チタンの加工が難しいとされる理由

チタンの加工について

チタンは、軽くて強度が高く、耐熱性や耐食性に優れているため、需要が高まっている工業材料です。しかし、これらの優れた特性ゆえに、チタンの加工は難しいとされています。加工が難しいチタンだからこそ、その特性に適した加工方法を選ぶことが重要です。代表的な加工方法には、切断、曲げ、溶接、切削などがあります。

チタンの加工が難しいとされる理由

変形抵抗が大きい

チタンは、変形抵抗が大きいため、加工の際に熱が発生しやすいです。
さらに、加工熱が融着することで、硬くてもろいチタン化合物の形成の原因になります。

熱伝導が低い

熱伝導が低いチタンは、切削加工する際に熱が逃げず、工具と加工材に熱が蓄積してしまいます。そのため、工具との摩擦が大きくなるのです。

全属活性が高い

化学的な活性が強いチタンは、他の金属との親和力も強いです。
そのため、チタンと工具の加工熱が、合金の生成や融着の原因になります。

ヤング率が小さい

チタンは、ヤング率の小ささから、切削加工した際に加工剤が大きく変形しやすくなります。中でも、薄いチタンの加工をする場合は、ビビりが生じたり、加工の精度が低下したりするので細心の注意が必要です。

チタンの加工方法

切断

チタンの切断加工には主に「レーザー加工」と「ワイヤーカット加工」があります。レーザー加工は、レーザーの光を集めて照射し、その熱で金属を溶かして切断します。一方、ワイヤーカット加工は、材料と電極の間に電圧をかけて放電させ、その熱で材料を溶かして加工します。チタンは硬度が高いため、非接触のレーザー加工が多く用いられますが、レーザーの反射により機械が損傷するリスクがあるため、細心の注意が必要です。

曲げ

チタンの曲げ加工には、「プレス加工」や「密着曲げ」が用いられます。チタンは弾性が高いため、圧力を加えて曲げる際には、圧力の調整を細かく行う必要があります。金属板の加工では、内側の半径を板の厚さの2倍以上に曲げることが可能です。

溶接

チタン加工の中で最も難しいのが溶接加工です。一般的には「TIG溶接」が多く使われますが、「MIG溶接」や「電子ビーム溶接」も用いられます。チタンは活性金属のため、低温でも酸素や水素と反応しやすく、脆くなります。そのため、溶接部分はシールドガスを使って大気から遮断する必要があります。

切削

チタンの切削加工には「マシニングセンタ」や「汎用フライス加工」、「ドリル加工」などがあります。チタンは熱伝導率が低く、切削時に工具が蓄熱しやすいため、工具の寿命が短くなりがちです。また、摩耗に対する耐性が低く、焼き付きが起こることもあります。これらを踏まえ、チタンの切削加工には専用の工具が必要です。

純チタンとチタン合金

チタンは、大きく分けて2種類あります。純チタンは純度の高いチタンで、名前に「純」とありますが、わずかに他の成分も含まれています。日本国内で多く使われており、チタン合金よりも価格が安く、加工しやすいのが特徴です。一方、チタン合金はニッケルやアルミニウムなどを混ぜて作られたチタンです。これにより、純チタンより耐食性や強度が向上しますが、価格が高く、製法や加工が難しいという特徴もあります。

チタンの特徴を理解して加工方法を選択しよう

チタンの特徴を理解することで、最適な加工方法を選ぶことができます。チタンの加工を検討している業者の方々は、ぜひ参考にしてください。TECH-JOURNEYでは、チタン丸棒や線の製造・加工を専門とし、お客様のご要望に応じた材料の提案から製品の提供まで行っています。少量の販売にも対応しております。チタンの加工に関することなら、まずはお気軽にお問い合わせください。