チタン合金加工表面解析

生産中に見られる、チタン合金の加工表面の品質には、腐食、垂れ下がり灰色、酸化皮膜が除去されていない、筋状の斑点などの一般的な欠陥がいくつかあります。
1. 過腐食
過度の腐食とは、酸洗い後のチタン合金の表面にピットや凹凸、その他の欠陥があり、材料組織の違いが現れます。一般に過度の腐食欠陥は、フッ酸と硝酸の比率が不均衡である場合、濃度が高すぎる場合に発生します。フッ酸または硝酸の濃度が不十分であると欠陥が発生する可能性があります。もう1つの理由は、酸洗時間が長すぎることです。一般的な酸洗時間は、機械の操作によれば1mm〜4minです。もう一つの理由は、酸洗い時間が長すぎることです。
2. 吊り灰
吊り灰とは、酸洗後のチタン合金の表面に付着した酸化物を指します。乾式チタン合金の酸洗いと酸の化学反応により、表面に酸化物が蓄積し、それ以上の反応が起こらなくなり、吊り灰の欠陥が生じます。一般に、酸洗いによる灰の堆積が多すぎ、酸洗い後のすすぎが不十分です。酸洗はチタン合金の表面から反応生成物を除去するために常に部品を振り落とす必要があります。スプレーまたはすすぎ方法で垂れ下がった灰を除去した後、酸洗を強化する必要があります。一般家庭では、圧縮空気と水道水を混合して高速水洗部品を使用しますが、効果は良好です。
3. 酸化した皮膚は除去されません
この欠陥の原因は他にもあり、それぞれのプロセスが考えられます。油分除去不良、溶融塩処理時間不足、酸洗液不良などが考えられます。欠陥が発生した場合、考えられるさまざまな要因を一つ一つ取り除く必要があり、必要に応じてサンドブラストプロセスの前処理で追加することができます。
4. スジ模様
この不具合の原因は一般に反応の不均一によるものです。これは、酸洗中に部品を振って酸洗液の温度を下げることで除去できます。上記の欠陥に加えて、合格した製品の酸洗い検査後に、一定の時間が経過すると、表面に斑点の現象が見つかる場合もあります。この現象については、現在ではあまり研究されていませんが、酸洗い後の残留酸の表面、または共同応力作用の存在下で生じた腐食性媒体の生成による可能性があります。顕微鏡による検出では、一般的な腐食パターンとは異なります。使用性能に影響はありませんが、再度酸洗する方法で除去できますが、応力部分を脱水素処理後に2回目の酸洗で強化します。
I. チタン合金の加工性能に影響を与える要因
熱伝導率、弾性率、化学活性、合金の種類と微細構造は、チタン合金の加工性能に影響を与える主な要因です。チタン合金は熱伝導率が鉄の約1/3と小さく、加工時に発生した熱をワークに逃がしにくいため、同時に、チタン合金の比熱が小さいため、加工中に局所的な温度が急速に上昇します。工具温度が非常に高くなるため、工具先端が鋭利に摩耗し、寿命が短くなります。実験により、チタン合金の切削工具先端温度は切削鋼の温度よりも2-3倍高いことが証明されました。

チタン合金は弾性率が低いため、加工面の反発が起こりやすく、特に薄肉部品の加工では反発が大きく、裏面と加工面との間に強い摩擦が発生しやすく、工具の摩耗や欠けが発生します。 。チタン合金の化学的活性は非常に強く、酸素、水素、窒素の役割により高温になりやすいため、その硬度が増加し、可塑性が低下し、加熱および鍛造プロセスで酸素に富んだ層が形成され、機械加工が困難になります。異なる合金組成のチタン合金は異なる加工特性を持ち、焼きなまし状態では、a タイプのチタン合金の加工性能が優れています。 2番目は+ -タイプのチタン合金です。 -タイプのチタン合金は、強度が高く、焼入性が良好ですが、加工性は最悪です。
以上のことから、チタン合金の高能率かつ高精度な加工を行うためには、加工欠陥の発生を防止するための対策を講じる必要がある。
第二に、チタン合金の各種加工の研究
チタン合金の加工には多くの方法があり、主に旋削、フライス加工、ボーリング、穴あけ、研削、タッピング、鋸引き、放電加工などが含まれます。
1. チタン合金の旋削・中ぐり加工

チタン合金旋削加工の主な問題は次のとおりです。 高い切削温度。より深刻な工具の摩耗。そして高いカットキックバック。適切な加工条件下で。旋削とボーリングは特に難しいプロセスではありません。連続切削、大量生産、または大きな金属除去切削には、一般に超硬工具が使用されます。成形切削、回転溝、または切断の場合は、鋼製工具の調整に適しており、金属セラミック工具も使用されます。他の加工操作と同様に、常に一定の強制送りを使用することで、切削の中断を回避できます。切断中は停止したり、速度を落としたりしないでください。通常は切らずに十分に冷ましてください。冷却剤は 5% 硝酸ナトリウム水溶液または 1/20 可溶性油エマルジョン水溶液です。鍛造前に、超硬工具を使用して元のバー表面の酸素に富んだ層を旋削し、切込み深さは酸素に富んだ層の厚さより大きくする必要があり、切削速度は20〜30m/min、送りは0.1〜 0.2mm/r。ボーリングは仕上げ加工であり、特に薄肉チタン合金製品の場合、ボーリング加工ではクランプ部分の焼けや変形を防ぐ必要があります。
2. チタン合金の穴あけ加工
チタン合金の穴あけは、切りくずが成長しやすく、カールが薄い一方で、穴あけ熱が大きく、切りくずの過剰な蓄積や刃先への付着が起こりやすく、これがチタン合金の穴あけが困難な主な理由です。穴あけには、短く鋭いドリルビットと低速強制送りを使用し、サポートブラケットをしっかりと固定し、適切な冷却を繰り返す必要があります (特に深穴の穴あけ)。穴あけ中は、ドリルビットを穴内に保持し、穴内で空転しないようにし、低速で一定の穴あけ速度を維持する必要があります。貫通穴の穴あけは慎重に行う必要があり、穴あけの直前には、ビットと穴を清掃し、ドリルの切り粉を除去するためにドリルビットを戻し、最終的に穴が開けられたときは強制送りを使用することをお勧めします。折れるので滑らかな穴が得られます。
3.チタン合金のタッピング
チタン合金のタッピングはおそらく最も難しい加工プロセスです。タップ加工の際、チタンの切りくずの排除が限られており、かじりやすい傾向があると、ねじ山の適合性が低下し、タップが詰まったり破損したりすることがあります。タッピングが完了すると、チタンは乾燥してタップ上で締まる傾向があります。したがって、めねじの表面粗さが大きくなったり、コーン割れ現象が発生したりすることを防ぐために、止まり穴や長すぎる貫通穴の加工は避けてください。同時に、タップの後端を研削するなど、タップ加工方法も継続的に改善する必要があります。刃先の長さに沿って、上部の歯研削軸方向の切りくず除去溝などを形成します。一方、かじりや摩耗を軽減するために、表面を酸化させたり、酸化させたり、クロムメッキしたタップが使用されます。
4. チタン合金のソーイング加工
チタン合金を鋸で切断する場合は、低い表面速度と連続的な強制送りを使用する必要があります。実験により、歯間隔4.2mm〜8.5mmの粗歯高速度鋼鋸刃がチタン合金の鋸切断に適していることが証明されました。バンドソー鋸がチタン合金の場合、鋸刃の歯のピッチはワークの厚さによって決まり、一般的には2.5mm～25.4mmで、材料の厚さが厚くなるほど歯のピッチは大きくなります。同時に、強制送り能力と必要な冷却剤を維持する必要があります。
5. チタンテーブル金放電加工
チタン合金の放電加工では、工具とワーク間の動作ギャップが要求されます。ギャップ範囲は 0 で取得するのが最適です。005mm 0.4mm、より小さいギャップは通常、滑らかな表面仕上げの要件に使用され、より大きなギャップは金属の粗さを迅速に除去する要件に使用されます。銅および亜鉛の電極材料が好ましい。
上記の分析と研究を通じて、チタン合金の加工表面品質の故障原因を導き出し、加工プロセスにおけるさまざまな方法を分析して、チタン合金の加工表面品質の問題を解決する実用的な方法を見つけます。