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チタン加工のコストダウンのポイント

チタン加工のコストが高くなる理由

まずチタン加工のコストが高くなる理由について詳しく説明します。
チタンは一般的な加工方法である
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が難しく、特殊な設備が必要になるため加工コストが高くなってしまいます。
それぞれの加工が難しい理由を説明します。
 

切削加工

チタンを工具で切った際に、チタンの削りカスが工具に付着しやすいため、加工精度が落ちてしまいます。そのため粗加工と仕上げ加工を行う必要があるため手間も時間もかかり、加工コストが高くなってしまいます。
 

プレス加工

チタンは工具でプレスすることにより加工硬化が発生してしまい、ひずみや割れが発生し、加工精度が落ちてしまいます。またチタンはたわみやすい金属のため、プレス加工しても元に戻ろうとする現象(スプリングバック)が発生してしまい、加工精度が悪くなってしまいます。
 

溶接加工

溶接加工は金属同士を溶融させて一体化させる加工方法です。溶融するためその接合面は高温状態になり、チタンは高温状態だと非常に活性化します。チタンの融点付近では、窒素や酸素、炭酸ガスなどと激しく反応してしまい、窒化チタン、酸化チタン、炭化チタンになって脆化してしまいます。そのため溶接部をシールドガスで大気から遮断する必要があり、価格の高い設備が必要になります。
 

コストダウンを可能にする加工方法

チタンは加工が難しく、そのため加工コストが高くなってしまいます。ここではコストダウンを可能にするチタンの加工方法を紹介します。
 

ロストワックス法

ロストワックス法とは鋳造の一種です。まずロウで原型を作り、その表面をセラミックなどでコーティングします。その後加熱することによって中のロウを溶かし出して除去することによって鋳型を作ります。そしてその鋳型に金属を流し込むことによって金属を成型します。複雑な形状でも溶接することなく一体化して製作できます。

コストダウン可能な理由

鋳型を低価格で製作でき、かつ一度製作した鋳型は半永久的に繰り返し使用できます。そのため大量生産する場合、大幅なコストダウンが見込めます。またブロック状のチタンから切削加工する必要が無いため、材料の量を節約できます。さらに精度高く成形できるため、加工工程の数を低減できます。

 

メタルインジェクション法

メタルインジェクション法(金属粉末射出成形法)とは射出成型の一種です。粉末状の金属にバインダーを混ぜ合わせ、それを型に射出することによって目的物を成形します。通常の粉末治金では85%程度の密度でしたが、メタルインジェクション法では95%程度の高密度に成型できます。そのため高強度な造形物を成形できます。また、上記のロストワックス法より精度高く成形可能です。

コストダウン可能な理由

ロストワックス法と同様に、一度製作した鋳型は半永久的に繰り返し使用できるため大量生産する場合はコストダウンが可能です。ただし、金属粉末は微粉末であるため材料自体のコストは低いと言えません。そのため、大型のものを作る場合は加工コストが高くなってしまいます。
 

まとめ

一般的な加工方法だと材料の特性上高いコストになってしまうチタンですが、ロストワックス法やメタルインジェクション法により、チタン加工のコストダウンに成功しました。成形したい造形物の大きさや精度に合わせてこの2種類の加工方法を選ぶことで、さらにコストダウンが見込めます。