チタン合金の加工が難しいのはなぜなのか、またどの工具が適しているのか？

チタンは同素体である。882°C以下では密充填六方晶のα構造を、882°C以上では体心立方晶のβ構造をとる。合金化により相転移温度や相のバランスが変化し、α、β、およびα-βチタン合金が生成される。.

加工に影響を与える特性

チタンの切断が難しい理由

• 切削変形係数は1に近い、あるいは1未満であり、これにより前縁に沿った切りくずの滑りが増大し、摩耗が加速される。.
• 切削温度が高いのは、工具と切りくずの接触領域が狭いため、熱がそこに集中するからです。同等の条件下では、Ti-6Al-4Vは45号炭素鋼の2倍以上の切削温度で加工可能です。.
• 主切削力は構造用鋼に比べて約20%低いものの、接触圧力は45号鋼の130～150%に達することがあり、これによりエッジ部に応力が集中する。.
• ガスの吸着および反応生成物により、硬く、脆く、不均一な表面層が形成され、これが疲労強度を低下させ、ノッチの発生、チッピング、およびフレーク化を促進する。.
• 高い親和性、温度、および圧力により、工具に深刻な付着や堆積物が生じます。.
• 剛性が低いと、ワークのたわみやスプリングバックが生じ、有効なクリアランス角が小さくなり、精度が低下します。.

工具材料の選定

一般的に選ばれる材料としては、コバルト、アルミニウム、またはバナジウムを含む高速度鋼、タングステン・コバルト超硬合金（場合によっては他の炭化物が少量添加されているものもある）、および厳選されたPVD/CVDコーティングを施した超硬合金が挙げられる。タングステン・チタン超硬合金や、多くのコーティング済みインサートは、一般的にこの用途には適していない。.

ダイヤモンドおよび多結晶立方晶窒化ホウ素（PCBN）製の工具は、仕上げ加工や超精密加工において優れた性能を発揮します。ダイヤモンドは最大約10,000 HVの硬度と優れた熱伝導性を備えていますが、適切な冷却と潤滑を行い、使用温度をおよそ700～800°C以下に抑える必要があります。 PCBNは硬度は低いものの、1,200°C以上の熱安定性とチタンに対する高い化学的不活性性を備えており、高温でのドライ切削に適しています。.