この記事では、アルミニウムとその合金の CNC 加工に関わるプロセス、ツール、パラメータ、課題について説明します。また、CNC 加工で使用される最も一般的な合金であるアルミニウムの特性や、さまざまな業界でのアルミニウムの用途についても説明します。
化学元素であるアルミニウムは、最も純粋な形では柔らかく、延性があり、非磁性で、外観は銀白色です。ただし、この要素は純粋な形でのみ使用されるわけではありません。アルミニウムは通常、マンガン、銅、マグネシウムなどのさまざまな元素と合金化されて、さまざまな大幅に改善された特性を備えた何百ものアルミニウム合金を形成します。最も一般的に機械加工されるアルミニウム合金と、さまざまな規格によるその名称は、ここで見つけることができます。
CNC 機械加工部品にアルミニウムを使用する利点
さまざまな程度の特性を持つ多数のアルミニウム合金がありますが、ほぼすべてのアルミニウム合金に適用できる基本的な特性があります。
被削性
アルミニウムは、さまざまなプロセスを使用して容易に形成、加工、機械加工できます。柔らかく欠けやすいため、工作機械で素早く簡単に切断できます。また、鋼よりも安価で、機械加工に必要な電力も少なくなります。これらの特性は、機械工と部品を注文する顧客の両方にとって非常に有益です。さらに、アルミニウムは加工性に優れているため、加工時の変形が少なくなります。これにより、CNC マシンがより高い公差を達成できるため、精度が向上します。
強度重量比
アルミニウムの密度は鋼鉄の約 3 分の 1 です。そのため比較的軽くなります。アルミニウムは軽量であるにもかかわらず、非常に高い強度を持っています。この強度と軽量の組み合わせは、材料の強度対重量比として表されます。アルミニウムは強度対重量比が高いため、自動車産業や航空宇宙産業などのいくつかの産業で必要とされる部品に適しています。
耐食性
アルミニウムは、一般的な海洋および大気条件において傷がつきにくく、耐腐食性があります。陽極酸化することでこれらの特性を強化できます。耐食性はアルミニウムのグレードによって異なることに注意することが重要です。ただし、最も定期的に CNC 加工されたグレードは最も抵抗力があります。
低温での性能
ほとんどの材料は、氷点下の温度では望ましい特性の一部を失う傾向があります。たとえば、炭素鋼とゴムはどちらも低温では脆くなります。アルミニウムは、非常に低い温度でも柔らかさ、延性、強度を保ちます。
電気伝導性
純アルミニウムの電気伝導率は、室温で約 3,770 万ジーメンス/メートルです。アルミニウム合金は純アルミニウムよりも導電性が低い場合がありますが、電気部品に使用できる部品としては十分な導電性を備えています。一方、導電性が機械加工部品の望ましい特性ではない場合、アルミニウムは不適切な材料となります。
リサイクル性
サブトラクティブ製造プロセスであるため、CNC 機械加工プロセスでは廃棄物であるチップが大量に発生します。アルミニウムはリサイクル性が高いため、リサイクルに必要なエネルギー、労力、コストが比較的低くなります。これは、支出を回収したり、材料の無駄を減らしたい人にとって好ましいものとなります。また、アルミニウムはより環境に優しい機械加工材料になります。
陽極酸化の可能性
陽極酸化は、材料の耐摩耗性と耐食性を高める表面仕上げ手順であり、アルミニウムでは簡単に実現できます。このプロセスにより、機械加工されたアルミニウム部品に色を追加することも容易になります。
CNC 加工に人気のアルミニウム合金
Xometry の経験から、次の 5 つのアルミニウム グレードは CNC 加工に最もよく使用されるものの 1 つです。
EN AW-2007 / 3.1645 / AlCuMgPb
代替指定: 3.1645;EN 573-3;AlCu4PbMgMn。
このアルミニウム合金は、主な合金元素（銅の 4 ～ 5%）として銅を含んでいます。AW 2030と同等の高い機械的性質を持ち、耐久性、軽量、高機能を兼ね備えた切欠の少ない合金です。ねじ切り加工、熱処理、高速加工にも適しています。これらすべての特性により、EN AW 2007 は機械部品、ボルト、リベット ナット、ネジ、ねじ棒の製造に広く使用されています。ただし、このアルミニウムグレードは溶接性が低く、耐食性も低いため、したがって、部品の加工後に保護陽極酸化処理を行うことをお勧めします。
EN AW-5083 / 3.3547 / Al-Mg4,5Mn
代替名称: 3.3547;合金 5083;EN 573-3;UNS A95083;ASTM B209;AlMg4.5Mn0.7
AW 5083 は、過酷な環境でも優れた性能を発揮することで知られています。マグネシウムのほか、微量のクロムとマンガンが含まれています。このグレードは、化学環境と海洋環境の両方において非常に高い耐腐食性を備えています。すべての非熱処理合金の中で、AW 5080 は最高の強度を持っています。溶接後もその特性が保持されます。この合金は 65°C を超える温度での用途には使用できませんが、低温での用途には優れています。
一連の望ましい特性により、AW 5080 は極低温機器、海洋用途、圧力機器、化学用途、溶接構造、車体などの数多くの用途に使用されています。
EN AW 5754 / 3.3535 / Al-Mg3
代替名称: 3.3535;合金 5754;EN 573-3;U21NS A95754;ASTM B 209;Al-Mg3。
AW 5754 はアルミニウムの含有率が最も高い鍛造アルミニウム - マグネシウム合金であるため、圧延、鍛造、押し出しが可能です。また、熱処理ができず、冷間加工して強度を高めることもできますが、延性は低くなります。また、耐食性に優れ、強度も高い合金です。これらの特性を考慮すると、AW 5754 が最も人気のある CNC 機械加工アルミニウム グレードの 1 つであることは理解できます。通常、溶接構造、床材用途、釣り用具、車体、食品加工、リベットなどに使用されます。
EN AW-6060 / 3.3206 / Al-MgSi
代替名称: 3.3206;ISO 6361;UNS A96060;ASTM B 221;AlMgSi0,5
これはマグネシウムとシリコンを含む鍛造アルミニウム合金です。熱処理が可能で、平均的な強度、良好な溶接性、良好な成形性を備えています。耐腐食性にも優れています。この特性は、陽極酸化処理によってさらに改善できます。EN AW 6060 は、建設、食品加工、医療機器、自動車工学でよく使用されます。
EN AW-7075 / 3.4365 / Al-Zn6MgCu
代替名称: 3.4365;UNS A96082;H30;Al-Zn6MgCu。
亜鉛は、このグレードのアルミニウムの主な合金元素です。EN AW 7075 は平均的な機械加工性を備えていますが、冷間成形特性が劣っており、溶接とはんだ付けの両方には適していません。高い強度対密度比、大気および海洋環境に対する優れた耐性、および一部の鋼合金に匹敵する強度を備えています。この合金は、ハング グライダーや自転車のフレーム、ロック クライミング用具、武器、金型の製造など、非常に幅広い用途に使用されています。
EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu
代替名称: 3.3211、UNS A96061、A6061、Al-Mg1SiCu。
この合金には、主要な合金元素としてマグネシウムとシリコンが含まれており、微量の銅が含まれています。引張強度が 180Mpa のこの高強度合金は、足場、鉄道車両、機械、航空宇宙部品などの高負荷の構造物に非常に適しています。
EN AW-6082 / 3.2315 / Al-Si1Mg
代替名称: 3.2315、UNS A96082、A-SGM0,7、Al-Si1Mg。
通常、この合金は圧延と押出によって形成され、中程度の強度を持ち、非常に優れた溶接性と熱伝導率を備えています。高い耐応力腐食割れ性を有します。引張強さは140～330MPaの範囲です。海洋建設やコンテナに多く使用されています。
投稿日時: 2022 年 7 月 29 日