タングステン加工とは
タングステン加工とは、非常に硬度が高いタングステンを、特定の用途に合わせて切削や成形する技術です。
タングステンは粉末焼結金属でその特徴として非常に高い融点や硬度を持つため、加工が難しい金属の1つです。一方で電気抵抗が高く、金属的に安定した性質があります。特に耐熱性が優れており、熱処理炉などの超高温環境での使用が多いです。
タングステン加工の使用用途
タングステン加工は主に機械的安定性が求められる分野で使用されます。具体的には高価な切削用工具として使用される場合が多く、特に耐熱性が求められる場面で重宝されています。しかし加工に時間がかかるため、製品への適用も限定的です。
工業用および医療用の分野でも重要な役割を果たしています。例えば電子レンジの中で電磁波を発生させる部品や、釣りで使用するおもりとして利用されるなど、私たちの生活に密接しています。
タングステン加工の原理
タングステン加工は、その高い硬度と融点に対応するため独自の加工原理が採用されています。具体的には熱、摩擦、冷却のバランスを最適化する技術が重要です。
1. 加工時の冷却技術
加工中に発生する熱を抑えるため、専用の冷却液が使用されます。この冷却液は工具の摩耗を軽減し、加工精度を高める役割を果たします。
2. 摩擦と工具の選定
摩擦を最小限にするため、超硬工具やコーティングされた刃物が使用されます。適切な工具の選定で、より滑らかな表面仕上げが可能です。その結果、硬度の高いタングステンでも精密な加工が実現します。
3. 加熱処理の活用
加工が難しい場合、一部の工程で加熱処理を行って、タングステンの切削性を向上させることが可能です。加熱により、複雑な形状の加工が効率的に行える点が特徴です。
4. 粉塵処理と作業環境の安全性
加工中に発生する微細な粉塵は専用の吸引装置で処理され、作業環境の安全性を確保します。このような対策は作業者の健康や環境への配慮に直結しています。
タングステン加工の種類
タングステン加工は、以下のとおり旋盤加工、フライス加工、タップ加工があります。
1. 旋盤加工
旋盤加工とは、金属を回転させながら刃物で削る方法です。旋盤加工を使うと、棒状の部品や円柱形の部品を作れます。例えば、自動車のエンジン部品や金属製のネジなどが挙げられます。
またタングステンの加工で推奨されるのは、サーメットチップと呼ばれる特殊な工具の使用です。サーメットチップは切削時の抵抗を減らし、滑らかな表面を作りやすい素材です。
2. フライス加工
フライス加工は、刃物が回転しながら削る方法です。平らな面や溝を作るのに適しています。例えば金属板に細かい形状を刻む場合に使われます。フライス加工では冷却液を使用した湿式で粗削りをし、仕上げでは冷却液を使用しない乾式で加工します。その結果、精度が高く均一な仕上がりが得られます。
3. タップ加工
タップ加工とは、金属にねじ山を作る方法です。例えば、ボルトとナットの接続部分を作るときに用います。タップ加工は負荷が大きいため、比較的簡単かつ作業を効率的に行える専用のプラネットカッタと呼ばれる工具を使います。
タングステンのその他情報
1. タングステンの基本情報
タングステンの原子番号は74で、元素記号はWです。この金属は非常に重く、比重は19.3 g/cm³とされています。比重とは、同じ体積の水と比べたときの重さの割合を示す数値です。例えば、タングステンは金とほぼ同じ重さで、鉛の約1.7倍の重さがあります。また融点は3,422°Cと金属の中で最も高く、高温に非常に強い性質を持っています。
2. タングステンの優れた点
放射線の遮蔽能力にも優れており、医療用のX線やCTスキャン装置で、放射線から人体を守る防護材として使われる場合もあります。鉛も放射線遮蔽材として使用されますが、タングステンは鉛よりも環境負荷が小さく、医療現場での使用に適しています。
またタングステンと炭素が結合したタングステンカーバイド (英: tungsten carbide) は、非常に硬いです。そのため、切削工具やドリルとしても広く利用されています。