アルミニウムのグレードを公開: プロジェクトに最適なものを選択

アルミニウムは、MacBook やスマートフォンの筐体などの電子機器から、ドアの取っ手や金属製の手すりまで、幅広く使用されています。これらの物体を扱ったことがある人なら、その感触、質感、重さの違いに気づくでしょう。 

アルミニウムは軽量であるため、さまざまな用途に使用されています。重量に対する強度が最適で、融点が低いため、他の金属と簡単に合金化できます。

 長年のアルミニウム製造経験を持つ Wellste の熟練エンジニアとして、純粋なアルミニウムで何かを設計する人は非常に稀であると自信を持って言えます。

多くの場合、純粋なアルミニウムは、靭性や加工性などの理想的な特性を欠いています。 

このため、優れた特性を持つ標準化されたアルミニウム合金やアルミニウムグレードが存在します。

この記事では、アルミニウムのグレードとは何かについて説明します。それらをどのように区別すればよいのでしょうか。また、例を挙げて、どのアルミニウムのグレードがプロジェクトに適しているかを説明します。 

金属としてのアルミニウム

アルミニウムのグレードについて詳しく説明する前に、アルミニウム金属と なぜアルミニウムを他の金属と合金にする必要があるのか. 

アルミニウムはどこにでもある非鉄金属です。アルミニウムは銀色の金属であるステンレス鋼に似ていますが、全く異なります。 軽量で導電性に優れ、耐腐食性にも優れています。. 

アルアルミニウムは融点が比較的低いため、多くの金属と簡単に合金化できます。アルミニウムは粘土や複合材料と簡単に結合するため、ほとんどのアルミニウムはボーキサイトと呼ばれる鉱物を含む鉱石から得られます。

あアルミニウムは、最小限の損失でリサイクルできる数少ない金属の 1 つです。リサイクル プロセスは鉱石精錬プロセスに比べてわずかなコストで済むため、ほとんどのアルミニウム製品はリサイクルされたアルミニウムから作られています。

アルミニウムの特性

すべてのアルミニウムグレードは、機械的特性など、アルミニウムのいくつかの特性を備えている必要があります。

アルミニウムは軽量の金属です。 密度2,710、 Kg/メートル3 ほとんど 鉄の3分の1以下鋼鉄と鉄は引張強度がはるかに高いですが、強度対重量比を考慮すると、アルミニウムは鋼合金よりもはるかに優れています。 

アルミニウムは導電性があります。アルミニウムの電気伝導性について詳しくは、 私たちのガイド.

酸化層を成長させることで錆びにくくなり、リサイクル性と耐腐食性を兼ね備えているため、世界中で最も豊富な金属の 1 つとなっています。また、延性も非常に高いです。

アルミニウム合金とは何ですか?

アルミニウムと他の金属または非金属の混合物です。純粋なアルミニウムは、電気伝導性を除いて、合金よりも特性が劣ります。 

アルミニウム合金には何百種類もあり、常に新しい合金が作られているため、そのような合金を分類して管理する機関が必要です。 

アルミニウム協会はアルミニウムの取引と製造を監督する責任を負っており、アルミニウムのさまざまなグレードに名前を付けて分類する権限を持っています。

さまざまなグレードのアルミニウムを製造するためにさまざまな合金元素が使用され、アルミニウム合金の製造にはさまざまな製造プロセスが使用されます。 

6000 シリーズや 7000 シリーズなどのアルミニウムのグレードは、アルミニウム合金の種類のサブカテゴリです。鍛造アルミニウム合金と鋳造アルミニウム合金は、アルミニウムのグレードの中で主要な分類です。

両者は製造方法が異なるため、特性が若干異なります。

鍛造アルミニウム合金

鍛造アルミニウム合金は、押し出し加工によって作られます。アルミニウムは融点以下に加熱され、高荷重下で自由鍛造されるか、金型から押し出されて鍛造アルミニウムが作られます。このような機械的荷重と応力により、形状、サイズ、構造が変化します。 

このプロセスは、アルミニウムを精錬し、原料から融合することから始まります。ここで、溶融合金をアルミニウムに加え、混合物をアルミニウム板またはビレットに鋳造します。 

アルミニウム板またはビレットは、融点以下の高温に加熱され、機械的に圧延、押し出し、または金型を通して加工されて、鍛造アルミニウム合金が製造されます。 

鍛造合金中の合金元素の組成が異なると、アルミニウムのシリーズやグレードも異なります。 

鍛造アルミニウム合金には以下の特性がある

• より強い 
• 優れた延性
• より滑らかな表面
• 異方性特性
• 構造上の一貫した粒子
• 疲労耐性の向上（繰り返し荷重がかかる用途）

鋳造アルミニウム合金

多くの場合、鋳造アルミニウム合金で作られた複雑な製品が見つかります。鋳造アルミニウム合金は、鋳型に注入された合金元素を加えて、同様の製錬および融合プロセスで製造されます。 

鋳造合金は金型または砂型で冷却され、金型の形状になります。 

アルミニウム合金の鋳造は、いくつかの望ましい特性を犠牲にして複雑な形状を生み出す、より単純でコスト効率の高いプロセスです。 

鋳造合金は

• 強度が低い
• 欠陥が発生しやすい
• 複雑な形状や素早い設計に適しています
• 均一な特性 
• 等方性特性

さまざまなアルミニウムグレードの命名法

アルミニウム製品を見たことがあるなら、その名前が数字で表記されていることに気づくでしょう。たとえば、AA6061 などです。アルミニウムの指定方法は主に 3 つあります。最も一般的なのは、4 桁の番号が付けられたアルミニウム協会の指定です。 

鋳造合金の場合 最初の桁は主要な合金元素を識別し、小数点以下の最後の桁は変更があるかどうかを示します。 

鍛造合金の場合、最初の数字は主な合金元素を識別し、最後の 3 桁は、このグループ内の他の合金と区別します。小数点はありませんが、追加の文字や数字を使用して、より多くの情報を伝えることができます。 

たとえば、AA 6063-T5 の場合、6 はマグネシウムとシリコン、0 は未変更の合金、63 はグループ内の他の合金と区別するために使用されます。T-5 は、焼入れ熱処理プロセスを経ていることを示します。 

アルミニウムのグレード: アルミニウムの種類と分類方法は何ですか?

アルミニウムグレードは、アルミニウム合金の別名です。アルミニウムの命名や、鍛造合金と鋳造合金の違いなどの基本事項を理解したところで、アルミニウムグレードの種類とその分類についてさらに詳しく見ていきましょう。 

まず、アルミニウムのグレードは4桁の名称で簡単に識別できます。この名称の3桁目と4桁目に小数点が含まれている場合 （6xx.x）、 鋳造合金です。小数点がない場合は （6xxx）鍛造合金です。 

鍛造合金

鍛造合金は機械的に加工されたアルミニウム合金の一種で、AA 指定は 1xxx シリーズから始まり、8xxx シリーズまであります。鍛造という言葉自体は、固体のまま変形することを意味します。 

アルミニウムのグレードの種類の概要は次のとおりです。

ご覧になれます 完全な詳細リスト アルミニウム協会による化学成分制限については、こちらをご覧ください。 

アルミニウムグレードシリーズ 1XXX

1000 シリーズのアルミニウム グレードは 2 つのグループに分かれています。1 つ目は 1050 から 1098 グレードまでです。これは合金化されていない純粋なアルミニウムであり、AA の自然制限に該当します。 

これらの鍛造アルミニウムグレードには、通常 1% 未満のシリコンや鉄などの不純物が含まれています。 典型的なアルミニウムの純度は99.5%から99.9%の範囲です。これらの不純物と合金の割合によって、1000 シリーズのアルミニウムの等級が分類されます。 

代表的な例: 1050、1070、1080A

1000 シリーズのアルミニウムの 2 番目のグループは、合金アルミニウムです。このグループは 1100 グレードから 1199 までです。アルミニウムの純度は高いですが、AA 指定があります。 

代表的な例: 1100、1200、1345

1000 シリーズのアルミニウム グレードは、熱処理が不要なアルミニウム合金です。耐腐食性に優れ、優れた導体です。ほとんどが純アルミニウムであるため、延性があり、非常に機械加工しやすいです。 

これらは、相形成中に強化に寄与できる重要な合金元素がないため、熱処理が不可能なアルミニウム合金です。また、高温で軟化する傾向があるため、熱処理も機能しません。 

1000 シリーズのアルミニウム合金は熱伝導性に優れており、熱交換器に使用されます。 

アルミニウムグレードシリーズ 2XXX

アルミニウムシリーズ 2XXX は銅を主な合金元素としており、マグネシウム、マンガン、クロムなど他の金属やシリコンも微量に含まれています。 

2000 シリーズの鍛造合金は、銅の添加により優れた加工性を備えており、高～中程度の強度も備えています。

これらの高強度アルミニウム合金は熱処理することでさらに強度を高めることができますが、 耐腐食性がない 銅の酸化によるものです。 

耐錆性が低いため、2000シリーズのアルミニウムは 陽極酸化処理 または コーティングされた 屋外用途向け。 

典型的な例: 2014年、 2024

アルミニウムグレードシリーズ 3XXX

マンガンはこのアルミニウム合金の主な合金元素として機能し、この合金の特定のグレードでは銅が主要な合金成分として追加されることがあります。

アルミニウムマンガン合金は、主にマンガンが熱による析出や相硬化を起こさないため、熱処理が不可能なアルミニウム合金です。 

3000系アルミニウムは耐食性、加工性に優れ、様々な形状に容易に成形できます。これらの合金は溶接性も良く、構造物に使用できます。 

代表的な例: 3003、3105

3000 シリーズのアルミニウムは、建設および開発分野で頻繁に使用されます。

アルミニウムグレードシリーズ4XXX

4000 シリーズのアルミニウムには、複数の主要な合金元素が含まれています。最も多く含まれるのは通常シリコンですが、銅やマグネシウムなどの元素も含まれています。 

4000 シリーズのアルミニウムは、比較的強度が中程度で、融点が低いです。

このアルミニウム合金は優れた流動性と溶接性を備えているため、溶接用途ではこのグレードがよく使用されます。適度な強度があるため、溶接部が割れることはありません。

代表的な例: 4043

アルミニウムグレードシリーズ5XXX

5000 シリーズのアルミニウム合金はアルミニウム - マグネシウム合金です。マグネシウムが主な合金元素であり、耐食性に優れています。 

5000 シリーズのアルミニウム合金は、ひずみ硬化によって降伏強度を高めることができますが、これにより延性も低下します。 

優れた耐腐食性を備えているため、主に船体の船体や手すりなどの海洋用途に使用されます。 

理解しておく価値のある重要な点の 1 つは、熱処理可能な鍛造合金であるにもかかわらず、高温での用途には適していないということです。 

これらのグレードのアルミニウムは、主に耐腐食性が懸念されるプロジェクトで使用されます。 航空宇宙, 海洋、または海水。 

代表的な例: 5052、5083

アルミニウムグレードシリーズ6XXX

6000シリーズアルミニウムは広く使用されているアルミニウムグレードです。自転車などの多くの構造部品に使用されています。 フレーム, エレクトロニクス、 そして 建物. 

シリコンとマグネシウムが主な合金元素であり、その典型的な範囲は 2% を超えません。これらの合金は、熱処理を施すことで優れた強度を実現できます。 

これらには複数の焼き戻しまたは熱処理プロセスがあります。6000 シリーズのアルミニウム合金の多くは、名前に T4 または T6 が含まれています。これは焼き戻しとも呼ばれます。 

T4 焼き入れアルミニウム合金は、合金元素がアルミニウムマトリックスの一部となるように溶解熱処理されたものです。 

T6 はアルミニウムの強度を高めるための別の熱処理プロセスであり、溶体化熱処理後のアルミニウム合金を析出硬化のために低温に保ちます。 

マグネシウムとシリコンは熱処理中に大きく貢献します。マグネシウムは T6 熱処理中にアルミニウムとの析出形成に寄与し、シリコンは Mg2Si を形成して強度の増加をもたらします。 

6000 シリーズのアルミニウムは汎用性が高く、優れた成形性、耐腐食性、溶接性を備えています。 

代表的な例: 6063、 6061、6067 T5

アルミニウムグレードシリーズ7XXX

これらの最高強度のアルミニウム合金の主な合金元素には、亜鉛と、場合によっては鉄が含まれます。 

これらは熱処理可能なアルミニウム合金であり、固溶強化により並外れた強度を発揮します。6000 シリーズと同様の熱処理および焼き戻しプロセスに従いますが、形成される析出物は MgZn2 であり、これがはるかに高い強度に貢献します。 

析出異常は転位の流動に対する障壁として機能し、顕微鏡レベルでの亀裂や空隙の形成を防ぎます。 

7000 シリーズのアルミニウム グレードは、強度が鋼鉄に匹敵し、重量は鋼鉄よりもはるかに軽量です。 

疲労耐性が非常に優れているため、繰り返し荷重がかかる用途にも使用できます。唯一の欠点は耐腐食性が低いことです。 

7000 シリーズは、装甲板、軍事、航空宇宙、スポーツ業界で使用されています。 

典型的な例: 7075 

アルミニウムグレードシリーズ8XXX

8000 シリーズ アルミニウムは、新しく開発された独自のアルミニウム グレード シリーズです。8000 シリーズ アルミニウムの主な合金元素はリチウムです。 

リチウムはアルミニウムよりも密度がかなり低く、アルミニウムの格子と微細な析出物を形成し、最大 500 MPa の強度をもたらします。 

リチウムは 8000 シリーズのアルミニウムに優れた伸び特性も与えます。これらの合金は曲げたり、打ち抜いたり、押し出し加工したりできます。

耐腐食性と耐候性に優れており、毒性がなく、香水の包装によく使用されます。 

代表的な例: 8011、8021、8090

鋳造合金

鋳造合金は、国際合金指定システムに準拠し、合金名にドットまたは小数点が付くアルミニウム合金です。例: A380.0

鋳造合金は、その名前が示すように、鋳造工程で生産される製品です。純粋なアルミニウムを溶かして他の金属と混ぜて合金を作り、その混合物を金型に流し込んで特定の形状にしたり、ビレット鋳造に流し込んでインゴットを製造したりします。

鋳造合金の分類は、鍛造合金と同様の構造に従っており、最初の数字は主な金属成分を示します。鋳造合金では、最初の数字は 6 から除外されます。

鋳造アルミニウムシリーズは、ほとんどのcAST 合金は後処理されて別のものに変わります。 

この表は、それらの合金化限界をまとめたものです。

シリーズ 1XX.X

1XX.X シリーズのアルミニウム鋳造合金は、99% 以上のアルミニウム純度を備えています。耐腐食性、熱伝導性、溶接性など、純アルミニウムに期待されるすべての特性を備えています。1xx.x は熱処理が不可能なアルミニウム合金です。 

シリーズ 2XX.X

2XX.X シリーズのアルミニウム合金は、銅を主な合金元素として特徴としており、機械加工性が向上しますが、腐食の影響を受けやすくなります。これらは高強度合金ですが、合金の粒子サイズの違いにより延性に欠けます。 

シリーズ 2xx.x は熱処理可能な合金ですが、高温割れと呼ばれる現象が発生しやすい傾向があります。これは、合金の粒子内の温度勾配によって割れが発生する現象です。 

シリーズ 3XX.X

3XX.X シリーズは、合金元素として銅やマグネシウムに加えてシリコンの含有率が高く、高強度、耐亀裂性、優れた加工性を備えた熱処理可能なアルミニウム合金です。 

シリーズ 4XX.X

4XX.X シリーズのアルミニウム合金は、追加成分としてシリコンのみで構成されています。これらのシリコン合金は、強度が高く、耐腐食性に優れ、溶接性に優れています。

シリーズ 5XX.X 

5XX.X シリーズのアルミニウム合金は、マグネシウムを主な合金元素として含んでいることが特徴です。

耐腐食性があり、熱処理不要の合金です。強度は 2XX.X 合金より劣りますが、機械加工性と流動性に優れており、鋳造に適しています。 

シリーズ 7XX.X

シリーズ 7xx.x は亜鉛合金です。これらの合金は耐疲労性に優れており、軽量化が求められる構造物によく使用され、高強度合金と見なされることがよくあります。さまざまな熱処理プロセスにより、シリーズ 7XX.X を強化できます。 

シリーズ 8XX.X

これは、AA の合金分類に比較的最近追加されたものです。これらの合金は、主な合金元素としてスズを使用し、熱処理はできません。特殊な用途があり、意図的に製造されています。 

アルミニウムグレードの用途と例

アルミニウムは広く使用されている金属です。グレードによって適した用途が異なります。このセクションでは、アルミニウム グレードの一般的な用途について説明します。

鍛造アルミニウムシリーズ

1000シリーズ

1000 シリーズのアルミニウムは商業的に純粋なアルミニウムです。優れた熱伝導性、伝導性材料、反射材として、主に熱交換器に使用されます。 

2000シリーズ

これらのアルミニウムグレードには銅が含まれており、優れた加工性を発揮します。高温でも優れた強度を発揮し、特に航空宇宙産業で使用されます。 

3000シリーズ

これらのアルミニウムグレードは、耐腐食性と導電性があるため、調理器具に使用されます。また、3004 と同様に、他の食品包装やソーダ缶にも使用されます。

4000シリーズ

4000シリーズは溶接性に優れており、電極としてよく使用されます。

5000シリーズ

このシリーズは板金業界で使用されています。5052 のようなグレードは、胴体などの板金として幅広い最終用途があります。 

6000シリーズ

建築用アルミニウムとも呼ばれます。入手可能な合金の中で最も強度の高い合金の 1 つであり、構造用金属として使用されます。

6061 は、航空宇宙および自動車部品に使用される熱処理可能な合金です。押し出し成形品や金型の製造にも使用されます。 

7000シリーズ

7000 シリーズのグレードは、大きなストレスに耐えることができます。優れた強度が求められる用途に使用する場合は、これが選択肢となります。 

8000シリーズ

この特殊合金は、香水のパッケージ、食品グレードのホイルなど、ユーザーフレンドリーな多くの用途に使用されます。

8011 は 8000 シリーズの例です。

鋳造アルミニウムシリーズ

鋳造アルミニウムシリーズは最終グレードとして広く使用されず、多くの工程を経ることが多いです。 

2xx.x シリーズ

これらの合金は、自動車や航空機産業におけるいくつかの強靭な部品を製造するために直接鋳造されます。ピストン、シリンダー ヘッド、その他の汎用鋳造品。 

3xx.x シリーズ

3xx.xは、従来のグレードよりも耐食性が向上しており、このため、357と同様に海洋産業用の鋳造製品に使用されます。 

4xx.x シリーズ

耐摩耗性に優れたシリコン合金です。主にポンプハウジングや高応力のかかる用途に使用されます。 

5xx.x シリーズ

このシリーズは圧力保持能力が向上しています。514 グレードは自動車や航空機の生産における部品の製造に使用されます。

7xx.x シリーズ

このグレードは、ラップトップのコンポーネント、ポート、電子ハウジングなどに使用されます。 

8xx.x シリーズ

8xx.x シリーズは、鋳造性に優れた耐熱合金です。850 は、エンジン ベアリングや高温用途を必要とする産業用途に使用されます。  

アルミニウムグレードを選択する際に考慮すべき要素

プロジェクトの特定の要件を満たすには、適切なアルミニウム合金を識別することが重要です。

アルミニウムの用途、特性、重量に応じて、非常に多くのアルミニウムグレードが存在します。アルミニウム合金の 1 つが目的に合致する可能性は高いです。

アルミニウム合金について検討する前に、部品の設計パラメータを理解することが重要です。部品がどの程度の負荷に耐えられるか、塗装は必要か、どのような表面仕上げを求めているか、などです。 

プロジェクトに適したアルミニウムグレードを選択するための最適な実現可能性分析をご紹介します。 

加工性

時には、加工能力と工具の強度によって制限されることがあります。精度と工具コストの削減を目的に設計する場合は、切削加工が容易な合金を選択できます。

溶接性

小さな設計であれば、金属を希望の形状に鋳造することは可能です。ほとんどの用途では、アルミニウムは溶接で接合する必要があります。このため、合金の溶接性を要素として考慮することが重要です。 

腐食性

アルミニウムは本来耐腐食性があります。しかし、グレードによっては他のグレードよりも耐腐食性に優れているものもあります。アルミニウムの最終用途が湿気の多い環境である場合は、5052のようなグレードが適しています。

強さ

非常に多くのグレードのアルミニウムが生産される理由の 1 つは、引張強度のばらつきです。設計者または製造者は、アルミニウムの用途に必要な強度を知っておく必要があります。 

このリンクを使用すると、適切な材料とアルミニウム製品について簡単に話し合うことができます。

伝導率

導電性が高く、銅のより安価な代替品をお探しの場合、AA8079 などの新しい合金は最高の導電性を提供しますが、1050A などの従来の合金も依然として広く使用されています。 

熱処理性

アルミニウムの熱処理は、弱い合金にとって重要です。強度を高めることで、同じ合金の新しい用途が生まれます。すべてのアルミニウム グレードが熱処理によって強度を高めることができるわけではありません。熱処理に適した合金として、アルミニウム 2024 があります。

適切なアルミニウムグレードを取得する ウェルステ

お客様の用途に適したグレードを見つけるには、膨大な調査と技術的な専門知識が必要です。プロジェクトの用途をいつでも調査することも、当社の高度な技術を持つエンジニアリング チームに任せることもできます。 

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