アルミニウム押出成形品の最大肉厚は？

薄い壁はひび割れ、厚い壁は冷却に失敗する。多くの購入者は限界を推測し、誤りに代償を払う。この問題はプロジェクト全体で遅延、廃棄、再設計を引き起こす。.

アルミニウム押出成形における安全な最大肉厚は、合金、プレス能力、プロファイルサイズ、冷却制御によって決まります。単一の数値は存在しません。実用上の限界は通常、設計意図ではなく金属流動バランスとプレス力によって決まります。.

このトピックが重要なのは、肉厚が強度、コスト、金型寿命、納期を左右するからです。肉厚が安全範囲を超えると押出成形が不安定になります。真の限界を理解することで、設計変更や隠れたコストを回避できます。.

安全な最大壁厚を定義するものは何か？

厚すぎる形状は安全に見えるが、隠れたリスクを生む。設計者は強度を得るために厚みを増すことが多いが、それでも押出成形の失敗は発生する。その原因は強度ではなく、プロセス限界にある。.

押出成形時の安全な最大肉厚は、構造上の必要性のみによって決まるのではなく、金属流動の安定性、熱除去、およびプレス力によって定義される。.

押出成形における肉厚は、単なる形状の選択ではない。それはダイス内を流れるアルミニウムの挙動を直接的に変化させる。肉厚が増すにつれ抵抗は上昇し、金属を移動させるにはより大きな力が必要となる。ある時点でプレスは均一に押し出せなくなり、表面の裂け目、内部の亀裂、あるいは充填不足部分が生じる。.

金属流動バランス

アルミニウムは圧力下で粘度の高い流体のように振る舞う。薄い壁は流れを速くし、厚い壁は流れを遅くする。ある領域が他の領域より速く流れると欠陥が生じる。薄い部分に隣接する非常に厚い壁は不均衡を生む。厚い部分は流れが遅れ、薄い部分は過熱する可能性がある。.

熱の蓄積と冷却

押出成形では摩擦と変形により熱が発生する。厚い壁は熱をより長く保持するため、冷却が不均一になる。表面が冷却される一方でコアが高温のまま残ると、内部応力が生じる。これにより、押出後の曲がりや経時劣化による割れが生じる可能性がある。.

実用的な厚さ範囲

生産経験から、プレス機全体に共通する安全な範囲が確認される：

プロファイルサイズクラス	標準的な安全最大壁厚
小さなプロフィール	8ミリメートルから12ミリメートル
中程度のプロファイル	12ミリメートルから20ミリメートル
大型プロファイル	20ミリメートルから35ミリメートル

これらは絶対的な限界値ではありません。合金、プレストン数、金型設計によって異なります。40mmを超えるプロジェクトもありますが、特殊な金型と低速加工が必要となります。.

死とリスク

非常に厚い壁は金型応力を増加させる。流れを制御するには支持長さを増やす必要がある。これにより摩擦と摩耗が増加する。一般的な厚さ範囲を超えると金型破損リスクが急激に高まる。.

合金は許容厚さにどのように影響しますか？

多くの購入者は壁厚を設定する際に合金選択を無視する。これによりプロファイルの割れや生産速度の低下を招く。合金選択は安全に押出成形できる壁厚を直接的に変化させる。.

より軟らかい合金は厚い肉厚を可能にする一方、より強度の高い合金は流動応力と熱感度が高いため、許容肉厚を減少させる。.

異なるアルミニウム合金は圧力下で非常に異なる挙動を示す。主な差異は流動応力に起因する。高強度合金は変形に抵抗するため、押出力と熱量が増大する。.

一般的な押出合金

押出成形で最も使用される合金には6063、6061、6005が含まれる。それらの厚み挙動は異なる。.

合金	流動挙動	標準最大厚さ	備考
6063	とても柔らかい	最大30～35ミリメートル	複雑で厚みのある形状に最適
6061	ミディアム	20-25ミリメートル	より高い強度、より多くの力が必要
6005	ミディアムハイ	18-22ミリメートル	硬く、許容範囲が狭い
7075	非常に難しい	しばしば 15 mm未満	押出成形用レア

6063は滑らかに流れ、厚肉や複雑形状に耐える。このため建築用や大型中空プロファイルに広く用いられる。6061は強度が高いが加工の許容度が低い。6061の厚肉加工では速度低下とビレット温度上昇が必要となる場合が多い。.

熱とひび割れのリスク

より強度の高い合金はより多くの熱を発生する。厚い壁はこの熱を閉じ込める。これによりダイ出口部での高温割れのリスクが高まる。押出が成功した場合でも、急冷が不均一になる可能性がある。.

コストとリードタイムへの影響

硬質合金の肉厚化は速度を低下させる。これによりコストが増加する。またスクラップリスクも高まる。多くのプロジェクトでは厚肉部で6063へ切り替え、合金ではなく設計による強度向上を図る。.

合金と厚さの組み合わせ

安全な設計は、合金と厚さの組み合わせから始まる。厚さを大きくする必要がある場合は、合金は柔らかいものを選ぶべきである。強度が必要な場合は、厚さは適度な範囲に留めるべきである。.

押出成形では長いプロファイルにおいて均一な厚さを維持できるか？

図面では長いプロファイルは単純に見えるが、製造時には厚みのばらつきが生じることが多い。購入者は端から端まで均一な肉厚を期待する。現実はより複雑である。.

長い押出成形品において均一な厚さを実現することは可能だが、それはダイスのバランス、温度制御、およびプラーの安定性に依存する。.

長さが増すとプロセスドリフトの影響を受けやすくなる。温度や速度のわずかな変化が数メートルにわたって累積する。.

長さに対するバランス

ダイのバランスは開始時の流れを制御するが、長さが新たな要因をもたらす。押出が続くにつれ、ビレットの温度が変化する。容器とダイが加熱される。これにより金属の流れが変化する。ダイが定常状態向けに設計されていない場合、厚みが変動する可能性がある。.

プラー効果とランアウトテーブル効果

長いプロファイルは長さを支えるためにプラーに依存する。不均一な引張力は厚い部分よりも薄い部分をより強く伸ばす。これにより厚みのばらつきが生じる。均一な肉厚を得るには安定したプラーの設置が不可欠である。.

冷却の一貫性

冷却は全長にわたって均一でなければならない。厚い壁は冷却が遅い。冷却ファンや水噴射が不均一な場合、壁厚は均一に見えても内部応力は変化する。.

許容期待

均一であることは完璧を意味しない。代表的な厚さ公差はサイズに依存する：

プロフィール長	標準的な厚さ公差
3メートル未満	±0.15 mm
3～6メートル	±0.20 mm
6メートル以上	±0.25 mm以上

長いプロファイルには緩い公差が必要である。厳しい公差を無理に適用すると不良率が増加する。.

デザイン上のヒント

急激な厚みの変化を避ける。変化は徐々に保つ。可能な限り壁を対称に配置する。これにより全長にわたるばらつきが減少する。.

どの機械の能力が壁厚を制限しますか？

設計者はしばしばプレス機のサイズを知らずに厚い壁を要求する。これが図面の却下や高額な見積もりを招く。機械の能力には絶対的な限界がある。.

押出プレストン数、ビレット径、および容器サイズは、最大肉厚を直接制限する。.

すべての押出プレスには力に限界がある。厚い壁は抵抗を増大させる。ある時点で、必要な力がプレスの能力を超える。.

プレストン数

トン数はビレットを押す力の大きさを定義する。トン数が高いほど、より厚い壁や大きなプロファイルが可能となる。小型プレスは薄い形状には対応できるが、厚いソリッド部品では失敗する。.

一般的な関係：

• 厚さが増すほど＝力が大きくなる
• 幅が大きいほど＝力が大きい
• 硬い合金 = より大きな力

ビレット径

より大きなビレットはより多くの金属を供給する。これにより厚肉部分の充填が促進される。小さなビレットは金属供給が限られるため厚肉壁の充填が困難である。これが充填不足や表面欠陥を引き起こす。.

容器と金型の強度

厚い壁にはより強固な金型が必要となる。軸受の長さが増加する。これにより金型の応力が増大する。古いプレス機や小型容器では、このような金型を安全に支えられない可能性がある。.

代表的なプレス能力範囲

プレストン数	実用的な最大壁厚
800～1200トン	10～15ミリメートル
1600～2500トン	20-25ミリメートル
3000～4500トン	30-40 mm

これらの値は6063のような一般的な合金を想定しています。硬い合金では限界値が低下します。.

速度のトレードオフ

プレス機が厚肉壁を押し出し加工できても、速度は低下する。低速化は生産量を減らしコストを増加させる。多くの工場では、プレス機の限界を押し上げるよりもプロファイルの再設計を好む。.