チタン合金線の引抜き加工に影響を与える要因

チタンおよびチタン合金線は、航空宇宙用ファスナー、3C製品、眼鏡フレーム、自動車部品、医療機器、溶接棒などの重要な分野で広く使用されています。一般的に、チタンおよびチタン合金線の直径が最終製品サイズより30-40%大きい場合は、冷間引抜加工を使用して寸法精度の高い線製品を得ます。

 

冷間引抜工程と最終製品の微細構造制御は、チタンおよびチタン合金線の性能に大きな影響を与えます。引抜温度と引抜速度の他に、線材の引抜性能に影響を与える主な要因には、原材料の品質、ダイパラメータ、潤滑条件、および引抜工程ルートが含まれます。

 

1. 原材料の品質

化学成分：主要な化学元素および不純物元素の含有量は許容範囲を超えてはなりません。水素（H）、酸素（O）、窒素（N）、鉄（Fe）、シリコン（Si）などの元素はチタンに大きな影響を与える可能性があります。たとえば、水素はチタン合金に水素脆化を引き起こす可能性があるため、製造時には厳格な管理が必要です。

表面品質: ワイヤ表面には、ひび割れ、折れ、傷、耳、剥離などの欠陥があってはなりません。ひび割れや折れなどの表面欠陥は、程度の差はあれ、原材料に現れることがあります。これらの欠陥により、金属の表面、表面下、または内部にひび割れが生じ、引抜き加工中にさらに進展して、強度が急激に低下したり、破損したりすることがあります。ひび割れとは異なり、折れは表面の酸化層に覆われていることが多く、引抜き加工中に残ることがあるため、簡単には検出されません。

 

2. 熱処理工程

冷間引抜加工中の熱処理工程は主に線材の焼鈍工程から成り、原料の前処理焼鈍、変形後の中間焼鈍、最終焼鈍工程が含まれます。前処理と中間焼鈍の目的は、加工硬化の影響を軽減し、延性を高め、可塑性を最適化して、材料を次の引抜加工工程に適したものにすることです。

 

3. ダイスを引く

金属引抜ダイスは、一般的に超硬合金（YK6、YK8）またはダイヤモンド材料で作られています。超硬合金はタングステンカーバイドとコバルトで構成されており、タングステンカーバイドは硬くて耐摩耗性があり、骨格材料として機能し、コバルトは合金の靭性を高めます。超硬合金ダイスは、さまざまな金属や合金線の引抜に広く使用されています。ダイヤモンドダイスは、硬度と耐摩耗性が高いですが、より高価で加工が難しいため、細線や極細線の引抜にのみ使用されます。

標準的な引抜ダイスは、ダイス穴の縦断面形状によって、円弧状ダイスと円錐状ダイスの 2 つの形式に分けられます。前者は主に細線に使用され、円錐状ダイスはチューブ、ロッド、粗線によく使用されます。引抜中の機能に応じて、ダイス穴は一般に入口コーン (供給ゾーン + 潤滑ゾーン)、作業コーン、サイジング ゾーン、出口コーンの 4 つのセクションに分けられます。

 

4. 描画プロセス

パスあたりの圧下率：チタン合金は常温での延性が低く、降伏強度が引張強度に近いため、降伏比が高くなります。金属材料を絞り加工する場合、断線を防ぐために、ダイスを出た後の材料の強度がダイス内の材料の降伏強度よりも高くなければなりません。したがって、絞り加工ではパスあたりの圧下率を盲目的に過度に追求することは避けるべきです。

総圧下率: チタン合金線の強度は総圧下率とともに増加します。これは主に、冷間変形量が増加すると金属粒子内で転位増殖が発生し、材料の塑性変形に対する抵抗が増加するためです。これにより加工硬化が起こり、ワイヤの破断力と引張強度が増加します。ただし、過度の加工硬化はワイヤの靭性、曲げ、ねじれの値を減らし、ひどい場合には脆くなり、曲げ性能が非常に低くなります。

 

引抜速度：引抜速度は金属加工生産工程における重要な要素であり、変形金属の性能に大きな影響を与えます。ひずみ速度とは、変形の変化率、または単位時間あたりの相対変位量を指します。チタン合金はひずみ速度に敏感であり、変形速度が異なると、その可塑性と変形性能に大きく影響します。同じ引抜条件では、引抜速度を上げると労働生産性が向上し、エネルギーを節約できますが、ワイヤの品質と引抜工程の滑らかさを確保する必要があります。