Gr5チタン合金の研削プロセスは何ですか?

Gr5チタン合金Ti-6Al-4V としても知られる、最も人気のあるチタン合金の 1 つです。その独特の物理的および機械的特性により、その研削プロセスは製造業界における技術的な課題となっています。

 

 

1.機械的特性の利点

Gr5 チタン合金は、密度 4.42g/cm3 の高い比強度を備えています。室温での引張強さは895MPa以上、降伏強さは830MPa以上であり、靱性、耐疲労性に優れています。 -200度から500度の温度範囲で安定した性能を維持します。弾性率が高いため、精密研削が困難になります。過酷な作業条件に適しています。

 

2.化学的および物理的性質

Gr5チタン合金は、表面に緻密な酸化皮膜を形成し、耐食性や生体適合性に優れているため、医療用インプラントに適しています。ただし、300 度を超えると反応して脆い化合物を形成する傾向があります。熱伝導率が高いため、研削中に熱が蓄積します。 -非磁性であり、焼きなまし状態での硬度は 350HB 以下であり、加工中の変形抵抗が高く、切りくずが発生しにくいのが特徴です。

 

 

1. 研削温度が高すぎると表面損傷が発生しやすい

Gr5 チタン合金の研削中、熱の 90% 以上が表面 0.1 mm 以内に集中し、研削ゾーンの温度は 1500 度に達することがあります。これにより、表面焼けが発生し、TiO2/TiN 層が形成され、熱応力亀裂が誘発され、疲労寿命が大幅に低下する可能性があります。航空宇宙部品の場合、5～10μmの酸化脆化層があると疲労寿命が50%以上低下します。

 

2.化学活性が高いとホイールの摩耗や詰まりが悪化する

高温では、Gr5 チタン合金は砥石の砥粒中の Al、Si、C などの元素と反応します。砥粒の拡散摩耗が生じます。研削チップがホイールに付着して詰まり、自動研磨能力が失われ、研削力が増大して精度が低下します。-通常の白いコランダム砥石が最も影響を受け、急速な摩耗と研削比の大幅な低下が見られます。

 

3.加工精度に影響を与える弾性変形

Gr5チタン合金は弾性率が低いため、研削時に弾性膨れやスプリングバックが発生しやすく、実研削深さが不足します。一方で、振動ビビリマークが発生し、表面精度や形状精度に影響を与えます。薄肉で複雑な曲面のワークピースの変形はさらに大きくなり、寸法の偏差が発生しやすくなります。-

 

4. 切りくず処理の難しさ

研削チップは層状で押し出されたひび割れがあり、形状が不規則でサイズが大きいです。{0}砥石の目詰まりを起こし、研削力や摩擦熱が増大し、さらに砥石の摩耗やワークの損傷を悪化させる悪循環に陥ります。

 

 

1. 砥石の選択

微結晶コランダムホイール：高温耐性と耐摩耗性があり、1500度でも安定した性能を維持します。化学的摩耗を軽減でき、耐用年数と研削効率は白いコランダムホイールよりもはるかに優れています。

-細粒CBNホイール: 切削抵抗と研削温度を下げることができます。多孔質構造により、切りくずの除去と冷却が容易になります。ホイールは 4 時間ごとにダイヤモンドペンでドレッシングを行い、鈍い砥粒や付着した切りくずを取り除き、切れ味を保ちます。

 

2. 研削パラメータの最適化

コアパラメータ要件: 粉砕ゾーンの温度は次のとおりである必要があります。<300℃ .

ホイール線速度: 18-22m/s。摩擦熱を50%以上削減できます。線速度が 10% 低下するごとに、温度は約 20% 低下します。

シングル研削深さ：0.01-0.015mm、マルチパス加工を採用。 5mm の許容差は 500 回のパスで 250 度以下に制御できます。

送り速度: 5-6m/分。実験に最適な組み合わせ: 27m/s 線速度 + 0.01mm 切込み深さ + 12m/min 送り速度、効率と品質のバランスを達成します。

 

3. 冷却システムのアップグレード

低温オイルミスト冷却: -10 度の航空灯油 + 圧縮空気。 2mm のノズルが 5 ～ 8mm の距離から研削ゾーンに直接スプレーし、温度を下げ、工具の燃焼率を 25% から 8% に下げます。また、酸素を隔離して表面を保護することもできます。

Liquid Nitrogen Auxiliary Cooling: Only suitable for workpieces with a wall thickness >10mm。 45 度のノズルから -196 度の液体窒素を 10L/h の速度で噴射し、研削温度を下げ、工具の焼けを完全に防ぎます。

注: 高温の場所に冷水を直接噴霧することによって引き起こされる熱衝撃亀裂を避けるために、ノズルの位置を最適化して正確に冷却してください。-

表面。

 

 

 

Ruihang Group は、Gr5、Gr7、CP Ti、Gr23 などのさまざまなグレードをカバーする、高品位のチタンおよびチタン製品の製造を専門としています。詳細については、以下までお問い合わせください。{0}Sam.Rui@bjrh-titanium.com