弊社では、単品での加工依頼が多い難削材の加工も手掛けています。これらの難削材は切削条件(回転数、送り速度、刃物形状、切込量、切削油)を把握することに経験値を要し、さらに同一の材料であってもロットにより材料の状態が異なることから。自動機による加工にはリスクを伴います。その点、弊社では汎用切削をメインとしており、豊かな経験と豊富な知識で加工を行います。
チタンの特徴
チタンは、実用金属の中でも、特に軽量かつ高強度な非常に錆びにくい金属です。耐熱性に優れることから不燃材料として使用可能で、鉄鋼や一部のステンレスのように低温で脆くなる低温脆化も起きません。人体への安全性も高いため、生体材料としての用途もあります。ただし、価格は高く、ステンレスの10倍以上となっています。
チタンは、鉄やステンレスと比べると、強度が同程度であるにも関わらず、比重が約60％程度です。そのため、チタンの比強度は、鉄やステンレスの約2倍と高く、軽量なアルミニウムと比べても約3倍です。また、チタンは、空気中で表面に酸化皮膜を形成します。その酸化皮膜の耐食性は、白金に次ぐほど高く、銀や銅よりも優れます。特に海水中では、白金に匹敵するほどの耐食性を発揮します。
加工性について、展延性が高いために塑性加工は比較的容易です。ただし、縦弾性係数がステンレスの約50％と低いため、スプリングバック量が大きくなります。溶接については、高温で酸素や窒素、炭酸ガスなどと激しく反応するため、不活性ガス雰囲気下での作業が必要です。切削性は、熱伝導率が小さい、他元素との反応性が高いなどの理由から、鉄鋼やステンレスなどとは異なるアプローチが必要となります。
チタンの用途
チタンの用途は、日用品や電子機器、自動車産業、建築・土木産業、医療産業、化学工業などと幅広く、航空宇宙産業や軍需産業にも欠かせない素材となっています。
比強度と耐食性に優れたチタンは、家具や厨房機器、家電製品の筐体など、身近な製品の素材としても有用です。軽量化による燃費の向上が期待できるため、自動車や航空機の材料としても多用されています。
生体親和性に優れるため、人工骨や歯科材料などの生体材料にも使用されています。他の金属に比べて、アレルギーが起こりにくいという特徴もあり、時計やメガネ、アクセサリーといった肌に触れる装飾品にも用いられます。
塩化物に対する耐性を持つため、船舶産業分野でも利用が広がっています。そのほか、海水淡水化装置や海底油田で使われる設備・機器などにも用途があります。海水への高い耐性と高強度・高靱性を活かす用途として、高い水圧が掛かる深海調査船や潜水艦などの材料にもなっています。
チタンの切削性
チタンは、「熱伝導率が小さい」、「ヤング率が低い」、「他元素との反応性が高い」という理由から、鉄鋼やステンレスなどとは異なる作業条件の下で切削加工を行わなくてはなりません。チタンの切削加工に対する専門性が必要となるため、難削材の一つに数えられることがあります。
チタンは、熱伝導率が小さいため、材料と工具の刃先が蓄熱しやすくなっています。また、高温のチタンは反応性が高いために材料と工具が癒着する「焼き付き」が生じやすく、焼き付きは工具損傷の原因となります。焼き付きは、工具と切り屑の間でも起こるため、切り屑を速やかに排出することが必要です。これらを防ぐには、適切な切削油の選定と供給が有効で、切削油は冷却性能が高いものを選び、切り屑が溜まらないように高圧で供給しましょう。
また、チタンは、ヤング率が低いためにたわみやすく、材料に掛かる力が大きいと歪みが生じてしまいます。特に薄物では、加工精度がバラツキやすく、寸法管理に充分な配慮が必要です。
チタンの切削加工には、安全上の問題点として、火災の危険性があります。酸化皮膜に覆われていないチタンは、高温状況下にあると酸素や窒素などと反応して発熱します。
そのため、切り屑を多量に溜めると、火花などで着火して燃え上がる恐れがあります。チタンは、水分や炭酸ガスとも反応するため、水や炭酸ガス消火器で消火してはなりません。そもそも発火しないように大量の切削油を供給して切り屑を排出し、火災に備えて乾燥した砂や粉末石灰石などを用意しておきましょう。
チタン加工なら日逓テクノ工業へ
チタンをはじめとした難削材の加工を行うためには、何と言ってもその材料に対する加工経験がどれくらいあるかが重要となります。日逓テクノ工業では、これまでに難削材の調達・加工・溶接・組立を数多く経験しています。
顧客からの図面に見慣れない材質の記載があった際に、当社のことを思い出していただければ幸いです。コストや納期が厳しい場合でもお気軽にご相談ください。
