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アルミニウムは非鉄金属に分類されており、その特性から高い加工技術が必要とされています。
そのため、アルミニウムの開先加工は依頼をお断りする業者も多いのが実情です。

アルミニウムは非鉄金属に分類されており、その特性から高い加工技術が必要とされています。
そのため、アルミニウムの開先加工は依頼をお断りする業者も多いのが実情です。

アルミニウムの特徴

アルミニウムの最も大きな特徴はその軽さであり鉄と比較して約1/3の密度となります。
また、機械加工をする上は扱いやすく、複雑な形状のものにも適しているため、LED電球の口金のような小さなものから、建設資材・航空機や鉄道などの大きなものにまで利用されており、非鉄金属の中で最も高い生産量を占めています。

金属材料としてのアルミニウムのメリット

  1. 軽い
    アルミニウムの最も特徴的な性質が軽さです。
    鉄が7.8、銅が8.9なのに比べてアルミの比重は2.7、つまり約1/3の比重となります。
    アルミニウムを利用する上で利用価値が高いのはこの軽さを活かして軽量化や効率化を図れることにあります。
  2. 比強度(強度 / 比重)が高い
    アルミニウムは単位重量当りの強度に優れた金属です。
    純度アルミニウム自体は柔らかく変化しやすい金属ですが、添加する合金によっては強いアルミニウムになります。
    さらに、銅やマグネシウムなどの合金に熱処理を加えると、鋼材に匹敵する強さを持つジュラルミンになります。
  3. 熱伝導性・導電率が高い
    アルミニウムの熱伝導率は約240(W/m・K)と高く、熱しやすく冷めやすい金属です。
    この性質から冷暖房装置、エンジン部品、各種熱交換器、放熱フィン、ヒートシンクなどに使われています。
    また、導電率も銀・金・銅についで高く、電線やコンデンサなどにも使われ、エネルギー関連や電子部品などの分野でも重宝されています。
  4. 耐食性に優れている
    アルミニウムは酸化しやすく、大気中で酸素と結合すると、酸素と水分を遮断するとても優れた耐食性の酸化皮膜を表面に厚さ0.2ミクロンほど形成します。
    不純物を含まない純度の高いアルミほど、耐食性に優れています。

開先加工におけるアルミニウムのデメリット

  1. 溶接が困難
    アルミニウムのメリットである耐食性に優れた酸化被膜の自然形成が、溶接時には大きな弊害となります。
    この酸化皮膜は融点が約2000℃のため、溶接加工を行う前に除去作業を行わなくては、溶接がうまくいかず精度が落ちてしまいます。
    他にも、溶け落ちが発生しやすい、ひずみが起きやすい、酸化しやすいなど、アルミニウムの開先溶接を行うためには、特徴をよく理解し、適切な溶接方法を選ぶ必要があります。
  2. 技術者によって品質が大きく変わる
    アルミニウムは溶融点が低いため、開先加工時は熱が出ないように工夫をする必要があるほか、加工後の表面の変質にも気を配らなければなりません。
    また、場合によっては溶着を起こしやすいため、気づかずに加工を続けていると精度が低くなってしまう可能性もあります。
    加工の過程で素材に傷が入りやすいといった点も。 アルミニウムの開先加工は、経験と工具選択に関する深い知識も必要となります。

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アルミニウムの開先加工

アルミニウムは、合金の種類によって1000系から7000系まで番号がつけられています。
1000番ごとに成分が異なる見分け方となっており、アルミニウム純度99%は最初の1000系となります。
2000系は、主にCu(銅)を添加し、鋼材に匹敵する強度を持った合金で、ジュラルミン、超ジュラルミンと呼ばれる2017、2024が代表的な合金です。
A7075(超々ジュラルミン)は、非常に優れた強度と軽さを併せ持つ、まさに「夢のアルミニウム合金」ですが、溶接を施すと割れが発生してしまう可能性が高いだけでなく、切削性にも劣る、アルミニウムの中でも最大の難削材です。
このように、一口にアルミニウムといっても純度や合金の種類によって性質や硬度など特徴が異なるので、質の高い開先加工を行うには、加工方法だけでなく母材となるアルミウムの特徴も熟知しておかなければなりません。

アルミニウムは、ブローホールが生じやすい金属です。
そのため、適切な溶接処理をしなければなりません。
ブローホールとは、溶接部分において空気やガスが表面に浮き上がる前に凝固することによってできる空洞の事で、別称「ピット」や「ボイド」とも呼ばれています。
将来的には破断する可能性が高いため、このブローホールの発生を抑えて溶接する事が、アルミニウム開先ではとても重要になります。

「加工が難しい」「加工に時間がかかりすぎる」



「どうやって加工したら良いかわからない」
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アルミニウムの加工事例

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SUS304板厚25mmの開先加工
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