アルミニウム合金の特性: 工業用 T スロット プロファイル選択の重要なデータ

摂氏約 480 度で押し出され、静止空気中で冷却された 6063-T5 棒材は、重量がわずか 2.70g/cm3 で、密度が鋼の約 3 分の 1 でありながら、145MPa 近くの降伏強度に達します。これら 2 つの数字は、機械ベース、ガード、ワークステーション、コンベア構造を含む産業フレーム プロジェクトにおけるほとんどの意思決定を説明します。ただし、アルミニウム合金の特性はデータシートに単一の数値として記載されることはありません。これらは、強度、重量、耐食性、導電性、製造性の間の一連のトレードオフであり、バランスが間違っていると、負荷がかかるとフレームがたわんだり、濡れた作業場で表面が汚れたりするなど、すぐに現れます。 Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd. では、プロファイル選択の会話はこれらの特性から始まります。これは、金型の段階で選択された合金と質によって、肉厚オプション、荷重クラス、仕上げ品質、最終コストなどのすべてが決定されるためです。このガイドでは、重要な特性を示し、一般的な合金ファミリーを実際の数値と比較し、それらの数値を実用的な注文チェックリストに変えます。

産業用プロファイルの購入者にとってアルミニウム合金の特性が意味するもの

アルミニウム合金の特性は、密度、強度、耐食性、導電性、加工性などの特定の合金の測定可能な特性であり、特定の用途に耐えられるかどうかを決定します。

純アルミニウムは柔らかく延性があり、フォイルや導体ケーブルには最適ですが、耐荷重フレームにはほとんど役に立ちません。合金化するとそれが変わります。マグネシウム、シリコン、銅、マンガン、または亜鉛の制御された添加と適切な加工および熱処理の組み合わせにより、極限引張強さは商用純度 1100 の約 90 MPa から 7075-T6 の約 570MPa まで上昇しますが、密度はほぼ全範囲にわたって 2.70g/cm3 近くに維持されます。

• 密度と強度対重量比。 ほとんどの鍛造合金の重量は 2.68 ～ 2.81g/cm3 であり、これがアルミニウム フレームの重量が同等の鋼構造の約 3 分の 1 である理由です。
• 機械的強度。 降伏強度は、焼き鈍し 1100 の約 35MPa から 7075-T6 の最大 500MPa に及び、熱処理可能な 6xxx グレードは、ほとんどのフレーム プロジェクトに必要な 145 ～ 270MPa の帯域をカバーします。
• 耐食性。 厚さわずか数ナノメートルの自然酸化膜は、傷が付くと数分以内に再形成され、湿気の多い屋外での使用においてアルミニウムの特徴的な耐久性を与えます。
• 熱伝導率と電気伝導率。 一般的な 6xxx 合金は、約 200 W/mK の熱を伝達し、約 55 パーセントの IACS を運びます。これは、ヒートシンク、バスバー、および密閉型電子機器にとっては十分です。
• 作業性。 ASM International の金属ハンドブックなどでは、アルミニウムは押し出し、成形、機械加工が最も簡単なエンジニアリング金属にランクされています。これがまさに、複雑な T スロット断面が経済的である理由です。
• 表面処理への対応。 陽極酸化処理により、天然皮膜が 5 ～ 25 マイクロメートルの人工層に成長し、耐摩耗性、色のオプションが追加され、工場環境に適した安定した表面が得られます。

アルミニウム合金の特性の比較: 6063 vs 6061 vs 7075

工業用 T スロット フレームの場合、実際的な決定は、標準プロファイルの場合は 6063、高負荷または重度の CNC 加工が必要な場合は 6061 になります。

4 桁の記号は主な合金元素を表します。1xxx は商業純度、2xxx は銅、3xxx はマンガン、5xxx はマグネシウム、6xxx はマグネシウムとシリコン、7xxx は亜鉛です。各ファミリーは、予測可能な方法で押出性と強度をトレードしており、以下の表は一般的な室温の値をまとめています。

プロジェクトがこれら 2 つの主力 6 シリーズの間に位置する場合、決定要因はプレス焼き入れの応答性と加工量です。私たちはそれらを詳細に比較しています 6061 と 6063 の技術選択ガイド .

熱処理可能な 6 系列合金が産業用押出成形で主流を占める理由

6xxx ファミリは、マグネシウムとシリコンが熱処理に反応する Mg2Si 析出物を形成するため、産業用押出成形で主流を占めています。そのため、合金は摂氏 450 ～ 500 度で複雑な金型を押し通すのに十分な柔らかさを保ちながら、実際の強度を獲得します。

金属は金型を柔らかくし、その後数時間で何が起こるかが最終的なアルミニウム合金の特性を決定します。 T5 焼き戻しでは、プロファイルはプレスで強制空気で冷却され、その後熟成され、長くて細いフレーム部材全体の歪みが低く抑えられます。 T6 焼き戻しでは、プロファイルは水焼入れされ、約 180 ℃で人工時効処理されます。これにより、強度が向上するだけでなく、より多くの残留応力が固定されます。これは、薄壁での真の考慮事項です。

このため、標準範囲は、 工業用アルミニウム押出プロファイル 専門工場からの製品は、ほぼ完全に 6063 で構築されており、6061 は重い構造部材と CNC 加工プレート用に確保されています。

アルミニウム合金の特性を肉厚および荷重クラスに適合させる

合金と質が決まると、壁の厚さとシリーズのサイズが耐荷重、剛性、コストを調整するための実用的な手段になります。

外形寸法が同一の 2 つの 4040 プロファイルは、2.0 mm の経済的な壁から 3.2 mm の高強度の壁まで、壁の厚さが 60 パーセント以上異なる場合があります。たわみは断面の慣性モーメントによって支配されるため、壁が厚いと、同じ荷重下でもアライメントが著しく長く保持されます。

HS-8-4040F 経済的な 4040 T スロット アルミニウム プロファイル、壁厚 2.0 mm 40x40mm の断面、2.0mm の壁、8.2mm のスロットを備えたこの経済的なプロファイルは、コスト重視のビルドに適しています。これは、近くで説明した肉厚の 4040 バリアントとは対照的で、軽量フレームに予算に優しいオプションを提供します。 製品を見る→

HS-8-4040D 厚さ 3.2 mm の高強度 4040 プロファイル この壁厚 3.2 mm の 4040 プロファイルの重量は 1.88 kg/m で、重い荷重がかかってもたわみに耐えます。これは、前述した壁が厚いという利点を直接示しています。穴のないデザインにより、カスタムの頑丈なフレームに柔軟に穴あけできます。 製品を見る→

スロット幅も同様に重要です。幅 10.2 mm のスロットには、6 mm スロットよりも重い T ナットとボルトが取り付けられます。そのため、45 および 50 シリーズのプロファイルは、ほとんどの大型スパンおよび超高耐久ビルドに固定されています。スケールの対極にある研究室や軽量エンクロージャでは、実際の容量よりも重量とクリーンな取り扱いが優先されており、薄肉の 3030 バリアントがその場所で活躍します。

HS-8-3030QL 実験室構造用軽量 3030 T スロット プロファイル 1.4 mm の壁でわずか 0.58 kg/m のこの 30x30 mm プロファイルは、最大耐荷重よりも軽量化とクリーンな取り扱いが重要である、近くで説明した軽量実験室およびエンクロージャ用途に適合します。 製品を見る→

1. カタログを開く前に、負荷、スパン、および動作環境を定義します。
2. 標準フレームのデフォルトは 6063-T5 です。負荷または加工要求が増加した場合は、T6 または 6061-T6 にステップアップします。
3. 外径のみでシリーズを選定するのではなく、スロット幅と荷重クラスでシリーズをお選びください。
4. たわみ目標を満たしながら、そのシリーズの中で最も薄い肉厚を選択してください。
5. 仕上げの決定が遅れると手戻りが発生することがよくあるため、プロファイルと同時にアルマイトシルバーまたはブラックを指定してください。

アルミニウム合金の特性に関するよくある質問