1790 年にチタンが発見されて以来、人類はその驚異的な特性を得るために 1 世紀にわたって研究を続けてきました。 1910 年に人類は初めて金属チタンを製造しましたが、チタン合金の応用への道のりは長く険しいものでした。ようやく工業生産が実現したのは、40年後の1951年でした。
チタン合金高い比強度、耐食性、高温耐性、耐疲労性の特性を持っています。同じサイズのチタン合金の重量は鋼の60％に過ぎませんが、合金鋼よりも強度が高くなります。チタン合金はその優れた特性により、航空、航空宇宙、発電、原子力、船舶、化学製品、医療機器などに広く使用されています。
チタン合金の加工が難しい理由
チタン合金の「熱伝導率が低い」「加工硬化が激しい」「切削工具との親和性が高い」「塑性変形が少ない」という4つの特徴が、チタン合金加工の難しさの本質的な理由となっています。切削指数は易切削鋼の20％に相当します。
低い熱伝導率
チタン合金の熱伝導率は、45# 鋼の熱伝導率のわずか約 16% です。加工中に熱を逃がすことができず、刃先が局所的に高温になり（加工中の刃先温度は45#鋼の1倍以上）、工具の拡散摩耗が発生しやすくなります。
厳しい加工硬化
チタン合金の加工硬化現象は明らかであり、表面硬化層はステンレス鋼よりも深刻であり、工具境界への損傷の増加など、後続の加工に特定の困難を引き起こします。
ツールとの親和性が高い
チタン含有超硬合金との密着性が高い。
塑性変形が小さい
45鋼の約1/2の弾性率なので弾性回復力が大きく摩擦が激しいです。同時に、ワークピースもクランプ変形しやすくなります。
チタン合金加工の技術的なヒント
チタン合金の加工メカニズムの理解とこれまでの経験に基づいて、チタン合金を加工するための主なプロセスのヒントは次のとおりです。
(1) 切削抵抗、切削熱、ワークの変形を軽減するために、ポジティブアングル刃形を使用してください。
(2) ワークの硬化を避けるため、一定送りを維持してください。切削プロセス中、工具は常に送りの中にある必要があります。フライス加工時の半径方向の切削深さは半径の 30% である必要があります。
(3) 加工プロセスの熱安定性を確保し、過度の温度によるワークの表面変質や工具の損傷を防ぐために、高圧および高流量の切削液を使用します。
(4) 刃先を鋭利に保ちます。鈍い工具は熱の蓄積と摩耗の原因となり、工具の故障につながりやすくなります。
(5) チタン合金は硬化後は加工しにくくなるため、できるだけ柔らかい状態で加工してください。熱処理により材料の強度が増し、刃の摩耗が増加します。
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