アルミニウムは、ビレット材からの金属成形に最適な機械的特性を備えているため、押し出し加工や成形プロファイルに非常によく使用される材料です。アルミニウムは延性が高いため、機械加工や成形工程で多くのエネルギーを消費することなく、様々な断面形状に容易に成形できます。また、アルミニウムの融点は通常、普通鋼の約半分です。これらの事実により、押し出し加工におけるアルミニウムプロファイルのエネルギー消費量は比較的少なく、金型や製造コストを削減できます。さらに、アルミニウムは重量比強度も高く、産業用途に最適です。
押し出し加工の副産物として、プロファイルの表面に微細でほとんど目に見えない線が現れることがあります。これは押し出し加工中に補助工具が成形される結果であり、これらの線を除去するための追加の表面処理を施すことができます。プロファイル部の表面仕上げを向上させるために、メインの押し出し成形工程後に、フェイスミル加工などの二次的な表面処理を施すことができます。これらの加工は、表面形状を改善し、押し出しプロファイル全体の表面粗さを低減することで部品プロファイルを改善するために施されます。これらの処理は、部品の正確な位置決めが求められる用途や、接合面を厳密に制御する必要がある用途でよく使用されます。
材質欄に6063-T5/T6や6061-T4などの表記がよく見られます。この表記の6063または6061はアルミプロファイルのブランド名、T4/T5/T6はアルミプロファイルの状態を表しています。では、これらの違いは何でしょうか？
たとえば、簡単に言えば、6061 アルミニウム プロファイルは強度と切削性能に優れ、靭性が高く、溶接性と耐腐食性に優れています。6063 アルミニウム プロファイルは可塑性が優れているため、材料の精度が向上し、同時に引張強度と降伏強度が高く、破壊靭性が優れており、強度、耐摩耗性、耐腐食性、耐高温性も優れています。
T4 状態:
溶体化処理＋自然時効処理、つまり、アルミニウム形材は押出機から押し出された後、冷却されますが、時効炉では時効処理されません。時効処理されていないアルミニウム形材は、硬度が比較的低く、変形性に優れているため、その後の曲げ加工などの変形加工に適しています。
T5 状態:
溶体化処理＋不完全人工時効、すなわち押出成形後に空冷焼入れした後、時効炉に移し、約200℃で2～3時間保温する処理です。この状態のアルミニウムは比較的高い硬度とある程度の変形能を有しており、カーテンウォールに最も多く使用されています。
T6 状態:
溶体化処理+完全人工時効、つまり、押出後に水冷焼入れした後、焼入れ後の人工時効をT5温度よりも高くし、絶縁時間も長くすることで、より高い硬度状態を実現し、材料の硬度に対する要求が比較的高い場合に適しています。
さまざまな材料およびさまざまな状態のアルミニウム プロファイルの機械的特性については、以下の表に詳しく示されています。
降伏強度:
金属材料が降伏する際の降伏限界、すなわち微小塑性変形に抵抗する応力です。明らかな降伏を示さない金属材料の場合、0.2%の残留変形を生じる応力値が降伏限界として規定され、条件付き降伏限界または降伏強度と呼ばれます。この限界を超える外力は、部品に永久的な損傷を引き起こし、修復不可能となります。
抗張力：
アルミニウムがある程度降伏すると、内部の結晶粒の再配列により、変形抵抗力が再び高まります。このとき、変形は急速に進行しますが、応力が最大値に達するまでは、応力の増加とともに変形は増加します。その後、プロファイルの変形抵抗力は大幅に低下し、最弱点で大きな塑性変形が発生します。この部分で試験片の断面積は急速に収縮し、破断に至るまでネッキングが発生します。
ウェブスター硬度:
ウェブスター硬度の基本原理は、所定の形状の焼入れされた加圧針を用いて、標準バネの力で試料の表面に押し付け、その深さを0.01MMとしてウェブスター硬度の単位と定義することです。材料の硬度は押し込み深さに反比例します。押し込みが浅いほど硬度は高くなり、逆もまた同様です。
塑性変形：
これは自己回復不可能な変形の一種です。エンジニアリング材料や部品に弾性変形範囲を超える荷重がかかると、永久変形が発生します。つまり、荷重を除去した後も不可逆な変形、つまり残留変形が生じ、これが塑性変形となります。
投稿日時: 2024年10月9日
