CNC 加工チタン:強靭な金属のための合金とチップ
次のデザインのベース素材としてチタンを検討していますか？それとも、チタン部品の機械加工の難しさについて聞いたことがありますが、CNC 機械加工に使用できるチタン グレードがわからないということはありませんか?これらの質問のいずれかに「はい」と答えた場合は、適切な場所に来ました。
チタンは優れた素材であり、その並外れた特性と高い生体適合性により、航空宇宙産業や生物医学産業で広く使用されています。ただし、その物理的特性がチタンを優れたものにするのと同じように、CNC 機械加工プロセスにも影響を与えます。他の素材や金属と比較して、チタンは綿密に計画された専用の製造手順を必要とします。
この記事は、チタンを機械加工するプロセスを理解するのに役立ちます。これには、この金属の特性、考慮すべきチタン グレードのいくつか、取り扱いに関するヒントも含まれます。
チタン部品の加工に関する考慮事項
チタンは、軽量、高強度、高耐食性の製品を製造できる価値があるため、近年人気が高まっています。チタン製のパーツは、他の素材よりも優れた性能を維持しながら、長持ちする傾向があります。さらに、チタンは無毒です。
ただし、チタンも完璧ではありません。熱伝導率が低く、表面が適切に処理されていないと、簡単に損傷する可能性があります。さらに、機械加工プロセスでは通常、びびり跡が残ります。
これらすべてが、チタンの機械加工性の悪さの一因となっています。それでも幸いなことに、世界中の機械工が他の金属と比較したチタンの特性を研究し、製造プロセスを改善する方法を見つけました.
たとえば、チタンの機械加工には、慎重な放熱戦略が必要です。これに対処するために、CNC 加工の専門家は、チタン部品を加工する場合、切削工具の溝の数を増やすことが効果的であることを確立しました。他の金属には 4 ～ 6 個のフルートが使用されますが、チタンには 10 個以上のフルートが必要になることがよくあります。
さらに、チタンの高強度と不十分な冷却に対処するために、機械工は特別な窒化チタン アルミニウム (TiAlN) またはチタン炭窒化物 (TiCN) でコーティングされた工具を使用します。
要約すると、専門家は、チタンを機械加工するための基本的な鍵は忍耐であるとアドバイスしています。熱の蓄積を制御し、表面終端でのびびりを減らし、部品への損傷を回避し、機械加工プロセスを安全に保つために、安全な速度まで減速することをお勧めします。
CNC 加工用の最も一般的なチタン グレードのトップ 10
チタンの需要が高まっているため、業界では機械加工可能なグレードがいくつか開発されています。それらは、純チタンの含有量と、酸素、パラジウム、ニッケル、モリブデンなどの他の元素の含有量に基づいて区別されます。
合金元素が異なると、チタン グレードごとに異なる機械的特性がもたらされます。つまり、用途に最適なチタン グレードを選択できます。次の表をチェックして、チタンの機械加工性についてさらに詳しく理解してください!
表 1
| 合金/グレード | 説明 | 利点 | 短所 | アプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| グレード 1 酸素含有量の少ない市販の純チタン | チタンの最も一般的に使用される等級の 1 つ。最も延性があり、最も柔らかいチタン合金です。 | 優れた相対成形性と機械加工性、耐食性、衝撃靭性 | 他のチタン グレードに比べて強度が低い。 | 化学処理、淡水化、医療産業、自動車部品、機体構造 |
| グレード 2 標準酸素含有量の市販の純チタン。 | チタン産業の主力製品として知られる純チタン。 | 高い耐食性、良好な溶接性、強度、延性、成形性。高い相対的な機械加工性。 | 他のチタン グレードほど強くはないが、グレード 1 よりは強い | 航空機エンジン、炭化水素処理、塩素酸塩製造、医療産業 |
| グレード 3 酸素含有量が中程度の市販の純チタン。 | グレード 3 は商業的には最も使用されていませんが、優れた機械的特性を備えています。 | 高強度・耐食性。比較的良好な機械加工性。 | グレード 1 および 2 より成形性が低い。 | 医療産業、海洋産業、航空宇宙構造 |
| グレード 4 酸素含有量の高い市販の純チタン。 | 商業的に純粋な 4 つのグレードの中で最強として知られています。 | 非常に高い強度と耐食性。相対的な機械加工性は良好です。 | 機械加工が難しく、低速、高クーラント フロー、高送り速度が必要です。 | 極低温容器、熱交換器、CPI 機器、外科用ハードウェア、機体コンポーネント |
| グレード 5 チタン合金 – Ti6Al4V | これは、最も一般的に使用されるチタン合金です。 6% のアルミニウムと 4% のバナジウムが含まれています。 | 高耐食性、高成形性。比較的機械加工性が悪い。 | 他の合金より強度が劣ります。 | 重要な機体構造、発電、海洋およびオフショア アプリケーション |
| グレード 6 チタン合金 – Ti5Al-2.5Sn | 機体およびジェット エンジンのアプリケーションに最も一般的に使用されます。 | 高温での優れた溶接性、安定性、および強度 | チタン合金規格の中間強度 | 機体とジェット エンジンのアプリケーション、ロケットと宇宙船の液体ガスと推進剤の封じ込め |
| グレード 7 「純粋」と見なされることもあるチタン合金 – Ti-0.15Pd | グレード 2 に似ていますが、これには少量のパラジウムが含まれており、耐食性が向上しています。 | 非常に優れた耐食性、優れた溶接性、成形性 | 他のチタン合金ほど強くありません。 | 化学処理および生産設備コンポーネント |
| グレード 11 「純粋」と見なされることもあるチタン合金 – Ti-0.15Pd | グレード 7 に似ていますが、他の不純物に対する許容度が低くなります。 | 優れた耐食性、最適な延性、成形性 | グレード 7 に比べてさらに低い強度。 | 海洋用途、塩素酸塩製造、淡水化 |
| グレード 12 チタン合金 – Ti0.3Mo0.8Ni | モリブデン 0.3%、ニッケル 0.8% を含む耐久性の高い合金です。 | 優れた溶接性、高温での優れた強度、優れた耐食性 | 他の合金よりも高価です。 | シェルおよび熱交換器、湿式冶金用途、航空機および船舶部品 |
| グレード 23 チタン合金 – T6Al4V-ELI | Extra Low Interstitial の略で、市場では TAV-EIL としても知られています。グレード 5 に似ていますが、純度が高くなっています。 | 優れた延性と成形性、優れた破壊靭性。最適な生体適合性。比較的機械加工性が悪い。 | 他のチタン合金よりも強度が低い. | 整形外科用ピンとネジ、整形外科用ケーブル、外科用ステープル、歯列矯正器具 |
適切なグレードのチタンの選択と取り扱い
お気づきかもしれませんが、製品に最適なチタンの選択は、必要な特性と用途によって異なります。医療用途向けの製品を開発しようとしている場合は、グレード 23 のチタンを選択することをお勧めします。または、高温で優れた性能を発揮する部品を探している場合は、グレード 6 チタンを使用することをお勧めします。
チタン合金は慎重な機械加工が必要であり、訓練を受けた専門家が行う必要があることを覚えておいてください.ブラス C360 やスチール SS416 などの金属の自由加工とは対照的に、チタンの加工には、専門知識、忍耐力、および適切なツールが必要です。
チタン製品の専門家を探したい場合は、CNC 機械加工サービスを提供できる専門家以外を探す必要はありません。
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