チタン合金棒熱間成形の精密制御と表面スケール除去技術

ハイエンド製品では、寸法精度と表面品質に厳しい基準が課されます。{0}}熱間成形により、ブランクの微細構造を最適化できます。しかし、チタン合金熱伝導率が低いため、加工中に容易に許容範囲外の変形が発生します。{0}{1}高温になると、表面に硬いスケールと脆い層が形成されます。スケールの除去が不十分だと、加工欠陥やコンポーネントの故障が発生します。

 

 

1.コア熱間成形プロセスの特徴

チタン合金棒の主流の熱間成形プロセスには、熱間圧延、多方向熱間鍛造、熱間押出が含まれ、可塑性と微細構造性能のバランスをとるために 850 度から 950 度の範囲の加工温度を使用します。{0}チタン合金の高温変形は、温度、変形速度、変形量に敏感です。熱伝導率が低いとブランクの内外の温度差が大きくなり、不均一な変形や精度不良の原因となります。金型の摩耗、装置の剛性、不均一な冷却により、寸法の偏差がさらに悪化します。

 

2. 主な精密欠陥とその発生メカニズム

欠陥は、寸法欠陥と幾何学的形状および位置欠陥の 2 つのカテゴリに分類されます。

• 寸法欠陥: 直径、真円度、長さが許容範囲外です。--これらは、不均一な加熱、不適切な圧下分布、金型の摩耗、および冷却収縮の差によって引き起こされます。従来のバーは直径公差が±0.1mmを超えており、組立精度の基準を満たしていません。
• 幾何学的形状と位置の欠陥: 偏心クランプ、不均一な熱応力、および残留冷却応力によって引き起こされる曲げとねじれ。通常の棒材の真直度は 1 mm/m を超えるため、矯正作業に時間がかかります。-大きなサイズの棒材の場合、内部と外部の変形が一貫していないため、微細構造が不均一になり、精度が不安定になります。

 

 

1. 加熱プロセスの正確な制御

均一な加熱は形状制御の基礎です。勾配加熱、±10 度以内の一定温度制御、適切な垂直スタッキング、および適切な保持時間により、ブランク内の温度勾配が排除されます。均一な変形と表面品質のバランスを考慮し、酸化電位の低い炉内雰囲気を採用しています。

 

2. 成形プロセスパラメータの最適化

変形パラメータはさまざまなプロセスに合わせて調整されます。熱間圧延でのマルチパスの小さな減少により真円度が安定します。-多方向熱間鍛造により偏心曲げを回避します。熱間押出では、ひび割れを防ぐために100～120度に予熱したダイスを採用しています。最適化により、直径公差は±0.05mm以内、真直度は1mm/m以下となり、精密加工の要求を満足します。

 

3. 冷却と仕上げの精密制御

空冷とミスト徐冷を採用し、収縮変形を軽減し残留応力を解放します。 CNC矯正と精密研削に対応し欠陥を解消し、表面粗さRa0.8μm以下を実現。リアルタイムのパラメータ調整のためのオンライン レーザー検査と組み合わせることで、閉ループ-のフル-プロセス精度制御が実現します。

 

 

• チタン合金は 800 度を超えると非常に酸化しやすく、表面に 3 層の硬いスケールが形成され、内側には脆いアルファ汚染層が形成されます。温度が高く、保持時間が長いと、酸化層が厚くなります。
• 切削抵抗と研削抵抗が増加し、工具の摩耗が促進され、加工欠陥が発生します。
• 脆いアルファ層により表面の靭性と耐疲労性が大幅に低下し、コンポーネントが疲労亀裂を起こしやすくなり、ハイエンド機器の安全性が脅かされます。{0}}
• スケールムラは母材の欠陥を覆い隠し、品質検査の誤判定を引き起こし、製品歩留まりを低下させます。

 

 

1. 機械的洗浄

サンドブラスト、研削、研磨などの方法があり、厚いスケールのバッチ処理に適しています。

サンドブラストは高効率で無公害を誇りますが、脆いアルファ層を完全に除去することができず、表面にピットが発生する可能性があります。

研削と研磨は徹底的な洗浄と優れた表面品質を実現しますが、材料損失が多く効率が低いという問題があり、ハイエンドの精密棒材にのみ適用されます。{0}

 

2. 化学洗浄

化学洗浄法はフッ酸と硝酸の混合酸洗が主流です。機械的損傷を与えることなくスケール層とアルファ層を完全に除去し、寸法精度を十分に維持するため、高精度の特殊-形状のバーに最適です。その欠点は、廃液処理コストが高いことと、サポートする精製施設を必要とする厳しい環境保護要件にあります。

 

3. 複合洗浄とソース酸化制御

それぞれの洗浄技術には固有の制限があります。業界では複合プロセスが広く採用されています。低圧サンドブラストによる粗い除去→酸洗による細かい洗浄→研磨による表面トリミングで、処理効率と表面品質のバランスをとります。-

酸化は発生源で制御できます。つまり、300～550 度の低温で仕上げるか、真空/不活性雰囲気下で加熱して酸素を隔離することで、その後の洗浄コストが削減され、スケールの生成が最小限に抑えられて材料の利用率が向上します。

 

 

Ruihang Groupは主に、製錬、鍛造、矯正、圧延、表面処理、試験プロセスを含む完全な業界チェーンでチタン製品を生産しています。購入のニーズがあれば、お気軽にメールでお問い合わせください。Sam.Rui@bjrh-titanium.com