チタンワイヤー

チタンは銀白色の金属で、多くの優れた特性を持っています。例えば、チタンの密度は4.54g/cm3で、鋼鉄より43%軽いですが、その機械的強度は鋼鉄と同等です。また、チタンは高温に強く、融点は1942Kで、鋼鉄より500K近く高くなっています。近年、チタンの研究が継続的に進められ、日常生活の中でチタン製の製品がますます増えており、チタンワイヤーもその1つです。

チタンワイヤーの種類
チタンとチタン合金の異なる特性に応じて、異なる要件のチタン線を製造できます。一般的には、純チタン線、チタン合金線、純チタンガラス線、チタン直線、チタン溶接線、チタン吊り線、チタンコイル線、チタン光沢線、医療用チタン線、チタンニッケル合金線などに分類されます。

チタンワイヤーの種類によって用途が異なります。例えば、純チタンメガネワイヤーは主にメガネホルダーの製造に使用され、チタン吊り下げワイヤーは重りを吊るすために使用され、チタンニッケル合金ワイヤーは形状記憶合金材料としてよく使用されます。

チタンワイヤーの用途
チタンワイヤーはチタンとチタン合金の利点も完璧に継承しており、優れた耐腐食性、高い比強度、非磁性、高い生体適合性、超音波に対する低いインピーダンス、優れた形状記憶機能など、一連の優れた特性を備えています。

そのため、チタンおよびチタン合金ワイヤーは、軍事産業、眼鏡、イヤリング、帽子、電気メッキハンガー、溶接ワイヤー、航空宇宙、石油化学、医療および健康、自動車、建設、スポーツおよびレジャー製品など、多くの分野で広く使用されています。

また近年、チタン線産業の継続的な発展により、チタン線の種類はますます多様化し、高性能な工業用品や消費財にチタン線がますます広く使用されるようになりました。

現在、チタンおよびチタン合金線の80％以上が、各種チタン機器の溶接、パイプの溶接、航空機ジェットエンジンのタービンディスクやブレードの補修溶接、ケーシングの溶接などの溶接線として使用されています。

チタンワイヤーは耐食性に優れているため、化学、製薬、製紙などの業界で広く使用されており、海水フィルター、浄水フィルター、化学薬品フィルターなどのメッシュにすることができます。

チタンおよびチタン合金のワイヤーは、全体的な性能が優れているため、ファスナー、荷重支持部材、スプリングなどの製造にも使用されます。

医療・健康業界では、優れた生体適合性により、チタンおよびチタン合金ワイヤが医療機器や頭蓋骨固定具などの製造に使用されています。

チタンニッケル合金線などの形状記憶機能を持つチタン合金線は、衛星アンテナ、衣類の肩パッド、女性用ブラジャー、眼鏡のフレームの製造に使用されています。

電気めっきおよび水処理業界では、チタンおよびチタン合金ワイヤがさまざまな電極の製造に使用されています。

チタン製品を複雑な形状に加工することは、多くの加工業者にとって日常的な作業です。これらの工場では、チタンは複雑な加工技術を必要とする特殊な材料ではないことをずっと以前から認識していました。この記事では、チタンの良好な溶接部の作成と効果的な熱処理について説明します。

チタンと鋼またはニッケル基合金との間の重要な違いを認識する必要があります。これらは次のとおりです。
• チタンの密度が低い。
• チタンの弾性係数が低い。
• チタンの融点が高い。
• チタンの延性が低い。
• チタンは焼き付きやすい性質があります。
• 溶接中の汚染に対するチタンの敏感性。

これらの違いを補正することで、ステンレス鋼やニッケルベースの合金と同様の技術を使用してチタンを製造できるようになります。この記事では、チタンの製造に使用される一般的な操作について説明します。

作業エリアアンカー
チタンの加工には清潔さへの配慮が必要です。複数の金属を扱う工場では、チタン専用のエリアを隔離することが珍しくありません。チタン専用のエリアには、金属の内部や表面に侵入する可能性のある空気の流れ、湿気、ほこり、グリース、その他の汚染物質がないようにする必要があります。

溶接チタンアンカー
チタンおよびほとんどのチタン合金は、いくつかの溶接プロセスを使用して簡単に溶接できます。適切に行われた溶接は、溶接された状態で延性があり、ほとんどの環境で母材と同等の耐腐食性があります。一方、溶接が不十分な場合は脆くなり、母材に比べて耐腐食性が低くなる可能性があります。

チタンの溶接に使用される技術と装置は、ステンレス鋼やニッケル基合金などの他の高性能材料に必要なものと似ています。ただし、チタンはこれらの材料よりも清潔さや補助不活性ガスシールドの使用に細心の注意を払う必要があります。溶融チタン溶接金属は、空気による汚染から完全に保護する必要があります。また、高温の熱影響部とチタン溶接のルート側は、温度が 800 度 F (427 度 ) 未満に下がるまでシールドする必要があります。

チタンは、空気、湿気、グリース、汚れ、耐火物、および他のほとんどの金属と容易に反応して、脆い化合物を形成します。チタンとガスおよびフラックスの反応により、ガス溶接、シールドメタルアーク、フラックス入りアーク、サブマージアーク溶接などの一般的な溶接プロセスは適さなくなります。同様に、チタンは他のほとんどの金属と脆い化合物を形成するため、ほとんどの異種金属にチタンを溶接することは不可能です。ただし、チタンはジルコニウム、タンタル、およびニオブと溶接できます。

こうした予防措置にもかかわらず、多くの加工業者は日常的に、そして経済的にチタンを溶接しており、他の多くの高性能材料と同等の速度で健全で延性のある溶接を行っています。商業的に純粋なグレードのチタンを溶接する重要な利点の 1 つは、99% を超える純度のチタンであるため、偏析の心配がないことです。商業的に純粋なグレードの溶接ワイヤやロッドについても同様です。

溶接プロセスアンカー
チタンとその合金は、ガス タングステン アーク (GTA または TIG) 溶接法とガス メタル アーク (GMA または MIG) 溶接法で最もよく使用されます。抵抗溶接、プラズマ アーク溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接も、限られた範囲でチタンに使用されます。これらのプロセスはすべて、特定の状況で利点を提供します。ただし、以下の説明は主に GTA 溶接と GMA 溶接についてです。説明されている原則の多くは、すべてのプロセスに適用できます。

溶接の種類: ガスタングステンアーク (GTA) とガスメタルアーク (GMA)
GTA プロセスは、厚さ約 1/8- インチまでのチタン ベース シートにフィラー メタルを使用せずに突合せ接合を行うために使用できます。より重いセクションでは、通常、フィラー メタルと溝付き接合を使用する必要があります。GTA または GMA 溶接プロセスのいずれかを使用できますが、約 1/2 インチを超えるセクションの場合は GMA 溶接の方が経済的です。GTA プロセスを使用する場合は、タングステン電極が溶融池に接触しないように注意して、タングステンのピックアップを防ぐ必要があります。

電源アンカー
チタンの GTA 溶接には、DC ストレート極性 (DCSP) に接続された従来の電源が使用されます。チタンの GMA 溶接には、逆極性 (DCRP) が使用されます。リモート制御の接触器を使用すると、冷却中の溶接金属からトーチを外すことなくアークを切断できるため、不活性ガスのシールドを維持できます。足踏み式の電流および接触器制御、高周波アーク始動、シールド ガス タイマーも、望ましい機能です。

溶接トーチアンカー
チタンの GTA 溶接には、3/4- インチのセラミック カップとガス レンズを備えた水冷式溶接トーチが推奨されます。GMA 溶接には 1 インチのカップが必要になる場合があります。チタンの GTA 溶接には、トリア入りタングステン電極 (通常 2% のトリア) が推奨されます。尖った電極 (先端が鈍い) は、アーク特性の制御に役立ちます。必要な電流を流すことができる最小直径の電極を使用する必要があります。

不活性ガスシールドアンカー
空気による汚染を防ぐために、チタン溶接部を約 800 度 F (427 度 ) まで冷却する際、および溶融溶接パドルに対して保護を施す必要があります。GTA および GMA 溶接中は、必要な保護を提供するために、露点が -50 度 F (-46 度 ) 以下の溶接グレードのアルゴンまたはヘリウム シールド ガスが使用されます。次の用途には、別のガス供給が必要です。
• 溶融溶接パドルの一次シールド。
• 冷却溶接堆積物および関連する熱影響部の二次シールド。
• 溶接部の裏側および関連する熱影響部のバックアップシールド。