チタンをCNC加工するためのヒント：航空宇宙など
チタンは、その優れた強度対重量比と耐食性を備えており、産業エンジニア、建築家、および消費者製品設計者にとって最も有用で人気のある金属の1つです。結局のところ、それは古代ギリシャ神話のタイタンにちなんで名付けられており、通常はその名前に忠実です。
チタンは望ましい材料特性を持っており、取り扱いも比較的簡単です。 溶接可能 （不活性雰囲気で）CNCで機械加工できます ステンレス鋼のように。また、事実上すべての表面仕上げにも役立ちます プロセス：ビーズブラスト、粉体塗装、および電気泳動はすべて、チタンに適用すると良好な結果をもたらします。もちろん、チタンよりも被削性の高い金属もありますが、チタンは成形性と機械的性能の優れた組み合わせを提供します。
とはいえ、チタン部品の設計と製造は、アルミニウム部品や低コストの材料で作られた部品の場合と必ずしも同じではありません。また、チタンブランクはアルミニウム6061の約10倍の費用がかかるため、最初から部品を正しく完成させる必要があります。
この投稿では、最適なアプリケーション、機械加工の考慮事項、表面仕上げオプションなど、CNC機械加工チタンの基本について説明します。
チタンとは何ですか？
チタンは、18世紀に英国で発見された光沢のある遷移金属です。外観は銀色で、密度は低いですが、非常に丈夫です。これにより、軽量化が特に重要な業界で貴重な商品になります。
チタンは、強度と重量の比率が優れていることに加えて、海水、塩素、酸による腐食に対しても高い耐性があり、大量でも毒性がありません。これにより、医療の世界で、インプラントやその他の医療機器に特に役立ちます。
製造業では、チタンは鉄、アルミニウム、バナジウムなどの元素と合金化されることがよくあります。
チタンを使用する理由
プレミアム価格にもかかわらず、チタンは非常に人気のある素材です。チタンを使用する理由は次のとおりです。
これらの理由から、チタンは航空宇宙、自動車、医療などの業界で定期的に使用されています。
チタン航空宇宙部品には、航空機エンジン部品、機体部品、ローター、およびコンプレッサーブレードが含まれます。実際、航空宇宙はチタンの生産を推進しています。世界で生産されるチタンの3分の2は、航空機のエンジンと機体に使用されています。
医療の世界では、チタン部品には外科用インプラント（長期の人工股関節置換術など）や器具が含まれます。金属は車椅子や松葉杖などにも使われています。
なぜCNCマシンチタン？
最も正確で手頃なチタン部品を入手するには、ほとんどの場合、CNC機械加工が最良の製造技術です。理由を理解するために、代替案を見てみましょう。
メーカーが鋳造でチタン部品を製造することはめったにありません。 。これは、加熱されたチタンが酸素と激しく反応し、鋳造に使用される多くの耐火材料に微量の酸素が含まれているためです。
回避策は、無酸素グラファイトキャストを使用した突っ込みグラファイト鋳造を使用することですが、これにより、ほとんどの医療、航空宇宙、および産業用途に適さない非常に粗い表面テクスチャの部品が生成されます。ロストワックス鋳造でチタン部品を作ることも可能ですが、これには真空チャンバーが必要です。
新しいオプションは、アディティブマニュファクチャリングの使用です。 チタン部品用。一握りの3Dプリント 選択的レーザー溶融（SLM）、電子ビーム溶解（EBM）、直接エネルギー蒸着（DED）などの技術は、チタン3D印刷材料を処理できます。ただし、これらの3D印刷システムは非常に高価であり、多くの業界では、セーフティクリティカルな最終用途の部品として3D印刷されたチタンをまだ認定していません。
代替品と比較して、CNC機械加工は、チタン部品を製造するための正確で、安全で、用途が広く、手頃な方法です。
チタンを加工する際の考慮事項
チタンは多くの用途に優れた材料ですが、CNC機械加工プロセスで尊重しなければならない独自の特性を備えています。チタンを加工する際の考慮事項は次のとおりです。
熱の蓄積
チタン合金は、アルミニウム合金のような一般的な機械加工材料よりも硬い場合があります。これにより、工具の摩耗が増加すると同時に、接触点での熱の蓄積が増加する可能性があります。
これらのより硬いチタン合金の場合、より大きなチップ負荷を使用しながら、CNCマシンのRPMを下げる必要がある場合があります。高圧クーラントは、切削工具への負担を軽減し、より高品質のチタン部品の製造にも役立ちます。
一部の市販の純チタン（グレード1〜2）は、過剰な熱を発生する可能性が低い場合がありますが、それでも予防策を講じる必要があります。
かじり
チタン合金よりも商業的に純粋なチタンでより顕著な問題は、かじりと構成刃先です。
チタングレード1〜2は、機械加工中に粘着性になり、切削工具に付着してしまう可能性があります。ただし、これは、高圧クーラントを使用し、チップを迅速に除去することで軽減できます。
この問題に対処しないと、熱の蓄積の問題が悪化し、切削工具の鈍化が加速する可能性もあります。
ワークホールディング
チタンとその機械加工可能な合金は、他の一般的な金属よりも剛性が低いため、CNC機械加工中にしっかりとグリップする必要があります。
堅固な機械のセットアップに加えて、カットを中断することなく一定の工具の動きを維持することが有益な場合があります。
機械加工されたチタンの表面仕上げ
CNC機械加工されたチタン部品は、機能的または美的目的のために、さまざまな表面仕上げ処理で改善できます。
表面仕上げには次のものが含まれます：
一般的なチタングレード
| チタングレード | 強さ | 耐食性 | 成形性 | 用途 |
| 1 | 低 | 高 | 高 | 機体、熱交換器 |
| 2 | 中 | 高 | 高 | 機体、航空機エンジン、船舶 |
| 3 | 高 | 高 | 中 | 機体、航空機エンジン |
| 4 | 高 | 高 | 中 | 機体、航空機エンジン、医療、油圧 |
| 5（6AL-4V） | 中 | 高 | 高 | 機体、タービンエンジン、医療 |
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