アルミニウム押出材の最小半径設計ルール？

アルミ形材は、コーナーのRが設計されたものではなく、推測されたものであるため、生産が遅れて失敗することがよくあります。このようなリスクは、時間、工具、信頼のコストとなる。.

アルミニウム押出の最小半径は、合金、肉厚、プロファイルフローによって異なり、引き裂きや応力の蓄積なしに金属を移動させるのに十分な大きさでなければなりません。.

多くのバイヤーは半径ルールを単純な数字だと思っている。そうではありません。半径はシステムの結果です。メタルフロー、金型強度、そして最終的な用途から生まれます。この記事では、私たちが日々現場で見ていることに基づいて、ルールをわかりやすく説明します。.

アルミニウム押出材の最小曲げ半径はどのくらいですか？

短いRは図面上ではきれいに見えるが、金型にひびが入ったり、プロファイルが破損したりする最大の原因である。.

ほとんどのアルミニウム押出形材では、合金と形材によって異なりますが、内角の半径は肉厚の少なくとも0.5～1.5倍が必要です。.

設計者が最小曲げ半径を尋ねるとき、曲げルールと押し出しルールを混同することがよくあります。押し出しはシート曲げではありません。アルミニウムは、柔らかい塊としてダイスに押し込まれます。流れます。コーナーはその流れをガイドします。コーナーが鋭すぎると、金属が均等に充填されません。.

押し出し時の半径の働き

ダイの内部では、アルミニウムがコンテナから狭い流路に移動する。コーナーでは、流速が変化します。鋭角のコーナーでは、内側エッジの金属が遅くなります。外側のエッジは速く動きます。これにより、応力と熱の差が生じます。.

半径が小さすぎると、3つのことが起こる：

• コーナーが完全に埋まらない
• サーフェスラインが現れる
• 応力下でマイクロクラックが形成される

これらの欠陥は、最初は現れないかもしれない。アルマイト処理、機械加工、組み立ての際に後から現れます。.

一般的な最小半径のガイドライン

生産データに基づけば、これらは安全な出発点である：

壁厚さ（mm）	推奨内部半径 (mm)
1.0 - 1.5	0.8 - 1.2
1.6 - 2.5	1.2 - 2.5
2.6 - 4.0	2.0 - 4.0
> 4.0	>= 肉厚

これらは厳密な制限ではありません。金型寿命、表面品質、コストのバランスをとるための作業ルールです。.

内部半径と外部半径

内角の半径は外角の半径よりも重要である。内半径が大きくても外角はシャープに見える。これは設計上の重要なコツである。.

シャープな外観が必要な場合は、内部半径を大きくとり、小さな外面取りや後加工を行うことをよく提案します。.

実質的な生産への影響

半径が小さすぎる場合：

• 金型研磨時間の増加
• 押出速度の低下
• スクラップ率上昇
• 納期延長

実際のプロジェクトでは、半径を0.5mm大きくするだけで、欠陥率が半分以下になることがよくある。.

肉厚と合金は半径制限にどのように影響しますか？

デザイナーはしばしば形状に注目するが、厚みや合金が可能性を決める。.

肉厚の厚い合金は応力の広がりを大きくし、相対半径を小さくすることができるが、硬い合金は割れや流れの不均衡を避けるために半径を大きくする必要がある。.

肉厚と合金は連動する。一方だけでは判断できない。.

肉厚効果

薄い壁は早く冷え、流れに抵抗する。コーナーでは、この抵抗はより強くなる。薄い壁の小さな半径はチョークポイントを作る。.

プロダクションからの主な見解

• 薄い壁には大きな半径比が必要
• 厚い壁がタイトなカーブに耐える
• 不均一な厚みがリスクを高める

均一な肉厚は、他のどんな設計変更よりも役立つ。.

合金の違い

すべてのアルミニウムが同じ挙動を示すわけではありません。簡単な比較をしてみましょう：

合金	フロー能力	半径感度	典型的な使用例
6063	高い	低い	建築
6061	ミディアム	ミディアム	構造
6005A	ミディアム	ミディアム	輸送
7075	低い	非常に高い	航空宇宙

6063は滑らかに流れる。コーナーを簡単に埋めることができる。6061は強いが硬い。Rに余裕が必要。.

より硬い合金がより大きな半径を必要とする理由

硬い合金は変形しにくい。押し出しの際には、より大きな圧力を必要とする。鋭いコーナーでは、圧力が急上昇する。その結果

• 金型ストレスクラック
• 表面の裂け目
• 短い金型寿命

6063から6061に変更する場合、形状が同じであっても、半径を30～50％追加するようアドバイスすることが多い。.

厚さと合金の組み合わせ

硬い合金の薄肉は最悪のケースだ。多くの故障は、この組み合わせから生じる。.

優れたデザインは、この順序に従っている：

1. 機能で合金を選ぶ
2. 最小肉厚の設定
3. 最後にコーナー半径を定義する

この順番を飛ばすと、設計のループにつながる。.

鋭利なコーナーがプロファイルの完全性を弱めることはありますか？

鋭角な角は強そうに見えるが、弱さを隠していることが多い。.

そう、鋭利な内部コーナーは、疲労寿命を低下させ、荷重や温度変化による亀裂のリスクを増大させる応力集中点を生み出す。.

プロファイルの完全性は、書類上の強度だけではありません。押出、機械加工、使用後のプロファイルの挙動が重要なのです。.

応力集中の簡単な説明

応力はパイプの中を水が流れるように、素材の中を流れる。鋭角のコーナーは突然曲がるようなものだ。コーナーには圧力がかかる。.

これにより、次のことが発生します：

• 局所降伏
• マイクロクラックの発生
• 早期疲労故障

半径が小さいと、より広い範囲に応力が分散する。.

二次加工時の影響

多くのプロフィールは後のものだ：

• CNC加工
• ドリル
• 溶接された
• 陽極酸化処理

鋭利な角は、これらすべてのステップで問題を増幅させる。.

アルマイト処理中、鋭い角は高い電流密度を引き寄せます。そのため、色のばらつきや焼け跡が生じます。.

溶接中、熱は角に集まる。これは歪みのリスクを高める。.

現場での失敗例

耐荷重フレームでは、平らな部分ではなく、鋭利な内部コーナーから亀裂が入るのをよく見かける。計算上は合格でも、実際に使用すると弱点が露呈する。.

強さの特徴としての半径

Rをつけることはデザインを弱めることにはならない。むしろ強化されることが多い。.

福利厚生は以下の通り：

• より優れた耐疲労性
• より安定した表面仕上げ
• 長寿命

設計者は、半径がフィット感やスペースを損なうのではないかと心配することがある。ほとんどの場合、変化は小さく、利益は大きい。.

視覚的なシャープさと構造的な健全性

横顔は、中身がシャープでなくてもシャープに見える。これが重要な考え方だ。.

内部半径は完全性を守る。外部デザインは外観を制御します。.

コーナーRの設計基準はありますか？

多くのデザイナーは、ひとつの標準的な数字を探している。そんな番号は存在しない。.

普遍的な最小半径基準はないが、押出成形協会やメーカーによる業界ガイドラインが安全な設計範囲を示している。.

基準は方向性を示すものであって、保証するものではない。.

一般的な参考資料

デザイナーはよく相談に乗る：

• アルミニウム押出材設計マニュアル
• サプライヤー能力ガイド
• プロジェクト固有のテストデータ

これらの文書は、正確な価値観ではなく、原則について合意している。.

代表的なガイドラインの範囲

ほとんどのガイドが勧めている：

• 内部半径 >= 0.5 x 肉厚（軟質合金用
• 構造用合金の内部半径 >= 1.0 x 肉厚
• 中空や薄いプロファイルのための大きな半径

これらの範囲は、製品と工具の両方を保護します。.

スタンダードが柔軟であり続ける理由

押出条件は様々である：

• プレスサイズ
• 金型設計
• 冷却方法
• 生産速度

ある印刷機ではうまくいった半径も、別の印刷機では失敗することがある。だからこそ経験が重要なのです。.

実際のプロジェクトにおけるスタンダードの適用方法

まずはガイドラインから。それから流れをシミュレーションする。そしてリスクに基づいて調整する。.

大量生産のプロジェクトでは、常に保守的な半径を選択します。プロトタイプの場合は、限界をテストすることもあります。.

バイヤーとデザイナーのためのベストプラクティス

最も安全な方法はシンプルだ：

• 負荷と使用条件を早めに共有する
• 押出機からの半径フィードバックを受け入れる
• 型抜き前のロック半径

後半の半径変更は最もコストがかかる。.

結論

最小半径の設計は当てずっぽうではない。合金、肉厚、流れのバランスです。これらのルールを尊重することで、強度、表面品質、納期が守られます。.