チタン押出の分析: メタルフローに影響を与える重要な要素

熱間押出は重要な役割を果たします。チタン素材処理。ただし、チタンおよびチタン合金の独特の物理化学的特性により、このプロセスはアルミニウム合金、銅合金、さらには鋼のプロセスよりもはるかに複雑になります。メタルフローの均一性は押出製品の品質に直接影響します。今日は、チタン材料の押出時の金属の流れに影響を与える主な要因を詳しく掘り下げていきます。

 

 

チタン本来の特性から生じる課題

 

チタンロッドとチタン合金ビレットは熱伝導率が低いため、熱間押出時に大きな課題となります。押出バレルの温度が摂氏 400 度に達すると、ビレットの表面と内層の温度差が摂氏 200 ～ 250 度に達することがあります。ガス吸収強化の効果と相まって、ビレットの表面と中心部では金属の強度や塑性が大きく異なり、押出時の変形が極めて不均一になります。これにより、表面層に実質的な追加の引張応力が発生し、これが押出製品の表面に亀裂や亀裂が発生する根本原因となります。

 

さらに、チタン材料は 980 度および 1030 度で鉄-またはニッケル- ベースの合金金型材料と可融共晶を形成し、金型の激しい摩耗を引き起こします。したがって、現在、チタン合金棒の押出には潤滑剤が必要です。

 

メタルフローに影響を与える中心的要因

 

押出法

異なる押出方法は金属の流れの均一性に大きく影響します。

逆押出は、金属と押出シリンダーの間の摩擦の方向と程度を変更し、金属の流れに対する摩擦抵抗を軽減し、よりスムーズな流れを可能にするため、前方押出よりも優れています。

冷間押出は、熱間押出よりも均一な金属の流れをもたらします。冷間押出中、金属は冷たい状態にあり、高い変形抵抗を持ちながら安定した内部結晶粒構造を持ち、さまざまな部品にわたって比較的均一な変形をもたらします。熱間押出中は金属が高温になるため変形抵抗は低下しますが、温度分布が不均一であると不均一な流れが発生しやすくなります。

 

潤滑された押出成形は、潤滑されていない押出成形よりも優れています。潤滑剤は金属と金型の間に潤滑膜を形成し、摩擦と抵抗を軽減し、金属の流れをより均一にします。したがって、押出法は主に摩擦条件を変更することで金属の流れに影響を与えます。

 

押出速度

押出速度を上げるとメタルフローの不均一性が悪化します。これは、速度が速すぎると金属が完全に変形して流れを調整できなくなり、内部応力の分布が不均一になるためです。たとえば、高速押出成形では、押出シリンダーの内壁付近の金属は摩擦が大きいためゆっくりと流れますが、中央の金属は速く流れ、大きな差が生じます。

 

押出温度

重要な要因として、押出温度の上昇によりビレットの変形抵抗が減少しますが、不均一な金属の流れが悪化します。押出シリンダーやダイスの温度が低すぎると外層と内層の温度差が大きくなり、不均一な流れがさらに悪化します。金属の可塑性と強度は温度によって異なるため、高温領域では優れた可塑性とより速い流れが示されますが、低温領域ではその逆の結果が得られます。-さらに、金属の熱伝導率が高いほど、ビレット端面の温度分布が均一になり、金属の流れがより均一になります。

 

金属の強度

同じ条件下で、金属強度が高いほど、より均一な流れが得られます。高強度金属は、内部粒子の結合が強く、応力の伝達が良好で、さまざまな部品間で調整された変形が可能です。 -強度の低い金属は、粒子の結合が弱いため、局所的に不均一な変形が発生しやすいです。

 

ダイアングル

ダイス角度（ダイス端面と中心軸との間の角度）は、金属の流動性に大きな影響を与えます。ダイ角が大きくなると、金属の流れがより不均一になります。これは、ダイ角度が大きいと、金属がダイを通過するときに抵抗分布が不均一になるためです。ダイの内壁近くの金属はより大きな抵抗を受け、よりゆっくりと流れますが、中心ではその逆になります。ただし、押出に多穴ダイを使用する場合、ダイの穴が合理的に配置されていれば、各穴内の金属の流れがより均一になり、全体の流れが改善されます。

 

変形度

変形度が過剰でも不十分でも、金属の流れが不均一になります。変形度が小さすぎると、金属の内部応力が低く十分な流動が得られず、局部的に無変形または変形不足が発生しやすい。変形度が大きすぎると内部応力が高くなりすぎ、金属にクラックが入るなどの欠陥が発生します。さらに、変形ゾーン近くの金属は、遠く離れた金属よりも速く流れます。