여러 단계가 필요한 부품에 적합합니다. 취급이 줄어들고 생산 속도가 빨라지며 결과물이 일관되게 유지됩니다. 항공우주 및 전자제품 클립, 브래킷 또는 소형 커넥터에 자주 사용됩니다.

티타늄은 질기고 탄력이 있기 때문에 금형을 신중하게 설계해야 합니다. 각 스테이션은 스프링백과 응력을 조정해야 합니다. 윤활은 갤링을 방지하고 공구 마모를 줄이기 위해서도 매우 중요합니다.

딥 드로잉 및 엠보싱 기법

딥 드로잉 평평한 티타늄 시트를 다이로 늘려서 원형 또는 상자 모양을 만듭니다. 이 방법으로 의료용 껍질, 용기, 얇은 인클로저와 같은 제품을 만듭니다. 티타늄은 연성이 좋지 않기 때문에 모양을 제대로 만들려면 여러 단계를 거쳐야 하는 경우가 많습니다. 각 단계 사이에 가열(어닐링)을 하면 균열을 줄이는 데 도움이 됩니다.

딥 드로잉으로 더 나은 결과를 얻으려면:

• 각 단계에서 그리기 깊이를 낮게 유지하세요.
• 시트를 제자리에 고정하기 위해 균일한 힘을 가합니다.
• 금속이 찢어지기 시작하면 어닐링을 추가합니다.

엠보싱은 티타늄 표면에 패턴을 인쇄합니다. 로고, 텍스처 또는 그립 마크가 될 수 있습니다. 한 쌍의 일치하는 다이가 부품에 모양을 압착합니다. 엠보싱은 메인 스탬핑 단계의 일부로 수행하거나 마지막에 별도로 수행할 수 있습니다.

티타늄은 성형 후 다시 튀어나오기 때문에 엠보싱 디테일이 선명하게 유지되지 않을 수 있습니다. 더 깊은 디자인을 위해서는 더 많은 압력을 가하거나 추가 단계가 필요할 수 있습니다. 하지만 엠보싱은 기능이나 브랜드를 추가할 수 있는 빠르고 저렴한 방법입니다.