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チタンの加工はとても難しいとされています。それは、硬度が高い、ヤング率が低いなどのチタンの特性が大きく関係しているためで、これらの性質をしっかりと理解しておかなければいけません。

 

この記事では、チタンの加工が難しい理由を4つ解説します。また、加工方法ごとにポイントを紹介しますので、チタン製品を作る際の参考に活用してください。

 

 

チタンの加工が難しい4つの理由

 

チタンの加工は、以下4つの性質を考慮しなければいけません。順に解説します。

 

 

 

強度が高く工具が痛みやすい

 

チタンは合金化するととても強度が高くなる金属です。例えば、ステンレスの比強度は75程度ですが、チタン合金だと220を超えます。

そのため、切削すると工具の摩耗が速くなり、工具が欠けたり製品の精度が落ちる可能性が高いです。

 

 

熱伝導率が低く熱がこもりやすい

 

熱伝導率とは、金属の熱の伝わりやすさです。チタンは熱が伝わりにくいため、加工中に熱がこもり、工具に影響を及ぼします。

工具先端の温度が高まると、摩擦抵抗が大きくなります。その結果、劣化して製品の質が落ちてしまうのです。

 

 

ヤング率が小さくたわみやすい

 

ヤング率は、金属の硬さや変形しやすさを表すものです。チタンはヤング率が小さいので、切削加工する際にたわみやすくなります。

そのため、たわみと元に戻る動きが連続して振動となり、表面が「びびりマーク」と呼ばれるうろこ状の痕になりやすいです。

 

 

化学的に活性で反応しやすい

 

チタンは酸素や他の金属と反応しやすいです。例えば、溶接をすると酸化しやすくなり、非常に硬くなって脆くなります。

また、削りかすが酸素に触れると、化学反応を起こして火災が起こるケースもあり、取り扱いにはとても注意しなくてはいけません。

 

 

チタン5つの加工方法とポイント

 

チタンを加工する上で行われる主な方法は次の5つです。

 

 

これらそれぞれに、チタンの特性が影響して加工を難しくしています。具体的な理由を方法ごとに紹介します。

 

 

切削加工

 

金属の表面を削り、外径を整える作業が切削です。チタンの強度と熱伝導率が影響し、削る際に工具に負担がかかります。また、たわみによってびびりが起こるので、切削は非常に難しいです。

 

対策としては、切削の速度を遅くして、できるだけ熱が高まらないようにすること。切削油を使い、抵抗を少なくするのも有効な方法です。

詳しくは次の記事にまとめましたので、そちらをご覧ください。

≫チタンの切削加工について｜旋盤・フライス加工を行う際のポイント

 

 

切断加工

 

ディスクグラインダーやハンドソーを使えば、個人でも金属の切断はできます。しかし、チタンは強度が高いため、工具の摩耗は早まり、切断面が痛みやすいです。

 

また、化学反応しやすいため、カット中の火花が原因で火災が起きる可能性も。そのため、レーザー加工のように、金属に接触せずに切断できる方法が適しています。

≫チタンの切断方法｜加工時に気をつけるべき2つの注意点

 

 

曲げ加工

 

ヤング率が小さいためしなりやすく、スプリングバックと呼ばれる現象が生じやすいです。スプリングバックとは、曲げても元に戻ってしまう性質。これを考慮して、予定より深く曲げることが大切です。

 

合わせて、チタンは塑性異方性が大きい特徴もあります。これは、方向によって曲げやすさが異なる、という性質なので、変形しやすい向きを意識して加工し始めることがポイントです。

≫チタンの曲げ加工を行う際の3つのポイント

 

 

穴あけ加工

 

穴を開ける作業は、切削と同じく金属を削って行います。そのため、強度や熱伝導率の影響が大きく、チタンは穴あけがとても難しいです。

 

ドリルを使う場合は、できるだけ回転は遅くして熱が上がらないようにします。速いと振動でびびりが起きるので、その点も考慮することが大切です。

≫​​チタンの穴あけ加工が難しい理由｜ドリルで穴開けする際の3つのポイント

 

 

溶接

 

チタンは溶け始める温度がとても高い金属です（約1,700℃）。ですが、そこまで温度を上げると、周りの酸素と反応し始めて非常に硬くなります。その結果、脆くなって質が下がってしまうのです。

 

そのため、溶接中は大気に触れさせないことがポイント。ティグ溶接のシールドガスで、酸素を遮断すると防げます。

≫チタンの溶接方法｜難しいとされる理由と大阪・九条工場の施工事例

 

 

 

チタン加工の製品事例

 

株式会社新進は、大阪・九条町の300人以上の職人と提携し、金属加工のコーディネートをしています。チタンの加工も行っていますので、製品の事例を一部紹介します。

 

▲旋盤や穴あけ加工など複数の工程も可能

 

▲スクリュー管の加工事例

 

▲細かな要望に合わせた旋盤加工も可能

 

以上です。新進では、小ロットや個人でもご相談をお受け付けしています。チタンの加工でお困りであれば、以下のページよりお気軽にお問い合わせください。

≫お問い合わせはこちらをクリック

 

 

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• 大阪・新進のチタン加工実績｜製作の流れとご依頼の方法について