ワイヤーカットでチタンを加工するのはなぜ難しいのですか？

チタンを CNC 加工したい場合 、人々はチタン合金をより簡単に機械加工する方法を考えるのにより多くの時間を必要とすることがよくあります. ワイヤーカットによるチタン合金の加工は常に困難でした 、ワイヤーカットが最適な加工方法です。では、ワイヤ切断によるチタン合金の加工が難しいのはなぜですか?

この問題を解決するには、まずチタン合金の一般的な金属特性を理解する必要があります.

チタン合金とは?

チタンは新しいタイプの金属です。チタンの性能は、炭素、窒素、水素、酸素などの不純物の含有量に関係しています。最も純粋なヨウ化チタンは、不純物含有量が 0.1% 以下ですが、強度が低く、可塑性が高いです。工業用純チタン99.5%の特性は密度ρ=4.5g/cm ³ 、融点1725℃、熱伝導率λ=15.24W/(m.K)、引張強度σb=539MPa、伸びδ=25%、断面収縮率ψ=25%、弾性率E=1.078×105MPa、硬度HB195。

チタン合金の特性は?

• 高い比強度

チタン合金の密度は一般的に約 4.51g/cm ³ です。 、これは鋼鉄のわずか 60% です。 純チタンの密度は通常の鋼の密度に近く、一部の高強度チタン合金は鋼の多くの合金構造シートの強度を超えています。したがって、チタン合金の比強度（強度/密度）は、他の金属構造材料よりもはるかに大きく、高い単位強度、優れた剛性、および軽量の部品を製造できます。チタン合金は、航空機エンジン コンポーネント、スケルトン、スキン、ファスナー、ランディング ギア、および一部の航空宇宙コンポーネントに使用されています。

• 高い熱強度

動作温度はアルミニウム合金よりも数百度高く、適度な温度でも必要な強度を維持できます。 450～500℃の温度で長時間使用できますが、アルミニウム合金の比強度は150℃で大幅に低下します。チタン合金の使用温度は 500 ℃ に達し、アルミニウム合金の使用温度は 200 ℃ 未満です。

• 優れた耐食性

チタン合金は湿気の多い大気や海水媒体で機能し、その耐食性はステンレス鋼よりもはるかに優れています。孔食、酸腐食、応力腐食に対して特に強い耐性があります。商品、硝酸、硫酸などは耐食性に優れています。ただし、チタンは還元酸素とクロム塩を含む媒体に対する耐食性が劣ります。

• 優れた低温性能

チタン合金は、低温および超低温でも機械的特性を維持できます。極低温では、TA7 などの極低侵入元素を含むチタン合金は、-253 °C で一定の​​可塑性を維持できます。したがって、チタン合金も重要な低温構造材料です。

• 高い化学活性

チタンは化学活性が高く、O、N、H、CO、CO₂ と強い化学反応を起こします 、大気中の水蒸気、アンモニアなど。 炭素含有量が 0.2% を超えると、チタン合金に硬質の TiC が形成されます。温度が高いと、N と相互作用するときに TiN の硬質表面層も形成されます。温度が600℃を超えると、チタンは酸素を吸収して硬度の高い硬化層を形成します。水素含有量が増加すると、脆化層も形成されます。ガスを吸収することによって生成される硬くて脆い表面層の深さは 0.1 ～ 0.15 mm に達し、硬化度は 20% ～ 30% です。チタンの化学的親和力も大きく、摩擦面に付着しやすいです。

• 熱伝導率が小さい

チタンの熱伝導率λ=15.24W/(m.K)は、ニッケルの約1/4、鉄の約1/5、アルミニウムの約1/14であり、各種チタン合金の熱伝導率は約1/4です。チタン製。 50% ダウン。チタン合金の弾性率は鋼の約 1/2 で、剛性が低く変形しやすいため、細い棒や薄肉の部品を作るのには適していません。

要約

したがって、チタン合金の上記の金属特性によれば、チタンは高強度、高硬度、高耐熱性、低熱伝導率を備えた金属であることがわかります。 次に、ワイヤ切断プロセスは、モリブデン ワイヤとワークピースの間の高周波放電である電気腐食の現象を経て、瞬間的な高温が金属を溶かして切断します。

チタン金属は、室温で空気中で非常に安定しています。 高温でしばらく加熱して初めて色が変わりますが、最も重要なのは青色になることです。これは主に、金属チタンが空気中で加熱されると、酸素と酸化して緻密な酸化膜を形成するためです。

この酸化膜の層は、チタン金属の表面を保護するだけでなく、チタンの変色の根本的な原因でもあります。チタンの酸化反応式はTi+O₂ ==TiO₂ 、反応条件は高温加熱（すなわち、ワイヤ切断スリットの両側の熱影響層）である。加熱温度が低い場合、チタン表面の酸化膜は透明に近く、肉眼では認識しにくいですが、温度が上がると鍋内の酸化膜が徐々に厚くなり、光を遮ってしまいます。人間の目にはさまざまな色が見えます。したがって、酸化皮膜の厚さによって、チタンの表面が何色に変化するかが決まります。