チタン合金のドリル加工における急上昇する航空宇宙ブーム

2024年02月21日

チタン合金のドリル加工における急上昇する航空宇宙ブーム
 

 チタン合金のドリル加工における急上昇する航空宇宙ブーム 

 
 

チタン合金についておよびその一般的な用途


チタン合金は、チタンと他の化学元素の混合物から成る金属です。最も一般的な形態のチタン合金はTi-6Al-4Vです。この形態のチタン合金のモース硬度は約41HRCであり、他の金属合金と比較してそれほど硬くありません。この材料は軽量性、高強度、低密度、優れた耐蝕性、可鍛性の組み合わせを提供します。チタン合金は、薄いが非常に保護力のある表面酸化皮膜によって提供される広範囲の化学環境に対する卓越した耐性でも知られています。材料が加熱されると表面層の硬度が増加するため、酸素の吸収がその要因となります。

その軽量性、高強度、優れた耐蝕性、そして可鍛性を含む優れた材料特性から、チタン合金は航空機のタービン、エンジン部品、航空機の構造部品（翼や胴体）、航空宇宙用のファスナー、高性能自動車部品、自動車部品（ボディパネル、バルブ）、船舶用途など、多くの分野での選択肢となっています。航空宇宙への応用は、高強度、優れた疲労耐性、破壊靭性といった優れた材料特性により、チタン合金の主要な使用分野の一つとなっています。



 
 

チタン合金のドリル加工のヒントと一般的なツール


チタン合金は、低密度、優れた可鍛性、および硬化作用の特性からくる材料の曲げや表面硬化を防ぐために、適切に設定された加工プロセスが必要です。一般的に、ツールはできるだけ鋭利に保たれ、発生する熱やツールの摩耗を最小限に抑えるための工夫が必要です。ツールとワークピースの間に堅牢なセットアップを使用して、ワークピースが可鍛性の特性により曲がるのを防ぎます。また、適切な冷却装置を使用して発生する熱を下げることも強く勧められます。

チタン合金のドリル加工においては、特に深穴加工にはカーバイドドリルが最適です。適切な形状の鋭利なドリルを使用し、ドリルがチタン合金の表面を貫通しないようにすることも、成功するチタン合金のドリル加工にとって重要です。



 
 

チタン合金のドリル加工における難点

 

チタン合金のドリル加工 品質における課題


チタン合金の優れた可鍛性と作業硬化特性は、穴の壁の品質と穴の位置の精度に関する深刻な懸念を引き起こしています。切削（ドリル）力が適切に制御されていない場合、ワークピースはその可鍛性の特性により変位する可能性があります。硬化した表面と絡まったチップは、ワークピースの品質と位置の精度に深刻な損害を与えます。アスペクト比（穴の深さと直径の比率）が高い場合、品質を維持することはさらに困難になります。


 

チタン合金のドリル加工 ツール寿命における課題


チタン合金が加熱されるときの作業硬化特性は、この材料のドリル加工を非常に難しくしています。チタン合金の表面にある保護酸化層とともに、ドリルは簡単に鈍化し、ツールの破損のリスクが生じる可能性があります。ドリル加工プロセスで発生する絡まったチップと共に、ワークピースの品質だけでなく、ツールの寿命も壊滅的に安定しません。主な課題は、ドリル加工プロセスでの切削（ドリル）力を制御することにもあります。



 
 

HITの チタン合金のドリル加工 における成果


HITの超音波支援加工技術は、工具の回転に高周波振動を縦方向に重ね合わせ、毎秒2万回以上の微小振動を生成します。このメカニズムは切削力を削減し、チップの取り外しプロセスを容易にします。

切削力の削減は、工具とワークピースの間の摩擦を減少させるだけでなく、送り速度を向上させることも可能にします。このメカニズムは、高圧（70バール）のスピンドル冷却液（CTS）機能と共に、加工プロセス中に発生する熱を低減させます。これにより、ワークピースの品質とツール寿命の安定性が大幅に向上し、多くの加工時間が節約されます。

チップの取り外しプロセスの容易化は、過剰な量のチップによって引き起こされる工具とワークピースの両方における摩擦を減少させます。HITの超音波高周波微振動により、チップは簡単に砕けやすく、絡まったチップの発生が少なくなります。これは、ワークピースの品質とツール寿命の安定性にとって非常に利益があります。

超音波支援加工技術による チタン合金のドリル加工 では、切削力の削減とチップの取り外しプロセスの向上が、ワークピースの品質とツール寿命の安定性をより良くコントロールできます。

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