텅스텐 가공에 대해서 텅스텐의 특징을 바탕으로 알아보자

텅스텐 가공에 대해서 텅스텐의 특징을 바탕으로 알아보자

텅스텐이라는 금속을 아시죠?

원자 번호 74의 원소로, 원소 기호는 독일어의 WOLFRAM(볼프람)을 기념하여 W입니다.

텅스텐은 전이 금속으로 분류되고

레어 메탈(지각 중의 존재량이 비교적 적고 채굴과 제련의 비용이 높은 등의 이유로

유통·사용량이 적은 비철 금속)의 하나입니다.

 

철이나 알루미늄처럼, 일상 생활에서 흔히 들을 수 있는 금속이 아닙니다만,

사실 우리 주변의 여러곳에서 이용되고 있습니다.

이번은 텅스텐에 대해서 그 특징이나, 어떤 곳에서 사용되는지,

또 텅스텐을 가공할 때의 주의점 가공 사례 등 폭넓게 해설합니다.

 

텅스텐에 대해서 더욱 지식을 깊게 하고 싶은 분이나, 텅스텐 가공으로 고민하고 계시다면

꼭 읽어주시기 바랍니다.

 

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텅스텐이란?

우선은 텅스텐의 특징에 대해서 살펴봅시다.

주로, 텅스텐의 특징은 ① 높은 내열성, ②금속 밀도의 두가지로 대표됩니다.

① 높은 내열성
텅스텐의 녹는점은 3422℃과 금속 중 가장 융해점이 높다고 합니다.

그 높은 내열성에서 열 처리로 등 고온 아래에서 사용되는 재료로 널리 활용되고 있습니다.

또, 열 팽창율이 낮고 초고온의 형태 안정성이 매우 높다는 점도, 텅스텐의 특징의 하나입니다.

② 고밀도로 가공이 어렵다
텅스텐 금속 밀도(비중)은 19.3g/cm3과 금과 거의 같은 철의 약 2.5배,

납과 비교해도 1.7배가 됩니다.

텅스텐다는 말은 스웨덴어로 " 무거운 돌"이란 뜻을 지닌 것인데,

그 이름대로 매우 무거운 금속입니다.

또 금속 밀도가 높은 것에서 방사선 차폐 능력에 뛰어나다는 특징을 가집니다.

납도 같이 X선과 감마선 등의 방사선 차폐재가 될 수 있지만,

환경 부하가 커 인체에의 영향도 크다는 단점이 있습니다.

한편, 텅스텐은 환경 부하가 작고 더 방사선 차폐 능력에서도 납보다 높아

 X선 CT등의 의료 분야에서 활약하고 있습니다.

 

이처럼 평소 가깝게 느끼지 않는 금속이지만, 공업용 의료용으로 우리 생활과 밀접하게 관계가 있습니다.


또, 텅스텐은 경도가 높다는 특징도 가지고 있습니다.

 

탄소 등과 결합함으로써 더욱 경도가 높아지고 모스 경도는 

다이아몬드 10에 이어 9에 포함됩니다.

텅스텐 탄화물인 WC(텅스텐 카바이드)은 그렇게 매우 경도가 높아

드릴과 선반 등 금속 절삭 공구로 널리 이용되고 있습니다.


가까이 사용되고 있는 텅스텐

위에서는 텅스텐의 특징에 대해서 살펴보았습니다.

다음은 그것들의 특징을 바탕으로 실제로 우리 주변에서 어떤 곳에 텅스텐이 사용되고 있는지 살펴봅시다.

높은 내열성을 활용한 사용 용도
텅스텐의 첫번째 성질이어서 높은 내열성을 이용하고, 

백열 전구의 필라멘트나 전자 렌지의 마이크로파를 발생하는 자전관에 사용되고 있습니다.

 

또한 예전에는 필라멘트에 잘 사용되었으나, 최근에는 LED가 다용되게 되었기 때문에,

필라멘트로 수요는 줄어들고 있습니다.

높은 밀도를 활용한 사용 용도
또 금속 밀도(비중)이 높다는 성질을 이용해서 낚시의 봉과 골프 채의 웨이트, 

손목 시계의 추 등 비교적 좁은 공간에도 불구하고 탄탄한 중량이 필요한 장소에서 사용되고 있습니다.

텅스텐 가공 방법
그동안, 텅스텐의 특징을 확인해 보았습니다.

경도가 높아 녹는점이 높다는 특징으로, 가공이 매우 어려운 금속으로 알려지고 있습니다.

또, 절삭 가공의 절삭성의 관점에서 봐도 난삭재인 가공에 있어서는 몇가지 주의할 포인트가 있습니다.

여기에서는 그런 어려운 가공 자재인 텅스텐을 가공하는 방법에 대해서 설명합니다.

텅스텐 선반 가공
텅스텐에 선반 가공을 하는 경우, 칩 소재의 선택 방법에서 면 조도에 차이가 나타납니다.

예를 들면, 초경 합금(텅스텐 카바이드와 코발트를 소결한 재료)칩을 이용하면, 

칩의 첨단 형상의 경사각이 작아지고 헐거운 두께도 두텁고 절삭 저항이 커지는 만큼 결과 면조도가 거칠어집니다.

< 초경도의 칩을 이용한 경우>
한편 서멧(타이타늄 화합물과 니켈과 코발트를 소결한 재료)칩을 이용함으로써 

경사각이 커지고 헐거운 두께도 얇고, 절삭 저항이 작아지므로 면조도를 높일 수 있게 됩니다.

 

텅스텐 밀링 가공
텅스텐 밀링 가공에서는 황가공을 습식(물이나 냉각액 등의 냉각제를 쓰면서 가공하는 방법)이나

회전 수를 떨어뜨리고, 마무리 가공을 건(물이나 냉각액 등의 냉각제를 사용하지 않고 가공하는 방법)으로

실시함으로써 안정된 마무리를 할 수 있습니다.

 

마무리 가공을 습성으로 하면 칼이 달아나는 경향이 있어

마무리가 안정되지 않으므로 주의가 필요합니다.

밀링 가공에서는 가공 조건의 설정이 부적절한 경우 

특히 딱딱한 재료가 워크가 열을 갖고 가공 경화를 일으켜버리니

적절한 가공 조건에 설정하는 것이 중요합니다.

<절삭 열의 발생 인자>

 

텅스텐 탭 가공
텅스텐 같은 난삭재를 탭 가공할 때에는 큰 부담이 되기 때문에 

탭이 부러지기 쉽고 이송 속도도 제한되므로 가공에 매우 오랜 시간이 걸립니다.

 

그래서 거친 가공으로 구멍을 비운 뒤 일반 탭이 아니라 플래닛 커터를 사용함으로써

극적으로 가공 시간을 단축할 수 있습니다.

 

 

 

 

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