黒鉛潤滑剤は、チタン粉末の高圧圧縮成形中に発生する激しい摩擦に対抗するために、主に金型壁に塗布されます。 1.6 GPa という高圧で圧縮成形する場合、粉末と硬化鋼金型の間でかなりの摩擦が発生します。黒鉛は重要なバリアとして機能し、チタン粒子が鋼に「冷間溶接」するのを防ぎ、工具の摩耗から保護し、部品が損傷なく取り出せるようにします。
界面摩擦を低減することにより、黒鉛潤滑はチタン圧縮成形体内の圧力分布を均一にし、密度勾配や表面欠陥を防ぎながら、成形装置の寿命を延ばします。
摩擦と工具保護のメカニズム
冷間溶接の防止
チタン粉末は圧力下で非常に反応性が高いです。潤滑剤バリアがない場合、1.6 GPa という巨大な力がチタン粒子を硬化鋼金型壁に付着させる可能性があります。
保護バリアの作成
この付着現象は冷間溶接として知られています。黒鉛はこの化学的および物理的な接着を防ぎ、粉末が金型表面から分離したままであることを保証します。
工具寿命の維持
摩擦の低減は、パンチとダイ壁の急速な劣化を防ぎます。研磨性の接触を最小限に抑えることにより、黒鉛は高価な成形工具の稼働寿命を延ばします。
部品の品質と均一性の向上
圧力伝達の強化
高い壁摩擦は、プレスによって加えられたエネルギーを吸収します。黒鉛はこの損失を低減し、圧力が粉末コラム全体に効果的に伝達されるようにします。
密度勾配の最小化
圧力が均一に伝達されると、「グリーン」（未焼結）圧縮成形体はより均一な密度を達成します。これにより、部品の一部が密に詰められ、他の部分が多孔質のままである密度勾配のリスクが低減します。
安全な取り出しの促進
取り出し抵抗の低減
圧力解放後もプロセスは終了しません。部品はダイから取り出される必要があります。黒鉛は、圧縮成形体を金型から押し出すために必要な抵抗を最小限に抑えます。
表面欠陥の防止
取り出し時の高い摩擦は、グリーン圧縮成形体の表面を損傷する可能性があります。適切な潤滑は、金型から取り出される際に部品の表面に層または亀裂が発生するのを防ぎます。
不適切な潤滑のリスクの理解
摩擦の結果
黒鉛のような潤滑剤を塗布しないと、工具が摩耗するだけでなく、部品の構造的完全性が損なわれます。粉末が壁に付着すると、圧縮成形体の内部構造に一貫性がなくなります。
取り出し失敗
潤滑剤の不足により取り出し抵抗が高すぎると、取り出し力がグリーン部品の強度を超える可能性があります。これにより、即座に破損したり、マイクロクラックが発生して部品が台無しになったりします。
目標に合わせた適切な選択
コールドダイ圧縮成形プロセスを最適化するには、次の優先事項を検討してください。
- 主な焦点が工具寿命である場合：高圧チタン接触に伴う研磨摩耗を防ぐために、金型壁の一貫した黒鉛被覆を確保してください。
- 主な焦点が部品の均一性である場合：壁潤滑を使用して圧力伝達を最大化し、部品の上部から下部まで密度が一貫していることを確認してください。
黒鉛潤滑は単なるオプションのステップではなく、高圧下で欠陥のないチタン部品を製造するための基本的な要件です。
概要表：
| 利点 | 説明 |
|---|---|
| 冷間溶接防止 | 1.6 GPa の圧力下で、反応性の高いチタンと鋼鉄の金型壁の間にバリアを作成します。 |
| 工具寿命 | 高価なパンチとダイ壁の研磨摩耗を最小限に抑え、装置の寿命を延ばします。 |
| 圧力分布 | 壁摩擦を低減し、力が均一に伝達されるようにして、圧縮成形体の密度を均一にします。 |
| 安全な取り出し | 取り出し抵抗を低減し、グリーン部品の表面亀裂や構造的欠陥を防ぎます。 |
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参考文献
- Tamás Mikó, Zoltán Gácsi. A Novel Process to Produce Ti Parts from Powder Metallurgy with Advanced Properties for Aeronautical Applications. DOI: 10.3390/aerospace10040332
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
