チタン合金の加工における持続可能な潤滑方法。概要

Sustainable Lubrication Methods for the Machining of Titanium Alloys: An Overview.

• Enrique García-Martínez
• Valentín Miguel
• Alberto Martínez-Martínez
• María Carmen Manjabacas
• Juana Coello

抄録

チタンは、その優れた機械的特性と軽量性のおかげで、現代の製造業において最も興味深い材料の一つです。これらの特徴により、航空宇宙産業での使用に非常に魅力的な材料となっています。Ti6Al4Vのような重要な合金が広く使用されています。それにもかかわらず、チタン合金は機械加工工程においていくつかの問題を抱えています。その加工性は、低い熱伝導率の影響を受けて悪く、非常に高い切削温度と切削工具の熱勾配を発生させます。この問題を解決するために、潤滑剤と切削油が伝統的に使用されてきました。しかし、このような潤滑剤は、その異なる化学成分のために、環境およびオペレータの健康へのリスクを表すため、このオプションは持続不可能である。そのため、新しく持続可能で環境に優しい潤滑技術が必要とされています。乾式加工は最も持続可能なオプションです。それにもかかわらず、チタン合金のような加工しにくい材料は、このような条件では加工できず、非常に高い切削温度と過度の工具摩耗を引き起こします。本研究は、2015年以降、旋削、穴あけ、フライス加工において開発された、最小量の潤滑剤、極低温潤滑、最小量の冷却潤滑、または高圧冷却剤を含む非伝統的な潤滑技術を記述し、分析し、レビューすることを目的としている。その目的は、主要な加工工程における各技術の最近の進歩を概観することである。

Titanium is one of the most interesting materials in modern manufacturing thanks to its good mechanical properties and light weight. These features make it very attractive for use in the aeronautical and aerospace industries. Important alloys, such as Ti6Al4V, are extensively used. Nevertheless, titanium alloys present several problems in machining processes. Their machinability is poor, affected by low thermal conductivity, which generates very high cutting temperatures and thermal gradients in the cutting tool. Lubricants and cutting fluids have traditionally been used to solve this problem. However, this option is unsustainable as such lubricants represent a risk to the environment and to the health of the operator due to their different chemical components. Therefore, novel, sustainable and green lubrication techniques are necessary. Dry machining is the most sustainable option. Nevertheless, difficult-to-machine materials like titanium alloys cannot be machined under these conditions, leading to very high cutting temperatures and excessive tool wear. This study is intended to describe, analyse and review the non-traditional lubrication techniques developed in turning, drilling and milling processes since 2015, including minimum quantity of lubricant, cryogenic lubrication, minimum quantity of cooling lubrication or high-pressure coolant. The aim is to provide a general overview of the recent advances in each technique for the main machining processes.