チタン合金研削：精密表面処理

チタン合金は、その高い強度、耐食性、優れた生体適合性により、航空宇宙、医療機器、化学機器などのハイエンド製造分野で極めて重要な役割を果たしています。{0}研削はチタン合金の中心的な表面処理プロセスであり、ワークピースの寸法精度、表面仕上げ、および表面特性を向上させることができます。ただし、特殊な材料特性により、チタン合金  研削の難易度を高め、研削技術の継続的な革新とアップグレードも推進します。

 

瑞杭のチタン製品

 

 

チタン合金の研削では、砥石上の微細な切断、滑り、すき込み効果によって材料が除去され、高精度かつ高品質な表面品質の加工が実現します。{0}{1}{2}{3}航空宇宙用ブレードや人工関節などの精密チタン合金部品の重要な表面処理です。加工精度に応じて荒研削、中仕上げ研削、仕上げ研削の3段階に分けられます。プロセスの品質を確保するために、プロセスは接続され、調整されています。

 

 

粗研削では大型砥石を採用し、大きな研削深さと送り速度で余分な材料を素早く除去し、加工効率を重視します。{0}

 

中仕上げ研削では、中細粒砥石を使用し、プロセス パラメータを下げて、荒研削によって生じた表面欠陥を修復します。-

仕上げ研削では、低速で浅い深さの精密加工を行うため、安定した表面粗さを制御できる-細粒砥石を選択します。-ハイエンド処理の場合、表面粗さは次のレベルに達することがあります。-Ra 1.6μm以下あるいはナノスケールの精度さえあります。

 

 

チタン合金は特殊な物理的および化学的特性を持っているため、研削が非常に困難になります。熱伝導率が鋼やアルミニウム合金に比べてはるかに低いため、研削熱が逃げにくく、極大温度は1500度に達することがあります。

 

高温では、チタン合金は空気中の酸素、窒素、水素を容易に吸着して脆くて硬い酸化物層を形成し、表面硬化、焼き付き、ワークピースの残留引張応力を引き起こし、部品の疲労性能と耐食性を低下させます。

 

1. 材料特性によって引き起こされる主要なプロセスの問題点

チタン合金は化学活性が高く、高い研削温度では砥石材に付着しやすいため、工具の接着そしてホイールの詰まりと悪循環に陥り、砥石の寿命が短くなり、加工コストも増加します。一方、弾性率が低く靭性が高いため、研削時に弾性変形が起こり、研削力が増大し、傷やビビリマークなどの欠陥が発生し、面粗さの安定性に影響を与えます。

 

 

業界は、高効率、高精度、環境に優しい開発に向けてチタン合金研削のアップグレードを促進するために、研磨剤、プロセス、および装置の共同改良を行ってきました。

 

従来の樹脂結合アルミナ材料は砥石には使用されず、代わりに立方晶窒化ホウ素 (CBN) やセラミック炭化ケイ素などの特殊な砥粒が使用されています。

• CBN砥石は硬度が高く、熱伝導率が良いため、通常の砥石に比べて5～10倍の寿命があります。
• セラミック砥石は気孔が大きく目詰まりしにくく、精密加工に適しています。
• さまざまな研磨剤には明確な役割分担があります。炭化ケイ素は粗研削に適し、アルミナは中仕上げ研削と仕上げ研削に適しており、ダイヤモンドはハイエンドの精密加工のニーズを満たすことができます。-

 

1. 研削パラメータの最適化の原則と実践

パラメータの最適化は次の原則に従います。-低速研削、高速送りと段階的制御による浅研削。砥石線速度を合理的に制限し、研削深さを厳密に制御し、送り速度を一致させ、仕上げ研削後期のスパークフリー研削と組み合わせることで、勾配加工モードが形成され、チタン合金の表面粗さを安定して制御できます。{1}Ra 1.6μm以下、品質と効率のバランスを保ちます。

 

2. 冷却技術の革新と応用

従来の冷却液は冷却効果が低く、ワークピースに応力腐食を引き起こしやすくなっています。現在、研削温度と砥石摩耗を低減するために、高圧冷却、オイルミスト冷却、低温冷風冷却、ナノ流体冷却などの新しい冷却プロセスが採用されています。-乾式粉砕により、液体-を使わないグリーン加工が実現します。これにより、チタン合金を効率的に粉砕し、表面を強化し、クーラント汚染やリサイクルの問題を回避できます。

 

瑞航グループは主に、製錬、鍛造、矯正、圧延、表面処理、試験工程を含む完全な産業チェーンでチタン製品を生産しています。私たちは、研究開発、生産、販売を一つの統合システムに統合する技術革新企業です。ご購入が必要な場合は、お気軽にメールでお問い合わせください。Sam.Rui@bjrh-titanium.com