7075アルミニウムと2024アルミニウムの比較：強度の違いは？

7075と2024の間で迷っているエンジニアをよく見かけます。彼らは、応力がかかっても強度が保たれる部品を求めています。

7075は引張強度が高いが、2024は疲労強度が高く、最大荷重はやや低い。

この2つの高強度合金を比較してみよう。

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7075と2024の強度の違いは何ですか？

私が航空機部品を作り始めた頃、両方の合金を継手やブラケットに使った。応力試験や疲労サイクルでは、両者は異なる性能を示しました。

7075-T6は2024-T3（～469MPa）より高い引張強さ（～572MPa）を持つ。しかし、繰返し荷重下での耐疲労性は2024の方が優れている。

もっと深く引張強さと疲労強さの比較

引張強さ（静荷重）：

• 7075-T6:~MPa
• 2024-T3:~MPa

静的荷重試験では7075の方が明らかに強い。最大負荷容量が重要な場合によく使われる。

降伏強度（永久変形）：

• 7075-T6:~503MPa
• 2024-T3:~MPa

つまり、7075の方が曲げや降伏に強いということだ。

疲労強度（繰り返し荷重）：

合金	引張強さ (MPa)	疲労耐久限界 (MPa)
7075-T6	~572	~160
2024-T3	~469	~200

2024は繰返し疲労に強く、振動や負荷サイクルのある部品に適している。

7075と2024の2種類のブラケットを作ったことがある。振動試験をしたところ、2024の方が軽い荷重でも割れることなく長持ちしました。

クイズの時間だ：

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航空宇宙部品に適した合金は？

航空宇宙部品を設計するとき、私は強度、疲労、製造性のバランスをとった。

2024は、その疲労寿命から胴体シートや主翼のスキンに使用される。7075は、ギアやスパーなど応力の大きい部品に最適です。

さらに深く航空宇宙分野での使用例

2024-T3:

• 優れた疲労強度
• 低温でも靭性を維持
• 構造用スキン、リブ、フィッティングに使用。
• コーティングまたは被覆されていない限り、腐食に弱い。

7075-T6:

• 卓越した静的強度
• ランディングギアのフィッティング、高荷重ポイントに使用。
• 疲労寿命は低いが、短いサイクルでは許容範囲内
• 良好な腐食保護が必要

アプリケーションの例：

• ウイングスキン（2024）長いサイクル、軽度の負荷、疲労の重要性
• ランディングギア金具（7075）高い静荷重、少ないサイクル

主翼の表皮に2024の部品を、ロードパスに7075のリンクという2つのブラケットを作ったことがある。どちらも構造上の必要性を効率的に満たしていた。

クイズの時間だ：

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耐食性の比較は？

私は両方の合金を塩霧室と湿度室でテストした。両者は暴露下で異なる挙動を示した。

2024はより腐食しやすく、7075はやや腐食に強いが、屋外や海洋での使用にはどちらも保護コーティングが必要。

さらに深く：腐食の挙動と保護

本質的な抵抗：

• 2024銅が高い（～4.4%）→耐食性に劣る
• 7075高亜鉛（～5.6%）→耐食性は中程度だが、応力腐食割れを起こしやすい。

保護処置：

合金	未処理の腐食リスク	コモン・プロテクション
2024	高い	クラッディング、アルクラッド、陽極酸化処理、プライマー
7075	中程度	アロジン、硬質アルマイト、シーラー

環境耐久性：

• 2024クラッディングやヘビーコーティングが必要。湿気の多い場所や塩分を含んだ空気には適さない。
• 7075より良いが、エッジの応力腐食を避けるためにアルマイト処理かシーラントが必要である。

実際のケース

それぞれの合金から1つずつ、2つのフィッティングを作った。2024はむき出しのままで、7075にはアルマイトを施した。湿度の高い月では、2024は数週間で端が腐食した。アルマイト処理した7075は何年も錆が出なかった。

クイズの時間だ：

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どちらが加工しやすいか？7075か2024か？

私のCNC工場では、加工性が重要だった。両方の合金を同じ条件でテストしました。

2024は7075よりも加工が簡単で、熱の蓄積もなく、工具寿命も長い。でも、7075もよく切れるし、公差も厳しい。

もっと深く加工性能とヒント

切り屑の形成と工具の摩耗：

• 2024-T3より柔らかく、長い切り屑を形成し、切断しやすく、仕上がりが良い。
• 7075-T6硬い、切り屑が短く研磨性が高い、工具の摩耗が早い、厳しいセットアップが必要。

公差と仕上げ：

• どちらも良い工具とクーラントで±0.01mmを維持できる。
• 2024は硬度が低いため、滑らかな仕上がりになることが多い。

タッピングとねじ切り：

• 2024年はよくタップする
• 7075は、より遅いタップ速度とシャーフォームタップを必要とする。

フライス加工とドリル加工のヒント：

• 2024:チップロード0.3mm、速度250-300m/min
• 7075:0.2mmチップロード、速度200m/min、フラッドクーラント必須

私のショップでのテスト結果

2024と7075のスロットを並べてみた。2024の工具は、7075よりも2倍長く、鈍化するまでに200?

クイズの時間だ：

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結論

7075は静荷重に強く、高応力部品に適している。2024は、繰り返し荷重に対する疲労寿命が優れている。どちらも腐食に対する保護が必要で、2024の方が加工しやすい。負荷の種類、環境、加工の必要性に応じて選択する。