チタン合金材料の主な利点
チタン合金にはいくつかの明らかな利点があります。まず、非常に丈夫ですが軽い (密度は 4.4kg/dm3) ため、軽量化が必要な大型構造部品に最適なソリューションです。第二に、チタン合金は非常に優れた耐熱性を持っています。アルミニウム合金は200度以下でしか使用できませんが、400-500度の高温でも十分な強度を維持し、安定して動作します。最後に、チタン合金は、特に航空機の日常メンテナンスにおいて優れた耐食性を備えているため、メンテナンスコストを効果的に削減し、航空機の通常の運航を確保することができ、鋼鉄を使用する場合に比べて大幅なコストを節約できます。
チタン合金の加工特性解析
熱伝導率が非常に悪いです。たとえば、チタン合金である TC4 の熱伝導率は 200 度でわずか 16.8W/m・度であり、熱伝導率係数は 0.036 cal/cm・秒・度であり、これはわずか 1 つです。 -鉄の4分の1、アルミニウムの13分の1、銅の25分の1。これは、チタン合金は切削時の放熱効果や冷却効果が低く、工具の摩耗を促進し、切削時の安全性能が低下することを意味します。チタンは可燃性の金属です。微細切削中に発生する高温と火花により、チタンチップが焼ける可能性があります。チタン合金は弾性率が低いため、加工後に反発しやすくなります。加工面と工具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、工具の耐久性も低下します。チタン合金の硬さも加工に影響します。硬度の低いチタン合金は固着しやすく、切削中に切り粉が工具に固着して切削効果に影響を与えます。一方、チタン合金は硬度が高いため、工具の破損や摩耗が起こりやすく、加工効率が低下します。チタン合金は鋼に比べて加工速度が4分の1程度しかなく、加工時間は非常に長くなります。チタン合金は化学反応性が非常に高いです。高温で切削すると、空気中の窒素、酸素、一酸化炭素と化学反応して表面に硬化層を形成するだけでなく、工具素材とも反応して工具の耐久性がさらに低下します。
チタン合金加工技術
チタン合金を加工する場合は、超硬工具、特にタングステンコバルト超硬工具を使用するのが最善です。このタイプの工具は強度があり、熱伝導率が良いだけでなく、高温でもチタンと化学反応しにくいため、チタン合金の切断に非常に適しています。
工具形状パラメータの合理的な選択。切削温度を下げて工具の固着を減らすために、チップと前切れ刃の間の接触面積を増やすことによって熱を放散するために工具のすくい角を適切に減らすことができます。同時に、工具のバックアングルを大きくして、工具の固着や、加工面と後切れ刃の間の摩擦によって生じる面精度の低下を軽減できます。工具の強度を高めるために、工具先端は円弧遷移を採用する必要があります。チタン合金を加工する場合、刃を鋭利にし、切りくずの除去をスムーズにするために、工具を頻繁に研ぐ必要があります。
適切な切断パラメータ。以下のスキームを使用して切断パラメータを決定できます。 低い切断速度 - 高い切断速度は切断温度の急激な上昇を引き起こします。中程度の送り速度 - 送り速度が大きいと切削温度が高くなり、送り速度が小さいと硬化層での切削時間が長くなるため、刃の摩耗が早くなります。より大きな切込み深さ - チタン合金の表面の硬化層を工具先端で切削すると、工具寿命が長くなります。
加工中は切削液の流量と圧力を大きくする必要があり、切削温度を下げるために加工領域を完全かつ継続的に冷却する必要があります。
工作機械を選択するときは、振動を避けるために安定性を向上させることに常に注意を払う必要があります。振動により刃折れや刃の破損の原因となります。同時に、切削中により大きな切込み深さを確保するには、チタン合金加工システムの剛性が良好である必要があります。ただし、チタン合金加工は反発が大きく、クランプ力が大きいとワークの変形が大きくなります。したがって、微細加工中に、プロセスシステムの剛性要件を満たすために、アセンブリ固定具などの補助サポートを考慮することができます。
加工方法はフォワード加工が一般的です。チタン合金加工におけるリバース加工によるフライス切りくずの固着や欠けは、フォワード加工によるフライス損傷よりもはるかに深刻です。
研削における一般的な問題は、砥石車の詰まりや部品表面の焼けを引き起こす切りくずの付着です。したがって、研削時には、鋭い砥粒、高硬度、良好な熱伝導性を備えた緑色の炭化ケイ素砥石を使用することをお勧めします。加工面の仕上げの違いに応じて、砥石の粒度はF36〜F80にすることができます。砥粒や研削片の付着を軽減し、研削熱を下げるために、砥石の硬度は柔らかくする必要があります。粉砕の送り速度は小さく、速度は低く、エマルションは十分である必要があります。
チタン合金に穴を開ける場合、工具の焼けやドリルビットの破損を軽減するために標準ドリルビットを再研磨する必要があります。再研削方法: 上角を適切に増加させ、切削部分の前角を減少させ、切削部分の後角を増加させ、円筒刃のテーパ度を 2 倍にします。加工中に工具を後退させる回数を増やし、ドリルビットが穴の中に留まらないようにし、切りくずを適時に除去し、冷却に十分なエマルジョンを使用する必要があります。ドリルビットが鈍くなることに注意し、切りくずは時間内に取り除いてください。冷却には十分なエマルジョンを使用する必要があります。ドリルビットが鈍くなることに注意し、切りくずは時間内に取り除いてください。冷却には十分なエマルジョンを使用する必要があります。ドリルビットが鈍くなることに注意し、適時にチップを交換して再研磨する必要があります。
チタン合金のリーマー加工には、標準リーマーの改造も必要です。リーマーの刃幅は {{0}}.15mm 未満にする必要があり、鋭利な部分を避けるために、切断部分と校正部分は円弧状に移行する必要があります。 。リーマ加工の際、グループリーマを複数回のリーマ加工に使用して、毎回リーマ直径を 0.1 mm 未満ずつ増加させることができます。主軸速度は少し遅くし、後退時に工具を停止させないでください。この方法により、より高い仕上げ要件を達成できます。
チタン合金タッピングは、チタン合金加工の中で最も難しい工程です。過大なトルクによりタップ歯の摩耗が早くなり、加工部の反発によりタップが穴の中で折れる可能性もあります。通常のタップで加工する場合は、径に応じて適切に歯数を減らし、切りくずスペースを増やす必要があります。幅 0.15mm の刃を校正歯に残した後、後角度を約 30 度に増やし、歯の後ろの 1/2 ～ 1/3 を除去する必要があります。校正歯の 3 つのバックルを保持した後、バックテーパーの度合いを大きくする必要があります。工具とワークの接触面積を効果的に減らすため、スキップスレッドタップを使用することをお勧めします。また、加工効果も向上します。
加工上の注意点
(1) 加工中は、切削中に発生する熱を減らすために工具を頻繁に研ぐ必要があります。
(2) 設備、工具、加工物、備品は清潔に保ち、切りくずは適時に清掃する必要があります。これにより、より高い処理品質を確保できます。
(3) チタンチップの搬送には、不燃性または難燃性の工具を使用してください。処理したチップは不燃性の容器に入れ、蓋をして保管してください。
(4) 将来の塩化ナトリウム応力腐食を避けるために、洗浄したチタン合金部品を操作するときは、清潔な手袋を着用してください。
(5) 切断区域には防火設備が設けられている。
(6) 少量のチタンチップを切断する場合、発火した場合は粉末消火器または乾燥土・乾燥砂で消火できます。
