工業用チタン丸ディスクの選び方: バイヤーズガイド

チタンラウンドディスクがプレミアムに値する理由

チタンの強度重量比はおおよそ次のとおりです。 ステンレスの2倍 約40%の軽量化を実現。海水、塩素が豊富な環境、人体液中での耐食性は、ほとんどの一般的な金属の比ではありません。要求の厳しい産業用途の場合、これらの特性により、通常は価格が割高になることが正当化されます。 316L ステンレス鋼よりも 5 ～ 10 倍高い キログラムあたり。

円形ディスクは、特にバルブ シート、ポンプ インペラ、フランジ ブランク、熱交換器コンポーネント、外科用インプラント ブランク、航空宇宙用隔壁継手として使用されます。平面、円形、対称の形状により、CNC 加工の多用途な開始点となります。

チタンのグレードを理解する: 最も重要な決定

チタンは単一の素材ではありません。 ASTM には 30 を超えるグレードが指定されていますが、ほとんどの産業バイヤーは 6 つの短いリスト内で作業を行っています。間違ったグレードを選択することは、犯し得る最も大きな間違いです。

グレード 2 は、ほとんどの産業用バイヤーのデフォルトです 耐食性、被削性、入手性のバランスが取れているためです。構造上の負荷が必要な場合にのみ、グレード 5 にアップグレードしてください。標準の CP グレードを攻撃する還元酸が環境に含まれる場合は、グレード 7 またはグレード 12 を選択してください。

寸法仕様: 測定および確認する内容

チタン製の円形ディスクには 4 つの主要な寸法があります。部品の不一致を避けるために、注文書にそれぞれを明確に指定する必要があります。

外径 (OD)

標準ストックディスクは以下から入手できます。 外径10mm～1,000mm ただし、ほとんどの倉庫在庫は 50 mm ～ 500 mm の範囲にあります。外径が 600 mm を超える場合、カスタムオーダーの納期は 8 ～ 14 週間かかることが予想されます。公差クラスを指定します: 一般工業用途の場合は h11 (±0.1 ～ 0.4 mm)、精密嵌合アセンブリの場合は h8/h9。

厚さ

通常、ディスクの範囲は次のとおりです。 厚さ1mm～150mm 。 3 mm 未満では、平坦度が重要になります。熱間圧延中の反りにより、平行度誤差が 100 mm あたり 0.5 mm を超える可能性があり、これはバルブやシールの用途では許容できません。 5 mm より薄いディスクでは、平坦度公差 (たとえば、インジケーターの合計振れが 0.2 mm 以下) を指定します。

厚さ-to-Diameter Ratio

1:10 未満の比率 (直径の 10% 未満の厚さ) は薄いディスクとみなされ、機械加工や熱処理中に歪みが発生しやすくなります。アプリケーションで 1:15 未満の比率が必要な場合は、供給条件の一部として応力除去焼きなましをリクエストしてください。

重量と質量の許容差

インペラなどの回転部品の場合、寸法公差と同じくらい質量公差も重要です。最大重量偏差を指定します ±0.5% ディスクがバランスの取れた回転アセンブリで使用される場合。高速アプリケーションでアンバランスなディスクを使用すると、数千時間の動作時間以内にベアリングに損傷を与える振動周波数が誘発される可能性があります。

製造方法: 鍛造 vs. 圧延 vs. 棒材からのカット

ディスクの製造方法は、その機械的特性と内部の完全性に直接影響します。 3 つの生産ルートが市場を支配しています。

• 熱間圧延ディスク/プレートカット: 最も経済的なオプションです。チタンのスラブを熱間圧延して厚みを出し、次に円形のブランクをプラズマまたはウォータージェットで外径に切断します。結晶粒構造には方向性（異方性）があるため、特定の荷重方向では疲労寿命が鍛造部品と比較して 10 ～ 20% 低下する可能性があります。
• 鍛造ディスク: ビレットは、トン数に応じてニアネットディスク形状にプレスされます。これにより粒子構造が微細化され、気孔が除去され、等方的な機械的特性が得られます。 航空宇宙および医療用途では、ほとんどの場合、鍛造が必要です。 通常、コストは圧延プレートの 2 ～ 4 倍です。
• 丸棒からのディスクカット: チタンの丸棒を必要な厚さにスライスします。これにより、棒材の微細な鍛造粒子構造が維持され、小さな外径 (100 mm 未満) に最適です。大口径のプレートカットよりもキログラムあたりのコストが高くなります。

一般的な産業サービス (フランジ、スペーサー、重要ではない構造用途) では、プレートカットディスクがコスト効率に優れています。周期的に負荷がかかる部品や安全性が重要な部品の場合は、必ず鍛造を指定してください。

表面仕上げのオプションとそれぞれが重要となる場合

表面仕上げは、シール性能、疲労強度、生体適合性、および下流の機械加工コストに影響します。サプライヤーはいくつかの標準条件を提供します。

• 熱間圧延/鍛造のまま (Ra 3.2 ～ 12.5 μm): ミルスケールあり。最低コスト。ほとんどの用途では使用前に機械加工が必要です。生ストックとして適しています。
• 酸洗い / スケール除去 (Ra 1.6 ～ 6.3 µm): 酸洗によりミルスケールが除去され、不動態酸化層が復元されます。加工不要で耐食性に優れています。化学産業のコンポーネントに一般的です。
• 接地 (Ra 0.4 ～ 1.6 μm): 平坦な研削面は、シール面、精密ガスケットシート、および光学マウントに必要です。通常、OD が小さい場合はディスクあたり 15 ～ 50 ドルが追加され、OD が大きい場合はさらに高額になります。
• 研磨済み (Ra <0.4 μm): 電解研磨または機械研磨。埋め込み型医療機器 (ISO 10993 準拠) および衛生的な食品/医薬品の接触面には必須です。
• 陽極酸化処理: カラーコーディングのための電気化学的酸化物層、表面硬度の向上 (~400 HV)、または誘電特性の改善。タイプ II 陽極酸化処理は、航空宇宙 MRO 環境では一般的です。

材料認証とトレーサビリティ要件

材料試験報告書 (MTR) のない工業用チタンディスクを決して購入しないでください。 正規の MTR には、化学組成 (ASTM B265、AMS 4928、または同等の規格を満たす)、機械的試験結果 (降伏強度、UTS、伸び)、熱/ロット番号、および工場の認定 (通常は ISO 17025 または NADCAP) が文書化されています。

特定の規制産業には、追加の認定が適用されます。

• 航空宇宙: AMS 4928 (グレード 5 バー/ビレット)、AMS 4911 (シート/プレート)、耐空部品用の FAA Form 8130-3 または EASA Form 1。
• 医療用/埋め込み型: ASTM F67 (CP チタン)、ASTM F136 (Ti-6Al-4V ELI)、ISO 5832-2/3、ISO 10993 による生体適合性試験。
• 圧力容器・配管： ASME セクション II、パート B (ストリップ/シート/プレート用の ASTM B265)、欧州市場向けの PED 2014/68/EU。
• 核: ASTM B265 グレード 12 または 16、補足 NDE (超音波検査または X 線検査) および ASME NCA-3800 調達文書付き。

完全な熱トレーサビリティを要求してください。信頼できるサプライヤーは、あらゆるディスクをチタン製造工場での元の溶解熱数値まで追跡できます。これは、故障分析や規制監査にとって重要です。

非破壊評価: 必要となる場合

内部欠陥 (多孔性、介在物、積層) は、視覚的には検出できません。構造的負荷がかかるディスク、または重要なアセンブリで使用されるディスクの場合は、注文書に NDE を指定してください。一般的な方法には次のようなものがあります。

• 超音波検査 (UT): 厚さ 12 mm を超えるチタン ディスクに対する主な NDE 法。表面下の体積欠陥を検出します。 AMS 2632 または ASTM E2375 に従って許容基準を指定します。
• 液体浸透検査 (LPI/FPI): 表面の破壊亀裂や気孔を検出します。低コスト (標準サイズの場合、ディスクあたり約 10 ～ 30 ドル)。航空宇宙の場合は ASTM E1417 または AMS 2647 に従って指定します。
• 放射線検査 (RT): 複雑な内部構造の X 線またはガンマ線イメージング。原子力および圧力容器用途の大型鍛造ディスクに使用されます。

実際的なルールとしては次のとおりです。 セーフティクリティカルなすべてのディスクには LPI が必要で、厚さ 25 mm を超える鍛造ディスクには UT が必要です 。中程度の負荷がかかる一般的な産業用ストックの場合、コストを制御するために NDE を省略する場合があります。

調達戦略: 工場直接 vs. 代理店 vs. スポット市場

どこで購入するかは、価格、納期、書類の品質、偽造リスクに影響します。これらすべてがチタンのサプライチェーンにおける重大な懸念事項です。

ミルダイレクト

一次生産者 (VSMPO-AVISMA、TIMET、ATI、神戸製鋼所) から直接購入することで、最高のトレーサビリティと量産時のキログラムあたりの最低価格が実現します。通常、最小注文数量は から始まります。 500～2,000kg 、カスタム ディメンションの納期は 12 ～ 20 週間です。大量の長期プログラムに最適です。

認定代理店

AS9120B または ISO 9001 認定の販売代理店は、完全な MTR トレーサビリティを備えたサイズに合わせてカットされた在庫を運びます。リードタイムは通常、 1～3週間 標準グレードとサイズの場合。工場直販に比べて価格プレミアムは 15 ～ 40% ですが、最小注文数量ははるかに低くなります (1 個ほどの場合もあります)。これは、ほとんどの産業用バイヤーにとって正しいチャネルです。

スポットマーケット/オンラインマーケットプレイス

オンライン マーケットプレイスやスポット トレーダーは魅力的な価格を提供できますが、偽造品やグレードミスのリスクが高くなります。 2019年のFAA調査では、航空宇宙サプライチェーンで偽造MTRを使用したチタン部品が発見され、この問題は業界全体で続いている。 独立した化学検証 (XRF または OES 分析) を行わずに、安全性が重要なチタンディスクを未検証のスポットサプライヤーから購入しないでください。

価格ベンチマークとコスト要因

チタンの価格は変動しやすく、原材料のスポンジの価格、エネルギーコスト、航空宇宙の需要サイクルに関係しています。ただし、在庫ディスクのおおよその販売代理店価格範囲 (最近の市場データによる) は、有用なベンチマークとなります。

原材料以外の最大のコスト要因は、非破壊検査要件 (10 ～ 25%)、厳しい公差 (15 ～ 40%)、表面研削 (ディスクあたり 15 ～ 100 ドル)、および認証文書 (NADCAP/AS9100 書類の注文あたり 50 ～ 200 ドル) です。

ご注文前の実用的なチェックリスト

見積依頼 (RFQ) を送信する前に、このチェックリストを使用して購入仕様が完了していることを確認してください。

1. 指定された合金グレード (例: ASTM B265 によるグレード 2、または AMS 4928 による Ti-6Al-4V)
2. 公差クラスが記載されている外径 (例: 150 mm ±0.2 mm)
3. 厚さ with flatness tolerance if below 10 mm
4. 製造ルート指定（鍛造・圧延・バーカット）
5. 記載されている供給条件 (焼きなまし、STA、圧延のまま)
6. 表面仕上げ要件 (酸洗いのまま、Ra 0.8 μm まで研削、研磨、陽極酸化)
7. NDE 要件のリスト (ASTM E1417 に基づく LPI、AMS 2632 に基づく UT、またはなし)
8. 要求された認証およびトレーサビリティ文書 (MTR、C of C、ヒート番号)
9. 数量および時差配送スケジュール
10. 包装要件 (個別包装、防湿、直接接触による積み重ね禁止)

10 項目すべてをカバーする完全な RFQ により、複数のサプライヤーから比較可能な同一条件の見積もりが生成され、入荷検査で不合格となった部品を受け取るリスクが大幅に軽減されます。