アルミの材料特性による選び方のポイント

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アルミニウム素材の部品を作る時、材料選定は非常に重要ですね。

アルミニウムには1000番系の純アルミから金属バットにも使用されるような鋼に匹敵する強度を持った7000番系のアルミニウムまで様々です。

ですが、色々と種類があり過ぎてどれを選ぶべきかに迷うことはよくあります。

しかし、すべての要望を満足させるというのは難しく、できるだけ優先させたい特性から絞り込むしかありません。

ここでは、アルミの素材選定を考える時の基本的な情報を紹介します。


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強度を重視したアルミ素材の選び方

とにかく強いアルミという特性だけに絞り込んだ時、まず ”強い” とは何かを定義しないといけません。

つまり、アルミ素材に負荷がかかった時にどれくらい破損しない耐久性を持っているかになりますが、これを引張強度と呼びます。

材料を引っ張っていくと伸びていずれは断裂・破断します。

金属は破断する少し前のポイントで最大の応力がかかった状態になり、そのポイントを引張強度と呼びます。

引張強度を超えて応力が加わると急速に破断に向かうのです。

では、アルミの引張強度は種類によってどのように異なるのか。

結論から述べると

1000番

5000番

6000番

2000番

7000番

という順番で引張強度が強くなります。

1000番系の純アルミと7000番では引張強度に約10倍の差があるので、かなり広い範囲で選択肢があると言えます。

車軸や土木関係の構造物に使うのであればA5083を選択するが、溶接を必要として高い強度を求めるのであればA7003などを検討してもよい。

ボルトやリベットで組み立てるような構造品の場合であれば、A6061やA6063が適しているでしょう。

機械部品など耐食性にあまり問題が生じることのないものであれば、さらに強度の強いA2014、A2024、A7075が良い。

耐食性を重視したアルミ素材の選び方

耐食性の重要性は各用途によって様々ですが、薬品や食品などを保存する容器などは第一選択として純アルミ系であるA1100やA1200を検討するが、もっと耐食性を要求したいならばA1070、A1080といった高純度アルミを選びます。

耐水性においては、淡水、海水によっても使い分けが必要になります。

淡水の場合、1000番系の純アルミよりもむしろ3000番の方が優れた結果が得られることが多いです。

一方で海水にさらされる場合は5000番が適しています。

注意しておきたいことに5000番、2000番、7000番は使用条件によっては応力腐食割れが生じる懸念があるということ。

溶接性によるアルミ素材の選び方

溶接構造のアルミ製品を作りたいと考える時には、溶接に適したアルミ素材を選択しなければなりません。

まず候補として挙げられるのは、銅(Cu))を含まない1000番、3000番、5000番、7000番になります。

例外として、A2219は銅を多く含んでいるのですが、溶接性が優れているため、高強度を要求されるところに使用されることもあります。

見栄えを重視したアルミ素材の選び方

ピカピカに光るアルミ製品を作りたいというなら、純アルミである1000番系を使うことの一択になるでしょう。

基本的にアルミニウムにマンガンなどの不純物が多く含まれるほど、光沢は失われていきます。

その他用途別アルミ素材の選び方

上記機械特性などとは別に、耐摩耗性や導電性などの特性が必要になるケースもあります。

少し例を挙げてみると

耐摩耗を重視する場合・・・A4032

導電性を重視する場合・・・A1060、A6160

耐熱性を重視する場合・・・A2018

このようになります。

他にも要求される条件は様々ですが、最も適したアルミ素材を選ぶことは難しいが試行錯誤を繰り返したり、アルマイト処理を施すことにより対処していくとよい。


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