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Jun 13, 2023

セラミックスの限界を超える

ペンシルベニア州セーガータウンにあるグリーンリーフ社の営業担当執行副社長バーニー・マコネル氏によると、機械加工における画期的な超硬グレードの開発機会は事実上活用されているという。

ペンシルベニア州セーガータウンにあるグリーンリーフ社の営業担当執行副社長バーニー・マコネル氏によると、機械加工における画期的な超硬グレードの開発機会は事実上活用されているという。

「コーティング、形状、刃先処理などでさまざまなことを行う以外に、超硬材料を混合およびブレンドできる方法は限られています」と彼は言います。 「エキサイティングな技術開発のほとんどは、ビジネスのセラミック面で行われています。」 それは切削工具と部品の両方に当てはまります。 「超高速走行、極度の熱への直面、または摩耗特性のいずれについて話していても、セラミックはさまざまな用途で限界を押し広げています。 今日のセラミックの機能は信じられないほど優れており、さらに向上し続けています。」

セラミックは、目を見張るような速度を達成する能力を備え、依然として高温合金および研磨材の優れたソリューションです。 実際、イスカル USA の突切り、溝入れ、旋削加工の国家製品スペシャリストであるロバート ナバレッテ氏によると、高温合金のフライス加工速度は 2,800 ～ 4,400 表面フィート/分 (SFM) の範囲です。

「フライス加工の場合、通常は約 3,400 SFM から開始し、インサートの摩耗を測定し、それに応じてパラメータを調整します」と彼は説明しました。 「旋削加工の場合、機械の能力に応じて、高温合金では 600 ～ 1,100 SFM になります。」

しかし、これは何も新しいことではありません。 ナバレッテ氏は、数十年前の技術であるウィスカー強化セラミックスの経験に基づいて、多くのショップがこれらの機能に精通していると指摘しました。 その代わりに、彼は新しいシリコン、アルミニウム、酸素、窒素（サイアロン）セラミックスを宣伝した。 「サイアロンはウィスカーよりも製造コストが安いため、同じウィスカーのようなパラメータを低コストで実行できます」と Navarrete 氏は言います。 「私は店に行ってサイアロンの仕様を調べて見積もりを出し、ウィスカーよりも高価だったということは一度もありませんでした。 それは起こっていない。」

同氏は、工具寿命が7分であるのに対し、サイアロンの場合は6分であるウィスカー強化セラミックの場合を例に挙げ、価格差は25～30%に達する可能性があると付け加えた。 ただし、価格が 25% 低いため、サイアロンの方が 7% 節約できることになります。 「1 年間使用すると、大幅な節約になります」と Navarrete 氏は主張しました。 「陶器は安いものではありません。」

もう一つの利点は、サイアロンは「ウィスカーよりもはるかに寛容である」ため、ウィスカーセラミックの切断に通常必要とされる可塑化を行わずに、低速で動作することができる、と同氏は続けた。 「スケール付きの鍛造品やその他の種類のクラストなど、断続的なカットのある部品がある場合は、ウィスカーではなくサイアロンを使用します。」

イスカルは「タフ」サイアロンと「ハード」バージョンを提供しています。 後者は、ウィスカー強化セラミックの硬くて脆い性質を模倣しているため、「ウィスカーのような」ものとして宣伝されています。

一方、同社のエンジニアリングおよびアプリケーション担当グローバルマネージャーのマーティン・ディラマン氏によると、グリーンリーフの最高性能のウィスカー強化セラミックスは、より高い熱間硬度と幅広い送り速度能力により、付加価値のある用途を継続しているという。 たとえば、「耐熱合金では通常、部品の表面仕上げ要件を超える高い送り速度で加工されるため、サイアロンで仕上げることはありません。」と彼は言いました。 したがって、スピードを維持してフィニッシュしたい場合は、ウィスカー強化セラミックを使用する必要があります。」

ディラマン氏は、多くの航空宇宙企業が耐熱合金部品の音響試験を実施し、表面に小さな欠陥がないかチェックしていると付け加えた。 しかし、彼が知るすべてのケースで、「サイアロンによって残された表面仕上げは音波テストに合格しませんが、当社の WG300 およびコーティングされたウィスカー強化セラミックス WG600 はこのテストに合格することが承認されています。 したがって、ウィスカーがサイアロンに置き換えられない領域が確実に存在します。」

Greenleaf のアメリカ大陸担当セールスディレクターである Greg Bronson 氏は詳しく説明します。 「ウィスカーグレードのセラミックのエッジは保持力が優れているため、部品が追加の表面テストで不合格となる可能性がある同レベルの発熱や材料の汚れが発生することはありません。」