アルミニウム部品製造のエキスパートガイド：実証済み手法とベストプラクティス

アルミニウムは今日、最も機械加工される材料の一つです。実際、アルミニウムCNC加工プロセスは鋼に次いで実行頻度第2位です。これは主に優れた被削性によるものです。

純粋な形では、化学元素アルミニウムは軟らかく、延性があり、非磁性で、銀白色の外観をしています。しかし、この元素は純粋な形だけで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様々な元素と合金化され、顕著に向上した特性を持つ数百種類のアルミニウム合金を形成します。

アルミニウムは機械加工に適しているか？

アルミニウムは材料として興味深い熱的・機械的特性を提供します。また、アルミニウム金属は比較的容易に成形でき、特にCNCアルミニウム加工のような穴あけプロセスで顕著です。実際、マグネシウムやチタン合金などの他の軽金属と比較しても、アルミニウム合金を高く評価しています。

CNCアルミニウムの使用は大幅に増加し、CNC自動車部品やその他の軽量CNC部品の生産が活発化しています。

なぜアルミニウムは鋼より切削しやすいのか？

アルミニウムは鋼より切削しやすく、より高速な加工と短いリードタイムを可能にします。アルミニウムは大量生産には軟らかすぎると考えられがちですが、これは単純に事実ではありません。一部のアルミニウム金型は200万サイクル後の部品生産が可能です！アルミニウムは鋼よりはるかに速く均一に冷却されるため、サイクルタイムが短縮されコスト削減になります。アルミニウムは非常に軽いため、より小型の機械で、より高速に加工できます。アルミニウムは熱を非常に均一に放散するため、歪みが少なく優れた寸法安定性が得られます。クラックと歪みがはるかに少ないため、スクラップも大幅に減らせます。

アルミニウムは弱く軟らかい材料で大量生産に不向きと見なされがちですが、実際には大量生産に使用可能です。より高速に加工でき、鋼よりはるかに速く均一に熱放散するため、多くの場合スループットタイムを短縮しコストを削減します。

部品製造に使用するアルミニウムグレードは？

使用するアルミニウムグレードの最終選択は、あなたの加工プロジェクトに依存し、各グレードをその特性に基づき最重要から最小重要へと分類できます。これにより、あなたのニーズに応じた特定の特性と形状を持つアルミニウムを選択できます。

以下はアルミニウムグレードに関する重要な事実を持ついくつかのタイプです：

• アルミニウム6061： 優れた機械的特性と優れた溶接性を持つ。その特性により最も押出しされるグレードの一つ。優れた靭性、中〜高強度、過酷条件下での優れた耐食性、陽極酸化と曲げ加工性に優れる。5軸CNC加工で一般的に使用される。
• アルミニウム7075： 6061ほどではないが人気。卓越した疲労強度で知られる。溶接には不向きで高価。したがって、機体、自転車部品、登山装備、飛行機翼など重負荷部品に適する。この合金も優れた耐食性を持つ。
• アルミニウム2024： 主に軍事と航空宇宙分野で使用。高耐摩耗性と高強度などの機械的特性による。2024アルミニウムは耐食性が極めて悪く、溶接不可。

アルミニウム部品製造の5つの方法

アルミニウムは機械部品製造に広く使用される材料です。加工しやすく、軽量で強い金属だからです。さらに、アルミニウムを腐食から守り美しい外観を与える表面仕上げを施す様々な方法があります。

アルミニウムを幅広い用途で使用するため、アルミニウム部品を製造する5つの異なる方法があります：アルミニウムCNC加工、アルミニウム押出し、板金、アルミニウム鋳造、アルミニウム鍛造。以下でこれら5つのアルミニウム部品・半製品製造方法を説明します。

1. ブロックまたはバーからのアルミニウムCNC加工

CNC加工は最もシンプルなアルミニウム加工タイプです。アルミニウムブロックをフライス盤にマウント、またはバーを旋盤にクランプして切削工具で加工します。両者の原理は、切削工具で金属チップを切り取り所望の製品形状を得ることです。フライス盤では切削工具が回転し、旋盤では工作物が回転します。アルミニウム部品加工では高切削速度が可能。優れた液体冷却により部品に良好な仕上げが得られます。ただし、送り方向によって工具回転方向と比較して表面粗さに差が生じることがよくあります。アルコールがアルミニウム切削に非常に良いクーラントであることをご存知ですか？CNC加工アルミニウム部品の加工面を光沢させます。利点はほぼあらゆる形状を加工できること。ただし、5軸CNCマシンを使用しない限り、各面で工作物を回転・クランプし直す必要があります。スクラップが多く、単価に影響します。

2. アルミニウム押出し

押出しは半製品製造プロセスです。例：アルミニウムロッドを変形温度まで加熱、約500mmの長さに切断、オペレーターがこのピースを押出し機の投入口に配置。最終的に硬化鋼押出しダイスを通じてアルミニウムを強制押出し。結果として製品所望断面を持つ長尺アルミニウム材が得られます。通常12メートル長さ。押出し後、ストリップを矯正し、最終製品所望長さに切断。ほとんどの場合、製品はさらに加工が必要です。押出しアルミニウム製品の利点：最終部品を得るための廃棄材料が大幅に削減される。ただし、製品範囲は固定され、内蔵機能の数は限られます。

3. アルミニウム板金

板金加工はアルミニウム部品製造の5つの方法のもう一つ。薄いアルミニウムシートを想定。次に、アルミニウムシートを適切な形状に切断。レーザー切断機とパンチングマシンを使用。平らな板金部品と曲面製品があります。アルミニウムシートはベンディングマシンで曲げられますが、パンチングマシンとプレスでも可能です。

4. アルミニウム成形と鋳造

アルミニウム部品の成形には様々な方法があります。

射出成形アルミニウム部品

アルミニウム射出成形も実施。液体アルミニウムを高圧で射出金型に注入。金型から出てくるとほぼすべての所望特性を持つ部品が得られます。この技術は金型が比較的高価なため、大量生産にのみ適しています。

アルミニウム部品の砂型鋳造

砂型鋳造では金型コストが大幅に安価ですが、製品の形状と表面が粗くなることを受け入れる必要があります。砂型鋳造は公差が大きく、低圧鋳造により材料がより脆くなります。ほとんどの場合、鋳造アルミニウム部品には依然として機械加工が必要な特定機能があります。例えば、CNCマシンで厳しい公差の空洞を加工。鋳造後に穴あけとタップ加工も実施。鋳造アルミニウム部品は材料構造上陽極酸化に不向きで、通常粉体塗装されます。

5. アルミニウム鍛造

最後に、アルミニウム部品製造の5つ目の方法はアルミニウム鍛造。これも廃棄物削減の方法です。アルミニウムブロックを硬化鋼金型の陽型と陰型の間で文字通りプレスします。そのため、当社工場では5,000トンの圧力を持つ大型プレスを使用。結果として完璧に成形された部品が得られます。射出成形プロセスと同様に、バリ、穴、タップ穴を後処理してより精密な製品にします。プレス加工されたアルミニウム製品は、構造が押出しアルミニウムと類似しているため陽極酸化に適しています。このアルミニウム部品製造プロセスは、3,000個を超える生産ロットで採算が取れるようになります。

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