多くのエンジニアやバイヤーが、プロジェクトに適したアルミニウムを選ぶのに苦労しています。さまざまな種類、等級、実際の利点について、しばしば混乱に直面します。間違ったものを選ぶと、性能の問題や余分なコストにつながる可能性があります。この記事ではそれを明らかにします。各アルミニウムの種類が実際の用途でどのように機能するかをご覧いただきます。また、各等級の長所を知ることで、ニーズに合ったものを選ぶことができます。
アルミニウムは多くの産業で最良の選択です。軽くて強く、成形が簡単です。主な種類と用途、各グレードの特徴を見てみよう。
アルミニウムとは？
アルミニウムは銀色の金属である。柔らかく、軽量で、耐食性に優れている。純アルミニウムが部品に使われることはほとんどありません。ほとんどの荷重を支える作業には弱すぎるからです。しかし、腐食に強く電気をよく通すため、電気配線や化学機器には最適です。
アルミニウムの強度やその他の特性を向上させるために、少量の他の金属が加えられる。これにより、素材の性能が変化します。アルミニウムをより強く、より硬く、より熱に強くすることができます。
- 銅（Cu）： 強度と硬度を高める。合金の耐食性を低下させる。
- マグネシウム（Mg）： 強度と耐食性を向上。船舶部品に最適。
- シリコン（Si）： 融点を下げる。耐摩耗性の向上に役立つ。鋳造によく使用される。
- 亜鉛（Zn）： 強度は増すが耐食性は低下する。航空宇宙分野でよく使用される。
- マンガン（Mn）： 耐食性、耐摩耗性に優れる。構造部品によく使用される。
異なる組み合わせは異なる結果をもたらします。そのため、アルミニウムには独自の特性を持つ多くの等級があります。
アルミニウムの主な種類と分類
アルミニウム合金は主に2つのカテゴリーに分類される。これらのグループは、金属がどのように形成されるかに基づいています。それぞれのタイプには、独自の長所と最良の使用例があります。
鍛造アルミニウム合金
錬合金は圧延によって成形される、 突出部、 または 鍛造.これらの合金は、強く精密な部品が必要な場合に使用される。熱処理可能なグループと非熱処理可能なグループに分けられます。
- 熱処理可能な合金 (2XXX、6XXX、7XXX シリーズなど）は、熱処理によって強度を増す。
- 非熱処理合金 (1xxx、3xxx、5xxx シリーズなど）は、冷間加工によって強度を得る。
代表的な用途には、構造部品、チューブなどがある、 フレームそして パネル.鋳造合金よりも強度と表面仕上げが優れている。
鋳造アルミニウム合金
鋳造合金 は、アルミニウムを溶かして型に流し込んで作られる。複雑な形状の部品に使用されます。大量生産には、アルミ鋳物の方がコスト効率が良い場合が多い。
その代表的な合金元素がそれらをグループ化している：
- シリコン系（A356など）： 一般的な鋳造に適している。強度と耐食性に優れている。
- 銅ベース： 強度は高いが耐食性は劣る。
- マグネシウムベース： 強靭な耐食性部品に使用される。
代表的な用途は、エンジンブロック、ハウジング、継手などである。強度は展伸材ほどではないが、複雑な形状の製造が容易で安価である。
アルミニウムのグレード別シリーズ
アルミニウム合金をグループ化する4桁の番号体系。最初の桁は主合金元素を示します。各シリーズには独特の特徴があります。あるものは強く。腐食に強いものもあります。主なシリーズとその特徴を見てみましょう。
1xxxシリーズ純アルミニウム
このシリーズは99%以上の純アルミニウムです。耐食性と導電性に優れています。しかし強度は低い。導電体、食品加工機器、化学薬品タンクなどに使用されます。それは簡単です。 形状 そして 溶接しかし、高ストレス用途には適さない。
2xxxシリーズ銅合金
このグループは銅を主成分とする。これらの合金は強力で、航空宇宙や自動車部品によく使用される。しかし、耐食性は低い。通常、コーティングか 表面処理.溶接は容易ではないが、応力下で高い性能を発揮する。
3xxxシリーズマンガン合金
3xxxシリーズは、強度と耐食性を向上させるためにマンガンを添加している。これらの合金は非熱処理性である。成形や溶接が容易である。代表的な用途は、調理器具、屋根材、サイディング、貯蔵タンクなどです。良好な成形性と適度な強度のバランスがとれている。
4xxxシリーズシリコン合金
シリコンはアルミニウムの融点を下げる。このグループの合金は溶接ワイヤや自動車エンジン部品によく使用される。耐摩耗性に優れ、強度も中程度である。熱交換器に使用されるグレードもある。また、陽極酸化処理では、より濃い色が得られます。
5xxxシリーズマグネシウム合金
これらの合金は、主添加物としてマグネシウムを使用している。強度が高く、特に海洋環境において優れた耐食性を発揮する。熱処理はできないが、冷間加工にはよく耐える。代表的な用途は造船、圧力容器、車両パネルなど。溶接が容易で、耐疲労性にも優れている。
6xxxシリーズマグネシウムおよびシリコン合金
マグネシウムとシリコンを組み合わせたシリーズ。強度、耐食性、加工性に優れています。熱処理が可能で、機械加工や溶接が容易です。構造部品、橋梁、パイプライン、車 両フレームなどに使用されている。人気のあるグレードのひとつに6061があり、オールラウンドな性能で知られている。
7xxxシリーズ亜鉛合金
ここでは亜鉛が主要元素である。これらの合金は強力で、航空宇宙、スポーツ用品、高応力部品によく使用される。マグネシウムや銅を含むグレードもある。熱処理は可能ですが、溶接は容易ではありません。耐食性は様々で、コーティングが施されることが多い。
8xxxシリーズその他の要素
このシリーズには、リチウムや鉄のようなユニークな元素を含む合金が含まれる。食品包装（アルミ箔）、電力ケーブル、航空宇宙部品などの特殊用途に使用されます。これらの合金は一般的な用途には適していませんが、特定の産業において重要な役割を果たしています。
| アルミニウム・シリーズ | 主要合金成分 | 主要物件 | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|
| 1xxx | なし（純アルミニウム） | 優れた耐食性、非常に柔らかい | 導電体、食品包装、ホイル |
| 2xxx | 銅 | 非常に強く、耐食性が低い | 航空機構造、航空宇宙部品 |
| 3xxx | マンガン | 耐食性に優れ、成形が容易 | 屋根、調理器具、貯蔵タンク |
| 4xxx | シリコン | 耐摩耗性、熱安定性 | 自動車部品、溶接ワイヤ |
| 5xxx | マグネシウム | 高強度、マリングレードの耐食性 | 造船、タンカー、トラックボディ |
| 6xxx | マグネシウム＋ケイ素 | 中強度、良好な溶接性 | 構造フレーム、エンクロージャー、機械部品 |
| 7xxx | 亜鉛 | 最も強度が高く、成形性が低い | エアロスペースフレーム、パフォーマンスバイクパーツ |
| 8xxx | その他の元素（鉄、リチウムなど） | 特殊特性（軽量、強度、柔軟性） | 箔、バッテリー箔、包装、ケーブル |
テンパーの呼称とその意味
調質記号は、アルミニウム合金が成形後にどのように処理されたかを示す。これらの処理は強度、柔軟性、硬度に影響します。焼戻しを知ることは、用途に適した等級を選択するのに役立ちます。
アニール処理（Oテンパ）
O・テンパー 材料が完全にアニールされていることを意味する。特定の温度まで加熱された後、ゆっくりと冷却される。この工程により内部応力が除去され、金属が柔らかくなり、延性が向上する。
- 抗張力： 合金によって異なるが、約10～20ksi（70～140MPa
- 降伏強度: 多くの場合、5 ksi (35 MPa) 未満
- 伸長： 30%を超えることができ、深絞りや複雑な曲げ加工に最適。
最適な用途 化学薬品タンク、調理器具、照明用リフレクターなど、ひび割れすることなく重い成形が必要な部品。
ひずみ硬化（H焼入れ）
H気質 は非熱処理合金（1XXX、3XXX、5XXX シリーズなど）に適用される。合金は圧延や延伸のような冷間加工によって強化される。これは強度を増加させますが、延性を低下させます。H "の後の2桁目と3桁目は、ひずみ硬化レベルと部分焼鈍を示します。
例えば、こうだ：
- H14: ひずみ硬化で半硬質
- H18: ひずみ硬化～完全硬化
3003-H14の標準強度：
- 抗張力： ~22 ksi (150 MPa)
- 降伏強度: ~21 ksi (145 MPa)
- 伸長： ~5-10%
最適な用途 屋根、サイディング、雨どい、貯蔵タンクなど、適度な強度と優れた耐食性を必要とする用途。
熱処理（Tテンパ）
T気質 は、熱処理可能な合金（2XXX、6XXX、7XXX シリーズなど）用である。金属は高温に加熱され、一定時間保持された後、急冷され、時効処理される。この工程により、強度が飛躍的に向上する。
一般的な気質は以下の通り：
- T4: 熱処理と自然熟成
- T6: 溶液熱処理と人工熟成により強度を最大化
例：6061-T6
- 抗張力： ~310MPa（45キロ・シー）
- 降伏強度: ~40 ksi (275 MPa)
- 伸長： ~10～17%、厚さによる
例：7075-T6（航空宇宙グレード）
- 抗張力： ~83 ksi (570 MPa)
- 降伏強度: ~73 ksi (503 MPa)
- 伸長： ~11%
最適な用途 航空宇宙構造物、自動車部品、自転車フレーム、および高い強度対重量比を必要とする用途。
アルミニウムを使うメリット
アルミニウムが多くの産業で選ばれているのは、実用的な利点があるからです。これらの利点は、性能の向上、コストの削減、長期間の使用に役立ちます。
軽量かつ強靭
アルミニウムの重量はスチールよりもはるかに軽い。そのため、強度を犠牲にすることなく部品の総重量を減らすことができます。航空機のフレーム、自動車のパネル、機械の筐体などの製品で高荷重を支えます。安定性を失うことなく、部品を薄くすることができます。
耐腐食性
アルミニウムは空気に触れると天然の酸化皮膜を形成します。この層は錆や表面の損傷からアルミニウムを守ります。そのため、屋外製品、海洋部品、湿気の多い環境などで有用です。スチールとは異なり、多くの場合、錆に耐えるための塗装やコーティングは必要ありません。
リサイクル性と持続可能性
アルミニウムは何度でもリサイクルできる。再利用しても強度や品質は落ちません。アルミニウムのリサイクルは、新しいアルミニウムを作るよりもはるかに少ないエネルギーで済みます。これは二酸化炭素排出量を減らし、生産コストを削減します。
熱伝導率と電気伝導率
アルミニウムは熱と電気をよく伝えます。そのため、ヒートシンクやラジエーター、電源ケーブルなどに使われている。アルミニウムは熱を素早く拡散します。これはデバイスを過熱から守るのに役立ちます。また、多くの電力システムにおいて、銅よりも軽い重量で電気の流れを処理します。
アルミニウムの種類別の用途
アルミニウムの種類はそれぞれ特定のニーズに適合します。軽量で強度があり、錆びにくいため、さまざまな分野で重宝されています。
航空宇宙
航空機には、丈夫で軽い素材が必要だ。2xxxシリーズや7xxxシリーズのようなアルミニウム合金は、翼、胴体パネル、着陸装置部品に使用されています。これらの合金は高い応力に対応し、長期間にわたって強度を維持します。また、軽量化にも役立つため、燃料消費を抑えることができます。
自動車製造
自動車では、アルミニウムは安全性と強度を保ちながら軽量化に役立っている。5xxxおよび6xxxシリーズは、ボディパネル、フレーム、エンジン部品でおなじみです。錆やへこみに強い。そのため、耐久性を損なうことなく、自動車の軽量化と燃費の向上を実現しています。
建設と建築
アルミニウムは窓枠、カーテンウォール、屋根材、構造用パネルなどに使用されている。6xxxシリーズは、その強度と仕上げの良さからよく選ばれている。屋外での使用にも耐えます。また、モダンな建物のすっきりとしたデザインにも対応します。
パッケージングと消費財
1xxxシリーズと3xxxシリーズは、缶やホイルのような食品や飲料の包装でおなじみである。柔らかく、成形しやすく、食品に触れても安全である。アルミニウムは工具、家具、家電製品にも使われている。見た目がきれいで、手入れをしなくても長持ちする。
電気・電子
アルミニウムはワイヤー、コネクター、ヒートシンクに使われている。電気をよく通し、銅よりも軽い。1xxxシリーズはバスバーや架空送電線に使用される。6xxxシリーズはヒートシンクやケーシングに使用されます。
正しいアルミニウムの選択何が重要か？
アルミニウムを選ぶことは、「最高の」材料を見つけることではありません。実際のプロジェクトで、何が決断に影響するのかを見てみましょう。
強さとパフォーマンス
重荷重に耐える必要がある部品には、構造用 の6xxxシリーズ、または最大強度の7xxxシリーズ をお勧めします。精密な機械加工が必要な場合、6061はきれいな切り口で優れた加工性を提供します。曲げ加工や成形が必要な部品には、1100アルミニウムのような柔らかい合金が圧力下でも割れません。
環境条件
環境は大きな役割を果たします。海洋用途では5xxxシリーズ合金の耐食性が要求されます。高温環境では、保護コーティングが必要になりますが、2xxxシリーズをお勧めします。また、溶接を伴う場合は、2xxxや7xxxシリーズのような問題のある合金は避けた方がよいでしょう。
予算と現実的な問題
コストは常に重要な要素です。3003アルミニウムは、5052よりもコスト削減が可能ですが、強度のトレードオフがあります。6061はほとんどのサプライヤーで容易に入手できますが、7075のような合金はしばしば特別注文が必要です。標準在庫サイズを中心に設計することで、無駄とコストを大幅に削減できます。
結論
アルミニウムには多くの種類があり、それぞれ強度、用途、コストが異なる。強度に優れたものもあれば、曲げや耐食性に優れたものもあります。合金シリーズ、形状、仕上げの違いを知ることで、仕事に適した材料を選ぶことができます。
次のプロジェクトに適したアルミニウムの選定にお困りですか？ チームに連絡する 専門的なアドバイスと、迅速で信頼性の高い製造サポートのために。
ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
