チタン合金は機械的特性は優れていますが、加工特性が劣っており、その応用は有望であるが加工が難しいという矛盾を抱えています。本稿では、長年の実務経験をもとにチタン合金材料の金属切削性能を分析し、チタン合金切削工具の選定、切削速度の決定、各種切削方法の特徴、加工代、加工上の注意点などを解説します。が議論されています。チタン合金の機械加工に関する私の見解と提案を説明します。
チタン合金は、低密度、高比強度（強度/密度）、優れた耐食性、高い耐熱性、優れた靭性、可塑性、溶接性を備えています。チタン合金は多くの分野で広く使用されています。しかし、チタン合金は熱伝導率が低く、硬度が高く、弾性率が低いため、加工が難しい金属材料でもあります。本稿ではチタン合金の技術的特徴を踏まえ、チタン合金の加工における技術対策をまとめました。
チタン合金材料の主な利点
(1) チタン合金は高強度、低密度 (4.4kg/dm3)、軽量であるため、一部の大型構造部品の重量を軽減するソリューションを提供します。
(2) 熱強度が高い。チタン合金は400～500℃の温度でも高い強度を維持し、安定した加工が可能ですが、アルミニウム合金は200℃以下でしか加工できません。
(3) 鋼と比較して、チタン合金本来の高い耐食性により、航空機の日常の運用とメンテナンスのコストを節約できます。
チタン合金の加工特性解析
(1) 熱伝導率が低い。 TC4 の 200 °C での熱伝導率は l=16.8W/m、熱伝導率は 0.036 cal/cm で、これは鋼のわずか 1/4、アルミニウムの 1/13、銅の 1/25 です。切削加工では放熱、冷却効果が悪く、工具寿命が短くなります。
(2) 弾性率が低く、部品の加工面の反発が大きいため、加工面と工具の逃げ面との接触面積が増加し、寸法精度に影響を与えるだけでなく、しかし、工具の耐久性も低下します。
(3) 切断時の安全性能が劣ります。チタンは可燃性の金属であり、微細切削時に発生する高温や火花によりチタンチップが燃える可能性があります。
(4) 硬度係数。硬度値が低いチタン合金は加工時に粘着性があり、切りくずが工具のすくい面の切れ刃に付着して構成刃先を形成し、加工効果に影響を与えます。硬度が高いチタン合金は、加工中に工具の欠けや摩耗が起こりやすくなります。このような特性により、チタン合金の切りくず除去率は鋼の1/4と低く、同じサイズの鋼に比べて加工時間が大幅に長くなります。
(5) 化学的親和性が強い。チタンは、空気中の窒素、酸素、一酸化炭素などの主成分と化学反応して合金表面にTiCやTiNの硬化層を形成するだけでなく、高温下で工具素材とも反応します。切削プロセスによって生じる条件を改善し、切削工具を削減します。耐久性のこと。
投稿日時: 2022 年 2 月 8 日