脆性モードと延性モードの違いについて

ある材料を研削加工するとき、材質や加工手法によって削れ方が変わることがあります。一般にはガラスやセラミックスなど硬くて脆い材料は、切りくずが粉になり、ガラスの例でいえば研磨した面が擦りガラスのように曇った状態になる脆性モードによる研削になります。一方で、金属のように流線形や丸まった切りくずを出す研削を延性モードと言います。

この研削モードの切り替わりは、実は材料の性質だけに依存しているわけではありません。微細加工などの分野でガラス表面の研削でも延性モードが起きていることが発表されています。砥石の先端からはダイヤモンドの砥粒などが突き出しているわけですが、この突き出しが加工対象に切り込んで研削は行われていきます。延性モードでは、この切り込み深さをなるべく浅くすることで実現します。

脆性モードではだめなのかと言われればそんなことはありません。粒度を細かくしていくことで良好な面粗度を得ることができますが、微細加工の分野などで砥粒一つ分程度の溝を表面の荒れていない直線で作る必要がある場合などには、延性モードによる加工でないと実現が困難です。脆性モードではどちらかというと、砥粒で加工対象の表面に衝撃を与えて削るため、ミクロレベルでは段々とした痕が残ります。対して延性モードは金属材料に切れ味のよいバイトで溝入れするように砥粒の走った痕に段差が出来づらい特徴を持ちます。材料の性質によってもどの程度の切り込み深さと圧力で脆性モードへ切り替わるのか異なりますが、同じ材料であってもモード自体が切り替わることがあるという点は覚えておいて損はないと思います。

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