インベストメント鋳造で使用されるチタン合金の種類

軽くて丈夫ですが、チタンは機械加工、溶接、成形が困難です。そのため、インベストメントキャスティングは、この金属で部品を製造する最良の方法です。

このブログ記事では、以下について説明します:

チタンは 18 世紀に発見されましたが、融点が高く (3,020° F または 1,660° C)、酸素と反応する傾向があるため、処理が困難でした。 1960 年代に入って初めて、最も困難な航空宇宙用途で使用され始めました。

航空宇宙産業がチタンを好んで使用するのは、アルミニウムよりわずかに重いだけで、2 倍以上の強度があるからです。また、ひび割れや疲労に強く、クリープがほとんどないため、機体部品に最適です。

その他の 2 つの注目すべき特性は、耐腐食性と生体適合性です。アルミニウムのように振る舞う皮膚の自己修復酸化物層は、塩水や他のほとんどの化学物質による攻撃に抵抗するのに役立ちます (ただし、強酸ではありません)。これにより、淡水化プラント、特に淡水化での使用に適した金属になります。熱交換器。

さらに、生体適合性とは、悪影響を与えることなく人間に埋め込むことができる金属であることを意味します.

チタンは融点が高いだけでなく、酸素と反応しやすく、機械加工が難しいため、加工が困難です。

反応性は、真空下で溶融して注ぐことによって対処されます。ただし、空気を完全に排除することは非常に難しいため、溶接は重大な問題です。

機械加工性の問題は、金属の「粘着性」に起因します。切削工具の上をスムーズに滑るどころか、くっつきがちです。これによりかじりが発生し、工具寿命が劇的に短くなります。

インベストメント鋳造は、真空下で実行できるニアネットシェイププロセスです。これにより、酸素との反応が回避され、溶接が不要になり、機械加工が最小限に抑えられます。

インベストメントキャスティングは、鋳造するパーツのワックスレプリカから始まります。ワックスはセラミックスラリーでコーティングされ、乾燥すると硬いシェルになります。次に、ワックスを溶かして空洞を作り、そこに溶融チタンを真空下で注ぎます。固まると、シェルが壊れて鋳造部分が現れます。

インベストメント鋳造プロセスは、高い幾何学的精度が可能で、細かい表面のディテールを忠実に再現します。アンダーカット、薄肉、凹型形状が可能で、加工代は非常に小さい場合があります。複雑な形状を作成できるこの機能により、小さな部品を一緒に溶接する必要がなくなります。

チタンは、多くの市販の純粋なグレードと 4 つの主なタイプの合金で入手できます。主にアルミニウム、モリブデン、バナジウム、ニオブとの合金化は、耐食性、耐クリープ性、および溶接性を向上させるために行われます。

4 つの合金は次のとおりです。

これらのうち、6AL-4V が最も広くキャストされています。航空宇宙での広範な使用に加えて、塩水腐食耐性により、船舶のプロペラシャフトや淡水化熱交換器に好まれています。

6AL-4V ELI は、非常に優れた生体適合性と耐疲労性を備えているため、外科用グレードのチタン合金と見なされています。

3AL 2.5 は、最も溶接しやすいグレードのチタンです。また、耐食性も非常に高く、熱交換器などの高温化学プロセスで使用される部品によく選択されます。

機体用途には、5AL-2.5Sn が優れている非常に高い耐クリープ性が必要です。強度対重量比が高いことも、チタンを使用するもう 1 つの理由です。

チタンは他の金属に比べて多くの利点がありますが、機械加工、溶接、成形が困難です。チタンで部品を製造する最良の方法はインベストメントキャスティングです。これにより、薄い壁と細かいディテールを備えた、正確でネットシェイプに近い形状が得られます。

一部の用途には市販の純グレードが使用されますが、アルミニウムやその他の元素と合金化されたチタンを使用する方が一般的です。正確な組成に応じて、これにより鋳造挙動とクリープおよび耐食性が向上します。

チタン部品の大部分は 6AL-4V 合金から鋳造されていますが、一部の用途では他の合金がより適切に機能する場合があります。主要なインベストメント鋳造会社の 1 つとして、Impro はどの合金がお客様の製品のニーズに最も適しているかをアドバイスできます。詳細についてはお問い合わせください。

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