アルミニウム合金:自動車、航空宇宙などの主力材料
アルミニウムはどこにでも見られる一般的で人気のある金属であり、驚くほど幅広い部品や製品に使用されています。自動車部品、航空宇宙部品、船舶および船舶用ギア、スマートフォンなどの家電製品、産業機械部品、HVAC システムなど、リストは続きます。 .
エンジニアや製品設計者は、さまざまな業界で試作品と最終用途部品の両方を設計するために、アルミニウムとその合金の多くを頻繁に利用しています。この投稿では、なぜアルミニウムが非常に一般的であるか、なぜ多くのアルミニウム合金があるのかを見ていき、Protolabs で使用している主な合金を簡単に紹介します。
アルミニウム合金は、この金属製ブラケットのようなクイック ターンの自動車部品によく使用されます。 アルミニウムが人気の理由
アルミニウムは強度対重量比が高く、軽量でありながら強度と柔軟性を備えています。また、手頃な価格で耐腐食性があり、さまざまな用途でうまく機能します。
アルミニウム合金は、その汎用性の高さから自動車によく使用されます。アルミニウムの成形性と耐食性により、加工と成形が容易になりますが、その構造上の健全性は、車体にとって最も重要な要件に対応しています。強度は重要ですが、車体は軽量で、製造コストが安く、錆びにくく、優れた表面仕上げ特性など、消費者が求める魅力的な品質を備えている必要があります。アルミニウムは法案にうまく適合します。
航空宇宙部品も同様です。アルミニウム合金は、多くの場合、航空宇宙設計に好まれる材料であり、エンジニアリングに必要とされます。これも、アルミニウムの耐腐食性と高い強度が理由です。スチールと比較して軽量なオプションであり、幅広い航空機部品や航空宇宙用途に理想的な素材です。
軽量化は、自動車産業と航空宇宙産業の両方の主要なニーズです。
自動車の場合、軽量化は排出量を削減し、改善された燃費基準を満たすのに役立ちます。
航空宇宙の場合、アルミニウム合金を使用すると航空機の重量が劇的に減少します。これは、鋼鉄よりも大幅に軽量であるため、航空機の重量を増やすか、燃料効率を向上させることができます。たとえば、ボーイング 787 の 20% の重量削減は、燃料効率の 10 ～ 12% の改善をもたらすと予想されます。これらの線に沿って、航空宇宙での一般的な用途は数多くあります。その多くは、すべてではありませんが、金属です:燃料ノズル、熱交換器、マニホールド、ターボ ポンプ、液体および気体の流れのコンポーネント、コンフォーマル冷却チャネル、ファスナーなど。
なぜこれほど多くの金属合金が使われるのか?
アルミニウムは、純粋な元素として、多くの望ましい特性を示します。ただし、アルミニウム自体は、耐久性の高い用途や目的には十分な強度を備えていない可能性があります。したがって、アルミニウムを他の元素と組み合わせて、より耐久性があり、産業用途に適した合金を形成することができます。
では、合金名に含まれるこれらの数字はすべて何を意味するのでしょうか?アルミニウム シリーズは 4 桁の数字で元素を示します。最初の数字は主要な合金元素を表し、2 桁目は特定の合金の変更を示し、3 桁目と 4 桁目はシリーズ内の特定の合金に割り当てられた任意の番号です。
<表>
素材
プロセス
引張強度
伸び
硬度
アル 6061-T651
CNCフライス盤
CNC旋盤
板金加工
40 ksi
(276 MPa)
17%
95 HBW
10/500
アル 7075-T651
CNCフライス盤
CNC旋盤
83ksi
(572 MPa)
11%
85 HBW
10/500
アル 5052-H32
板金
製作
33.34 ksi
(228 MPa)
12%
60HBW
アル (AlSi10Mg)
3D プリント:DMLS
高解像度（20 μm）
39 ksi
(268 MPa)
15%
42HRB
アル (AlSi10Mg)
3D プリント:DMLS
通常の解像度（30 μm）
50 ksi
(345 MPa)
8%
59HRB
アル (AlSi10Mg)
3D プリント:DMLS
大判（40μm）
43 ksi
(296 MPa)
10%
50HRB
アル 6061
プロトラブズで最も一般的に使用されているアルミニウム合金である Al 6061 は、CNC 機械加工と板金加工に使用されています。一般に、溶接またはろう付けが必要な場合、またはすべての温度での高い耐食性のために選択されます。成形性は、O テンパーで優れ、T4 テンパーで良好です。自動車部品、船舶・マリン用品、家具、家電などに使用されています。
Al 7075
この合金は、混合物にクロムを追加して、良好な応力腐食割れ抵抗を開発します。軽量でありながら強度に優れているため、航空宇宙部品、自転車用品、キャンプ用品、スポーツ用品に最適な合金です。
Al 5052
当社の板金加工部門で使用されているこの合金は、良好な加工性、非常に優れた耐食性、高疲労強度、溶接性、および適度な強度を備えています。これにより、航空機の燃料/オイル ライン、燃料タンク、その他の輸送エリア、電化製品と照明、ワイヤー、リベットでの使用に最適です。
AlSi10Mg
当社の 3D プリント ダイレクト メタル レーザー焼結 (DMLS) プロセスの主力であり、鋳造およびダイカスト プロセスで使用される 3000 シリーズ合金に匹敵します。強度対重量比、高温耐性、耐食性に優れ、疲労強度、クリープ強度、破断強度に優れています。 AlSi10Mg は、熱および電気伝導特性も示します。 AlSi10Mg で構築された最終部品は、ストレス リリーフ アプリケーションを受けます。
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