コロイダルグラファイト潤滑剤の塗布は、Ti-6Al-4V粉末の温間圧粉に固有の高い摩擦を軽減するために必要な、重要なプロセスステップです。特にダイ壁とパンチ表面に塗布されるこの潤滑剤は、均一な圧力伝達を確保して高密度化を実現し、突き出し時の部品の物理的な損傷を防ぎます。
コアの要点 チタン合金粉末と工具壁との間の摩擦は、高品質のグリーンボディの達成に対する障壁となります。コロイダルグラファイトはこの摩擦を低減し、部品全体にわたる均一な密度分布を可能にし、表面の完全性を保つスムーズな突き出しプロセスを促進します。
温間圧粉における摩擦の役割
この潤滑剤が不可欠である理由を理解するには、高温（特に約260°C）での粉末凝固のメカニズムを調べる必要があります。
粒子間および壁との摩擦の低減
Ti-6Al-4V粉末に高圧が印加されると、粒子はダイ壁に対して動きにくくなります。
コロイダルグラファイトは、圧粉ダイの内壁とパンチ表面に物理的なバリアを形成します。これにより、これらの接触点での摩擦係数が大幅に低下します。
均一な圧力伝達の確保
摩擦は一貫性の敵です。潤滑がない場合、ダイ壁での摩擦は印加される力の大部分を吸収します。
これにより、圧粉の上部は高圧を受けますが、下部は大幅に低い圧力を受ける圧力勾配が生じます。この摩擦を最小限に抑えることで、グラファイトは圧力が粉末の全列に均等に伝達されるのを可能にします。
グリーン密度の増加
均一な圧力伝達の直接的な結果は、より高い充填効率です。
壁との摩擦でエネルギーが失われないため、より多くのエネルギーがTi-6Al-4V粒子の凝固に向けられます。これにより、粉末冶金における品質の主要な指標である「グリーン密度」（焼結前のプレス部品の密度）全体が増加します。
部品の完全性の保護
部品の内部構造を超えて、潤滑剤はプレスサイクルの最終段階である突き出しにおいて重要な役割を果たします。
スムーズな突き出しの促進
高圧プレスが完了すると、圧粉された「グリーンボディ」はダイ内にきつく wedged されます。
部品を押し出すにはかなりのエネルギーが必要です。コロイダルグラファイト層は滑剤として機能し、ダイから部品を押し出すのに必要な突き出し力を大幅に低減します。
表面損傷の防止
チタン合金は、工具鋼とのガリングや焼き付きを起こしやすい場合があります。
突き出しがスムーズでない場合、摩擦によってグリーンボディの表面が引き裂かれる可能性があります。潤滑剤は、この付着を防ぎ、亀裂、傷、その他の表面欠陥なしに部品が突き出されることを保証します。
重要なプロセス上の考慮事項
利点は明らかですが、適切な塗布が熱機械的凝固プロセスの成功の鍵となります。
塗布場所が重要
主な参照情報では、潤滑剤は粉末バルクに混合されるのではなく、工具表面（ダイ壁とパンチ）に塗布されると指摘しています。
これは、「ダイ壁潤滑」戦略を示唆しており、低密度の潤滑剤材料を金属マトリックス内に含めることを避けることで密度を最大化します。
熱安定性
プロセスは、260°Cで引用される温間圧粉温度で発生します。
コロイダルグラファイトは、これらの温度で安定して効果的であるため選択されますが、標準的な有機潤滑剤は、保護を提供するには速すぎるほど劣化または燃焼する可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
コロイダルグラファイトの使用は、内部構造の完全性と外部表面の品質のバランスを取ることです。
- 主な焦点が最大密度である場合：圧力ができるだけ深い粉末床部分に到達することを保証するために、ダイ壁上の潤滑剤の被覆が均一であることを確認してください。
- 主な焦点が表面仕上げである場合：突き出し力を注意深く監視してください。力のスパイクは、即座に表面の傷につながる潤滑不足を示します。
Ti-6Al-4Vの温間圧粉の成功は、摩擦管理を後回しではなく、基本的な変数として扱うことに依存しています。
概要表：
| 特徴 | Ti-6Al-4V凝固への影響 |
|---|---|
| 潤滑剤の種類 | コロイダルグラファイト（260°Cで熱安定） |
| 塗布エリア | ダイ壁とパンチ表面（ダイ壁潤滑） |
| 主な機能 | 摩擦係数を低減し、ガリングを防ぐ |
| 圧力効果 | 均一な伝達を可能にし、グリーン密度を高める |
| 突き出しの利点 | 突き出し力を低減し、表面の亀裂/傷を防ぐ |
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参考文献
- Ajit Pal Singh, Giribaskar Sivaswamy. Effect of Heat Treatments on Microstructure and Mechanical Properties of Low-Cost Ti-6Al-4V Alloy Produced by Thermomechanical Powder Consolidation Route. DOI: 10.3390/met13010173
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 .
