1956年、マクゲベレンは焼鈍状態の違いに基づいてチタン合金を厳密に区別し、主にα、β、α+βの3つのカテゴリと、他の3種類のチタン合金に分けて、異なるタイプを描写しました。...
1 チタン合金の分類
1956年、マクゲベレンは焼鈍状態の違いに基づいてチタン合金を厳密に区別し、主にα、β、α+βの3つのカテゴリと、他の3種類のチタン合金に分けて、異なるタイプを描写しました。
TC4(Ti-6Al-4V)は、α+β相構造に属し、これは最大量のチタン合金であり、最も完全な性能データを有するチタン合金である。アルミニウムとバナジウムはTC4(Ti-6Al-4V)に含まれる主な合金元素です。アルミニウムはアルファ安定化元素であり、バナジウムはベータ安定化元素である。
2 加工技術の特徴
TC4チタン合金は加工が非常に困難です。チタンおよびチタン合金の包括的なプロセスは、結晶構造、物理的特性および化学的特性の点で、鋼、アルミニウム合金および多くの重金属とは大きく異なる。次の3つの要因は、チタン合金が加工する硬質金属であることを示しています。
(1)その化学組成の不安定性のため。TC4チタン合金は、熱変形下で酸素および窒素と化学的に反応し、さらにはいくつかの酸素含有ガスと化学的に反応し、その反応は、ワークピースの表面に付着した酸化物表皮を生成する。温度が高いと900°Cに達する 上記の場合、ワークピースの表面に付着した酸化物スケールがスケールを生成するため、酸素および窒素元素が金属に浸透して拡散しやすくなり、最終的に表面ゲッタリング層が形成される。より高い硬度と低い可塑性がこのゲッター層の特徴です。
(2)金属組織におけるセメンタイトの性能は錯体Fe-C化合物に属し、ビッカース硬度は最高でHV1100に達することができ、衝撃靭性はほとんどない。
(3)熱伝導率が高くない:チタン合金の熱伝導率をアルミニウム合金などの他の合金と比較すると、アルミニウム合金の約1/15、鋼の約1/5にすぎません。チタン合金の熱伝導率および熱伝導率は、アルミニウム合金および鋼の熱伝導率よりもはるかに低い。それらはアルミニウム合金の約1/15、鋼鉄の約2/7にすぎません。一部のチタン合金部品の表面処理品質への影響は比較的大きい。
3 研削特性
チタン合金は、高強度、良好な熱安定性、高温強度、高化学活性、低熱伝導率、低弾性率などの材料特性を有するため、研削が非常に困難であり、加工が最も困難な材料の1つである。このように、チタン合金の研削性能が非常に劣るため、その促進や適用範囲が非常に限定され、研削加工にかかる問題などがある。
TC4チタン合金の主な研削特性は次のとおりです。
(1)砥石の接合問題が深刻である。砥石の表面にはチタン合金が付着しており、接合面は煙のようです。主な理由は、研磨プロセス中に付着材料が脱落し、研磨粒子が壊れて脱落し、最終的に砥石車に深刻な損傷を与えることです。
(2)研削力が大きく、研削温度が高い。単粒研削試験では、チタン合金を研削する際に、摺動プロセスが大きな割合を占め、砥粒とワークピースとの接触時間が非常に短く、激しい摩擦と激しい弾性および塑性変形が生じ、チタン合金が切りくずに粉砕され、多くの研削熱が発生することが判明した。このとき、研削温度は約1500°Cまで達することができる。
(3)研削は、主に複雑な変形のためにカスケードチップを生成する。白いコランダム砥石(WA60KV)で45鋼を研削すると、バンド状の切りくずがほとんど形成され、緑色の炭化ケイ素砥石(GC46KV)でチタン合金を研削するときに積層押出切りくずが主に形成されます。
(4)高温条件下では、TC4チタン合金の化学活性は非常に活性であり、空気中の酸素、窒素、水素および他の元素と激しく反応して、二酸化チタン、窒化チタン、水素化チタンなどの脆い硬質材料を形成しやすい。TC4の可塑性の低下をもたらす変成層。
(5)チタン合金の研削工程では、主にワークに導入された研削熱が輸出しにくく、ワークピースを変形させ、燃焼させ、さらには亀裂を引き起こすことさえあるため、解決が困難な問題の影響を受けます。粗さの程度はさまざまです。
4. 研削技術の革新
4.1 研削火傷および亀裂に対処するための抑制措置
砥石車を使用してTC4チタン合金を処理する場合、いくつかの問題があります。より深刻なのは接着現象です。高速のため、研削力と温度が比較的高く、表面を燃やして亀裂を引き起こします。Ren Jingxinらは、加工中の火傷や亀裂の現象を減らすためにいくつかの実験的研究を行っている。彼らは、コランダム砥石の代わりに炭化ケイ素やセリウム炭化ケイ素砥石など、より柔らかい砥石を使用することができ、コランダム砥石が使用されると感じています。樹脂接合、前者はセラミック接合を使用する。そして、加工パラメータは、例えば、砥石車の速度が速すぎてはならず、実験分析が毎秒20メートルを超えてはならない、研削深さが多すぎてはならず、0.02mm以下でなければならず、ワークピースの移動速度も必要である。 約12〜16分以内に、研削液は熱をうまく放散するだけでなく、結合の発生を効果的に抑制することができる潤滑効果を強調しなければならない。乾式研削の場合、潤滑剤を固体潤滑剤で浸すことができる。浸透砥石車。
4.2 チタン合金研削における砥石固着現象とその抑制対策
チタン合金の研削プロセスにおける高い研削温度および大きな法線力のために、研削ゾーンのチタン合金に激しい塑性変形が生じ、研磨剤と金属との間の物理的接触が起こる。または化学吸着は結合効果をもたらす。研磨粒子への粉砕される金属の移動は、せん断力の影響によって引き起こされ、これが砥石車の接合につながる。最後に、砥粒が壊れる。研削力が砥粒同士の接合力を超えると、砥粒と接合部が砥石から剥離する。
4.3 高速・高効率研削
一部の学者は、湖南大学の国立高効率研削工学技術研究センターによって設計および製造された超高速研削機でTC4チタン合金材料の高速および高効率研削を行っている。本研究では、粉砕量による単位面積当たりの研削力と比研削エネルギーの影響則を解析した。砥石車の線速対数が増加すると、単位面積当たりの研削力は大幅に低下するが、テーブル速度vwと研削深さapが増加すると、単位面積当たりの研削力が増加する。砥石線速度 vs が増加すると、比研削エネルギーは増加するが、テーブル速度 vw および研削深さ ap が増加すると、比研削エネルギーは減少する。
