CNC加工用アルミニウムグレードのコストと選択ガイド

Jul 31, 2026

ご伝言

最適なものを選択するCNC加工用アルミニウムグレード降伏強度、切りくず形成、応力除去焼き戻し、後処理の互換性のバランスをとる必要があります。-その間Al6061-T651加工性とコストのバランスが取れた一般構造部品の業界標準となっており、Al7075-T651航空宇宙{0}}級の強度(降伏 503 MPa)を、原材料価格は高くなりますが、加工サイクル時間は短くなります。使用を避けるAl5052極度のビルトアップ エッジ(BUE)かじりと高いバリ取りコストによる複雑なフライス加工コンポーネントの場合。{0}板金または基本的な旋削部品用に予約してください。薄い-壁のポケットまたは公差が厳しい場合(以下の場合)±0.012mm)、常にストレスを軽減する-気質(T651またはT7451)応力緩和による反りを防ぎます。-

 

原材料の選択と CNC 部品の総製造コスト

精密 CNC 製造では、原材料の購入コストは、完成したコンポーネントの合計単価の 15% ~ 30% にすぎません。残りの 70% ~ 85% は、機械加工労働力、スピンドル時間、切削工具の摩耗、二次仕上げ歩留まり、およびスクラップ率によって決まります。純粋に未加工のインゴットの価格に基づいて間違ったアルミニウム合金グレードを選択すると、プロジェクトの総支出が膨らむことがよくあります。

 

部品コストの合計の内訳:

 

・ 原材料:15% - 30%

・機械加工:40% - 55% (被削性と切りくず処理による)

・バリ取り&仕上げ:10% - 20% (延性とかじりによる)

· スクラップと QA:5% - 10% (残留応力歪みによる)

 

Dazao Machinery Shop-フロアのケーススタディ: 18,000 ドルのストレス解消スクラップ イベント-

ISO9001- 準拠の医療ロボット クライアントの 2021 年の生産実行中、厦門大蔵機械は、250 ユニットの薄壁(壁厚 1.5 mm)電子センサー エンクロージャの図面を受け入れました。お客様の図面指定規格Al6061-T6材料コストを管理するためのプレート在庫。

 

加工シーケンスには、5 軸 CNC マシニング センターで元のビレットの体積の 72% を除去する重度のポケット フライス加工が含まれていました。最終仕上げパス後に油圧治具クランプを解放すると、内部熱残留応力が押出成形品にロックされます。T6プレートがリラックスしました。部品が反り、中央が反ってしまいました。1.85 mmの図面平面度公差をはるかに超えています。±0.05mm.

CMM inspection measuring flatness distortion on a heavy pocketed Al6061-T6 CNC milled enclosure at Dazao Machinery facility

 

250 個の部品のバッチ全体が廃棄されました。根本原因は工具のたわみや主軸の振れではなく、標準品の未解放の残留応力状態でした。T6気性。 Dazao は、マシン時間と在庫で 18,000 ドルの損失を吸収しました。 -ストレスを軽減してジョブを再実行する-Al6061-T651ストック-は、-焼き入れ-後に 1.5% ~ 3% の永久伸張を経て、平坦な部品が生成されます。±0.02mm合計表示読み取り値 (TIR) を機械から直接取得できます。

 

原材料価格と実際の部品コストのギャップ

調達ディレクターはよく、未加工のアルミニウム在庫を重量で比較します。

 

・Al5052-H32:~$3.20/kg

・Al6061-T6:~$3.80/kg

・Al7075-T6:~$8.50/kg

 

ただし、加工はAl5052CNC フライス センターでは、ビルドアップ エッジ(BUE)形成を管理するために切削速度を 40% 下げる必要があり、部品ごとに平均 6 分の手動バリ取りサイクルが追加されます。-逆に、Al707518,000 RPM を超えるスピンドル速度できれいで脆い切りくずを形成して切削し、機械サイクル時間を 35% 短縮します。Al6061.

 

さまざまな工学的仕組みを理解するCNC加工用アルミニウムグレードこれにより、エンジニアリング チームと調達チームは、機械的な完全性を損なうことなく総所有コスト (TCO) を最小限に抑えることができます。製造現場のセットアップ プロトコルの詳細については、-包括的なアルミニウム CNC 加工ガイド.

 

材料ハンドブックで無視されている 3 つの重要な CNC 加工の盲点

ほとんどの市販の材料ガイドには、サプライヤーのデータシートからの基本的な引張強度と伸びの測定基準がリストされています。これらは、製造現場で遭遇する現実世界の機械加工現象に対処できません。-

 

盲点 1: T6 と T651 の焼き戻しの罠 (残留熱応力歪み)

標準の材料コールアウトで指定するAl6061-T6またはAl7075-T6。のT6この指定は、溶体化熱処理とそれに続く人工時効処理を示します。熱処理の急速水冷段階では、アルミニウム プレートの外側エンベロープは急速に冷却されますが、コアは熱いままです。この熱差により、深刻な非対称残留張力テンソルと圧縮応力テンソルが素材に固定されます。

 

CNCエンドミルで切削する場合T6プレートの材料を不均一に除去すると、内部応力の平衡が崩れます。残りの材料は内部の力を緩和するために跳ね返り、すぐに曲がり、ねじれ、またはカッピングを引き起こします。

 

T6 テンパー (未伸長):

· 外層: 高い内部引張応力

· コア層: 高圧縮応力

· 結果: 重いポケットフライス加工により内部応力のバランスが崩れ、治具を外すときに部品が歪む原因となります。

 

T651 テンパー (ストレッチ 1.5% - 3%):

· 外層とコア層: 中和された応力場

· 結果: 機械的ストレッチにより応力が再分散され、±0.01 mm までの厳しい公差でも寸法安定性が維持されます。

 

T651気質指定 (例:Al6061-T651またはAl7075-T651) は、溶体化熱処理後、ミルが材料をその長手方向軸に沿って 1.5% ~ 3% 機械的に引き伸ばすことを示します。この塑性変形により、内部残留応力場が再分配され、中和されます。

 

· エンジニアリング ルール:材料の除去が生ビレットの体積の 40% を超える、または肉厚がそれ以下になる CNC フライス加工コンポーネントの場合2.0mm、指定T651(またはT74517000 シリーズの場合)は、寸法安定性を保証するために必須です。±0.01mm.

 

盲点 2: 5052 かじりの罠と隠れたバリ取り人件費

マテリアルガイドが頻繁に市場に投入されるAl5052経済的で耐食性の高いオプションとして。{0}}板金のせん断やプレス ブレーキ曲げには当てはまりますが、-5052 アルミニウム CNC 加工処理に重大な課題が生じます。

 

なぜならAl5052シリコンや銅などの主要な強化元素が含まれていないため、高い延性と低いせん断抵抗を示します。 CNC フライス加工中:

 

1.超硬刃先には柔らかいアルミが密着し、ビルトアップエッジ(BUE)-.

2. BUE は工具の有効すくい角を変更し、表面仕上げのひび割れを引き起こします (Ra > 3.2 μm)および工具刃先のマイクロチッピングが加速されます。-

3. 材料はきれいに剪断されるのではなく、工具の出口経路に沿って塑性変形し、重くて延性のあるフラッシュ バリが生成されます。

 

最先端における工具と材料の相互作用:

· 脆性合金 (例: Al7075):高いせん断応力により、BUE がゼロで、きれいで短く破断した切りくずが生成されます。

· 延性合金 (例: Al5052):材料の付着によりビルトアップ エッジ(BUE)が発生し、大きなバリや表面の裂けが生じます。

 

複合体の手動ベンチバリ取りAl5052形状の作成には部品ごとに 5 ~ 15 分かかる場合があり、初期の原材料の節約をすぐに上回ります。

 

盲点 3: 混合-合金の機械アセンブリにおける陽極酸化処理の色の不一致

ロボット エンド エフェクタなどの複数の{0}}部品からなるアセンブリ-を設計する場合、-6061取り付けプレートと7075構造腕-エンジニアは、多くの場合、MIL-A-8625 に基づくタイプ II 黒色陽極酸化という単一の仕上げコールアウトを指定します。

 

これらの部品を同じ陽極酸化タンクバスで処理すると、明確な視覚的な色合いの変化が現れます。

 

・Al60610.4% ~ 0.8% のシリコンと 0.8% ~ 1.2% のマグネシウムが含まれています。均一で透明な酸化アルミニウム層(Al)を形成します。2O3)黒色の有機染料を均一に吸収し、深みのある漆黒のサテン仕上げを生成します。-

 

・Al70755.1% ~ 6.1% の亜鉛と 2.1% ~ 2.9% の銅が含まれています。その間、硫酸陽極酸化プリエッチング-銅と亜鉛の金属間化合物相は異なる速度で溶解し、陽極皮膜全体の光の屈折を変化させます。結果として得られる仕上がりは、7075多くの場合、反射率は変化し、濃い灰色または茶色がかった黒に見えます。{0}

 

陽極酸化染料の吸収差:

・Al6061(0.6%Si、1.0%Mg):陽極酸化層により均一な細孔径が形成され、純粋な漆黒の仕上がりになります。-

・Al7075(5.6%Zn、1.6%Cu):陽極酸化層は不規則な細孔構造を形成し、濃い灰色または茶色がかった色合いになります。

 

嵌合コンポーネント間での視覚的な均一性が難しい要件の場合は、混合を避けてください。6000系そして7000系同じ目に見えるアセンブリ内の合金を使用するか、仕上げパートナーと調整して指定された非エッチング前処理化学浴を利用します。{0}{1}{0}

 

一次CNC加工アルミニウム合金の技術分析

を選択するCNC加工に最適なアルミニウム化学組成、物理的機械的特性、切断パラメータ、仕上げ特性を評価する必要があります。

High grade aluminum billet stock inventory including 6061-T651 and 7075-T651 at Xiamen Dazao Machinery factory

 

合金 6061-T651: 冶金学的プロファイルと機械加工性

Al6061(マグネシウムとシリコンで析出硬化) は、世界中で製造されているすべての精密 CNC アルミニウム部品の約 70% を占めています。

 

Al6061-T651 の典型的な化学組成 (重量%):

・シリコン(Si): 0.4 - 0.8

・鉄(Fe):最大0.7

・銅(Cu): 0.15 - 0.4

・マンガン(Mn):最大0.15

・マグネシウム(Mg):0.8 - 1.2

・クロム(Cr):0.04 - 0.35

・亜鉛(Zn):最大0.25

 

冶金相の強化

高い強度Al6061-T651析出硬化によって実現されます。 530度の溶体化熱処理により、合金元素が固溶体に溶解します。急速水冷処理により、この構造は室温で維持されます。 160度で18時間の人工時効により、微細な針状-相の析出(Mg2Si) マトリックス全体に形成されます。これらの微細な析出物により転位が固定され、降伏強度が 55 MPa (焼きなまし済み) から増加します。O気性)に276MPaT651気性。

 

粒子構造の異方性 (L 方向 vs. LT 方向 vs. ST 方向)

押出棒材と圧延板は、次のような方向性のある機械的結晶粒配向を示します。

 

・縦(L):圧延・押出方向(最高引張強さ:310MPa)。

・ロングトランスバース(LT):プレート幅方向(伸びが若干減少)。

· ショート トランスバース (ST):プレートの厚さ全体 (高い横方向の荷重がかかると層間剥離が発生しやすくなります)。

重荷重の構造ブラケットを設計するときは、一次曲げ応力を L 方向の転がり方向と平行に揃えます。-

 

被削性プロファイル (6061 アルミニウムの被削性)

6061の機械加工性評価を示します50%快削との比較-2011アルミニウム。ハイレーキの研磨超硬工具で切断すると、予測通りカールした切りくずが生成されます。-一貫した達成Ra 0.8 μm までの表面仕上げ標準二次研削を行わずに、標準的な 3 軸および 5 軸フライス加工操作で容易に達成できます。

 

Al6061-T651 の完全な切削パラメータ マトリックス:

手術

切断速度

VcVc

(メートル/分)

刃当りの送り

fzfz

(mm/歯)

軸方向の深さ

APap

(mm)

半径方向の深さ

ああae

(mm)

推奨工具/コーティング

正面フライス加工

800 – 1500

0.10 – 0.25

1.5 – 3.0

カッター径70%

45 度刃先交換式フェースミル、コーティングされていない超硬インサート

荒溝加工

500 – 900

0.05 – 0.12

1.0×直径

100% カッター径

3枚刃超硬エンドミル、ZrNまたはDLCコーティング

高速ポケット-

1000 – 2200

0.08 – 0.18

直径1.5×

カッター径10%~20%

3-フルート ハイヘリックス (45 度)、ポリッシュフルート

仕上げフライス加工

1200 – 2500

0.03 – 0.08

0.2 – 0.5

カッター径 5% ~ 10%

3枚刃またはPCDエンドミル、Ra 0.4 μm仕上げ

掘削

150 – 300

0.12~0.25mm/rev

3.0×直径

N/A

135度スプリットポイント超硬ドリル、内部クーラント

タッピング(フォーミング)

20 – 40

ピッチ依存

N/A

N/A

HSS-E または超硬ロールフォームタップ (チップなし)

 

最適なツール形状と速度

・表面速度(V)c):600 – 1200 m/min (2000 – 4000 SFM)

· 刃当たりの送り (fz): 0.05 – 0.20 mm/歯 (0.002 – 0.008 インチ/歯)

· 推奨される工具形状:37 度から 45 度のねじれ角、研磨されたフルート、および高速仕上げパス中のびびりを排除する円筒マージンを備えた 3- 枚刃エンドミルです。

 

理想的な用途

自動車用ブラケット、構造用ロボットアーム、センサーハウジング、産業機械ベース、強度、溶接性、耐食性のバランスが要求される試作部品全般。

 

合金 7075-T651: 航空宇宙機械特性と高速加工

構造強度と重量の比率が主な設計指標である場合、{0}}-Al7075は業界標準です。亜鉛(5.1%~6.1%)とマグネシウムを合金化すると、構造用鋼の引張強度に匹敵する微細な-構造が得られます。

 

Al7075-T651 典型的な化学組成 (重量%):

・亜鉛(Zn): 5.1 - 6.1

・マグネシウム(Mg):2.1 - 2.9

・銅(Cu):1.2 - 2.0

・鉄(Fe):最大0.5

・シリコン(Si):最大0.4

・マンガン(Mn):最大0.3

・クロム(Cr):0.18 - 0.28

・チタン(Ti):最大0.2

 

機械的特性の比較:

・Al6061-T651:引張降伏強さ 276 MPa |ブリネル硬度 95 HB

・Al7075-T651:引張降伏強さ 503 MPa |ブリネル硬度 150 HB

・構造用鋼(A36):引張降伏強さ 250 MPa |ブリネル硬度 119 HB

 

析出物硬化メカニズム (η段階MgZn2)

Al7075、強度はコヒーレントおよび半コヒーレントの準安定 η' 析出物 (MgZn) によって決まります。{0}2) 120 度で 24 時間の人工老化中に形成されます。これらの緻密な析出物は、高い機械的ストレス下での転位の動きに抵抗し、7075-T651極限引張強さ570MPaそして耐久限界は160MPa(5億回のストレスサイクルの逆転)。

 

被削性プロファイル (7075 アルミニウム機械加工)

高い硬度にもかかわらず、(150HB), Al7075非常によく切れます。降伏強度が高いため、チップが急速に破壊され、長く連続したリボンではなく、短くて簡単に排出されるセグメントチップが生成されます。

 

このきれいな切りくず形成により、機械オペレータは積極的な軸方向切込み深さを実行できます (p) と高いテーブル送り。ただし、材料のせん断応力が高いため、従来の材料と比較して切削抵抗が約 30% ~ 40% 増加します。6061、主軸出力または工具剛性が不十分な場合、工具逃げ面の摩耗が加速します。

 

Al7075-T651 の完全な切削パラメータ マトリックス:

手術

切断速度

VcVc

(メートル/分)

刃当りの送り

fzfz

(mm/歯)

軸方向の深さ

APap

(mm)

半径方向の深さ

ああae

(mm)

推奨工具/コーティング

正面フライス加工

600 – 1200

0.08 – 0.20

1.0 – 2.5

65% カッター径

刃先交換式、TiB2 または DLC コーティング超硬インサート

ラフなポケット加工

400 – 800

0.04 – 0.10

1.0×直径

100% カッター径

3 枚刃超硬エンドミル、DLC または TiB2 コーティング

高効率フライス加工(HEM)

800 – 1800

0.06 – 0.15

2.0×直径

カッター径 8% ~ 15%

3-刃不等ピッチエンドミル 高剛性

仕上げフライス加工

1000 – 2000

0.02 – 0.06

0.1 – 0.3

カッター径 3% ~ 8%

単結晶ダイヤモンドまたは研磨超硬

掘削

120 – 220

0.08~0.18mm/rev

3.0×直径

N/A

超硬ソリッドドリル、30度ねじれ、70バールクーラント

タッピング(切削)

12 – 25

ピッチ依存

N/A

N/A

スパイラルフルートハイス-Coまたは超硬カットタップ

 

経済性: 7075 が総コストを削減する場合 (6061 対 7075 アルミニウム)

10 kg のビレットを 1.2 kg の航空宇宙用マニホールドまで加工する重いポケット加工アプリケーションを考えてみましょう。

 

経済的トレードオフ分析 (6061 vs 7075):

・原材料費:Al6061-T651=$38.00|Al7075-T651=$85.00

· 荒加工サイクルタイム:Al6061-T651=28 分|Al7075-T651=16 分

· 仕上げサイクルタイム:Al6061-T651=12 分|Al7075-T651=8 分

· 合計マシン時間:Al6061-T651=40 分|Al7075-T651=24 分

· 加工コスト (@ $90/時間):Al6061-T651=$60.00|Al7075-T651=$36.00

· 部品コストの合計:Al6061-T651=$98.00|Al7075-T651=$121.00

 

その間Al7075原材料費が 47.00 分増加しましたが、機械時間は 16 分節約されました (24.00 分の節約)。より高い時間当たりのショップレート($150+/時間)を備えた高レートの 5- 軸マシンでは、サイクル時間の節約が可能になります。7075原材料のプレミアムを完全に相殺できます。

 

過時効処理: T7351 対 T7651 焼き戻し

標準7075-T651持続的な引張荷重がかかる海洋環境にさらされると、応力腐食割れ (SCC) が発生しやすくなります。 SCC を軽減するために、航空宇宙図面では、次の 2 段階の過老化焼戻しが指定されることがよくあります。-

 

· T7351 気質:160度から180度でオーバーエージング。引張降伏強度を最大 13% 低下させます (435MPa)、しかし免疫レベルに対するSCC抵抗性を増加させます。

· T7651 気質:中間の過老化。高強度(460MPa)と耐剥離腐食性を両立。

 

合金 5052-H32: 加工境界とかじりの軽減

Al50525000-シリーズ(Al-Mg)ファミリーに属します。固溶硬化と冷間加工によってその強度が得られます (H32またはH34焼き戻し)により、熱析出時効による-熱処理-ができなくなります。

 

Al5052-H32 典型的な化学組成 (重量%):

・マグネシウム(Mg): 2.2 - 2.8

・クロム(Cr): 0.15 - 0.35

・鉄(Fe):最大0.4

・シリコン(Si):最大0.25

・銅(Cu):最大0.1

・マンガン(Mn):最大0.1

・亜鉛(Zn):最大0.1

 

機械加工性プロファイル (5052 アルミニウム CNC 機械加工)

Al5052機械加工性の評価が低くなります (35%)。延性が高いため (破断点伸びが 12% ~ 20%)、材料がきれいに剪断されるのではなく、カッター全体に汚れが付着します。

Microscopic view of built-up edge BUE on tool flute caused by machining soft 5052 aluminum alloy

 

Al5052-H32 の完全な切削パラメータ マトリックス:

手術

切断速度

VcVc

(メートル/分)

刃当りの送り

fzfz

(mm/歯)

軸方向の深さ

APap

(mm)

半径方向の深さ

ああae

(mm)

推奨工具/コーティング

正面フライス加工

400 – 700

0.08 – 0.15

0.8 – 1.5

カッター径50%

ハイレーキインサート、鏡面研磨、DLC コーティング

フライス加工・溝加工

250 – 500

0.03 – 0.08

0.5×直径

100% カッター径

1枚刃または2枚刃ルーター/エンドミル、DLC/ZrN

仕上げフライス加工

500 – 900

0.02 – 0.05

0.1 – 0.25

カッター径5%

2-刃ノンコート超硬、高圧クーラント

掘削

80 – 160

0.05 – 0.12 mm/rev

2.0×直径

N/A

パラボラフルートドリル、ポリッシュフルート、高流量

タッピング(フォーミング)

15 – 30

ピッチ依存

N/A

N/A

クロム-メッキのタップ、純粋なオイルクーラント

 

ショップ-床の工具と冷却剤の軽減策

加工を成功させるにはAl5052エッジの蓄積や糸の破れなし:

 

1. ツールの選択:摩擦係数を下げるには、ダイヤモンド ライク カーボン (DLC) または窒化ジルコニウム (ZrN) コーティングを施した 1 枚刃または 2 枚刃の超硬ルーター/エンドミルを使用します。(<0.1).

 

2. すくい角:Specify high radial rake angles (>15度)で鋭い切れ刃です。ホーニングランドやエッジ半径の準備が施された工具は避けてください。

 

3. 高圧冷却剤:-を超える圧力で水溶性クーラントエマルジョンを切削ゾーンに直接供給します。-50 バール (725 psi)粘着性のある切りくずをフルートのガレットから機械的に吹き飛ばします。

 

アプリケーションの制限

予約する5052海洋機器の筐体、液体貯蔵タンク、単純な旋削継手など、-極度の塩水腐食耐性が大量の加工効率を上回る場合に使用されます。-

 

合金 2024-T3: 疲労強度と腐食制限

Al2024Al-Cu-Mg 合金は、高い引張荷重下での破壊靱性と繰り返し疲労強度が認められています。

 

Al2024-T3 典型的な化学組成 (重量%):

・銅(Cu): 3.8 - 4.9

・マグネシウム(Mg):1.2 - 1.8

・マンガン(Mn):0.3 - 0.9

・鉄(Fe):最大0.5

・シリコン(Si):最大0.5

・亜鉛(Zn):最大0.25

・クロム(Cr):最大0.1

 

被削性プロファイル(2024アルミニウム加工)

2024 銅含有量 (3.8% ~ 4.9%) により短く脆い切りくずが形成される機械で、高い表面仕上げが得られます (Ra0.4μm)。機械加工性評価は次のとおりです。70%.

 

プロパティ マトリックス (2024-T3):

· 引張降伏強度:345MPa

· 疲労限界:138MPa(5億サイクル)

・溶接性:悪い / 推奨されません (高温割れ)

· 耐食性:不良 (クラッディング/陽極酸化処理が必要)

 

大気腐食の脆弱性

とは異なり6061, Al2024大気腐食および電気腐食に対する耐性が劣ります。銅-が豊富な金属間化合物粒子は局所的な微小ガルバニックセルを生成し、湿気にさらされると重大な孔食を引き起こします。-

 

· 設計要件:すべて CNC 機械加工-2024コンポーネントは、加工直後に保護表面処理-、通常はクロム酸陽極酸化処理(タイプ I)、重クロム酸シールを備えた硬質硫酸陽極酸化処理(タイプ III)、または亜鉛クロメート プライマー コートを施す必要があります-。2024溶融溶接はできません。構造接合部は機械的締結具または構造用接着剤に依存する必要があります。

 

特殊合金: 6082-T6、7050-T7451、2011-T3、および 6063-T6

 

特殊合金エクステンション:

· 合金 6082-T6:欧州では 6061 と同等。マンガンの含有量が高い (0.4 ~ 1.0%) と、粒子構造の制御と疲労限界が向上します。

· 合金 7050-T7451:Replaces 7075 for thick plates (>80mm)。焼入感受性と応力腐食割れ (SCC) のリスクを排除します。

 

6082-T6 (欧州構造規格)

欧州の自動車および産業機械の図面 (DIN EN 755) にわたって広く指定されており、Al6082より高いマンガン濃度(0.4% ~ 1.0%)が含まれています。6061。この微細な結晶粒構造により、引張強度が向上します。310MPa(対276MPa6061 用)、高速 CNC 旋盤での切りくず破壊性能を向上させます。{1}{2}

 

7050-T7451 (航空宇宙用厚肉プレート)

When machining large structural components from thick billets (>80mm)、7075-T6焼き入れ感度が悪くなります。厚い 7075 プレートのコアはゆっくりと冷却され、表面に比べて内部強度が低下します。Al7050クロムの代わりにジルコニウムを使用し、厚さ全体にわたって均一な機械的特性と応力腐食割れ(SCC)に対する耐性を提供します。{0}T7451気性。

 

2011-T3 (快削アルミニウム)

自由加工合金のベンチマークとして知られています-(100% の被削性評価), アル2011チップを小さな粒子に砕くためのビスマスと鉛(または環境に優しいビスマス-の添加物)が含まれています。これは、電気コネクタ、流体バルブ、精密ファスナー用の大量生産スイス型 CNC 旋盤で使用されています。{{3}

 

制限:耐食性が低く、陽極酸化染料の吸収が少ない。

 

6063-T6 (押出および建築用合金)

Al6063優れた押出成形性を備えており、薄壁の中空エンクロージャや複雑な冷却フィンを備えたヒートシンクに最適です。{0}

 

· CNC 加工 注:少し柔らかめです(73HB) よりも6061 (95HB)。高速エンドミル加工中は、送りを調整し、速度を 15% 下げて、深いヒートシンク チャネルでのエッジの汚れを防ぎます。

 

アルミニウム合金の性能比較表と選択マトリックス

これアルミニウム合金比較表一般的なグレードにわたる機械的指標、加工動作、および材料コスト要因をまとめたものです。

 

アルミニウム合金の総合比較表

合金と焼き戻し

降伏強さ(MPa)

引張強さ(MPa)

硬度(ブリネルHB)

被削性評価 (%)

耐食性

溶接性

陽極酸化の品質

相対材料費比率

Al1100-O

35

90

23

20%

素晴らしい

素晴らしい

素晴らしい

0.7x

Al2011-T3

290

380

95

100% (ベースライン)

貧しい

貧しい

貧しい

1.8x

Al2024-T3

345

485

120

70%

貧しい

非推奨

公平

2.1x

Al5052-H32

193

230

60

35%

素晴らしい

素晴らしい

良い

0.9x

Al6061-T651

276

310

95

50%

素晴らしい

素晴らしい

素晴らしい

1.0x (ベースライン)

Al6063-T6

214

241

73

45%

素晴らしい

素晴らしい

優れた

1.05x

Al6082-T6

260

310

95

50%

素晴らしい

素晴らしい

素晴らしい

1.1x

Al7050-T7451

455

510

140

70%

良い

非推奨

公平

2.4x

Al7075-T651

503

570

150

70%

公平

貧しい

良い

2.2x

Al7075-T7351

435

505

135

70%

良い

貧しい

良い

2.5x

CMM and manual dimensional inspection of CNC machined 7075 aluminum aerospace bracket at Xiamen Dazao Machinery

 

材料仕様相互参照ガイド(ASTM、EN、JIS、GB)-

カスタム CNC コンポーネントを世界中で調達する場合、設計図面は地域固有の材料規格(ASTM、EN、JIS、GB)を参照することがよくあります。{0}この相互参照表を使用して、コンプライアンスを確認してください。-

材質の種類

米国 (ASTM / SAE)

欧州連合 (EN / DIN)

日本(JIS)

中国 (GB/T)

国際(ISO)

万能の主力製品

Al6061 / UNS A96061

EN AW-6061 / AlMg1SiCu

JIS A6061

GB6061/LD30

ISO AlMg1SiCu

欧州相当

Al6082 / UNS A96082

EN AW-6082 / AlSi1GiMn

JIS A6082

GB6082

ISO AlSi1MgMn

航空宇宙超高-

Al7075 / UNS A97075

EN AW-7075 / AlZn5.5MgCu

JIS A7075

GB7075/LC4

ISO AlZn5,5MgCu

厚板航空宇宙

Al7050 / UNS A97050

EN AW-7050 / AlZn6CuMgZr

JIS A7050

GB7050

ISO AlZn6CuMgZr

シートと海洋エンクロージャ

Al5052 / UNS A95052

EN AW-5052 / AlMg2.5

JIS A5052

GB5052/LF21

ISO AlMg2,5

航空機の疲労グレード

Al2024 / UNS A92024

EN AW-2024 / AlCu4Mg1

JIS A2024

GB 2024 / LY12

ISO AlCu4Mg1

フリー-加工ネジ

Al2011 / UNS A92011

EN AW-2011 / AlCu6BiPb

JIS A2011

GB 2011

ISO AlCu6BiPb

建築/エンクロージャ

Al6063 / UNS A96063

EN AW-6063 / AlMg0.7Si

JIS A6063

GB6063/LD31

ISO AlMg0,7Si

 

アルミニウム機械加工部品の DFM 設計ガイドライン

機械のサイクルタイムを短縮し、工具のたわみを最小限に抑え、全体のびびりを防止します。CNC加工用アルミニウムグレード、CAD 開発中に次の製造容易性設計 (DFM) メトリクスを適用します。

 

DFM のポケットと壁の形状設計の指標:

 

· 内隅半径:設計半径 R=1.15 x 工具半径 (鋭角な 90 度のコーナー R=0 は避けてください)。

· ポケットの深さの比率:限界ポケット深さ H<= 4 x Tool Diameter (Avoid deep pockets H > 8xD).

· 床-から-までの半径: Specify Floor Radius R >= 1.0 mm で応力集中を軽減します。

 

1. 内部ポケットの角の半径 (R):鋭角な 90 度の垂直内隅 (R=0) を指定しないでください。常に次のような内隅半径を指定します。15%~20% より大きな標準エンドミル半径よりも大きい。たとえば、直径 10 mm のカッター (R=5.0 mm) を使用してポケットを切断する場合、内隅の半径は R 5.75 mm 以上として設計します。これにより、ツールパスが停止することなくコーナーを継続的に弧を描き、カッターの滞留、振動ビビリ、および局所的なツールの破損を防ぐことができます。

 

2. ポケットの深さ-と-の直径の比率:ポケット深さを 4×D (D は工具直径) 以下に制限します。 4×D より深いポケット加工には、指数関数的な半径方向のたわみ (δ∝L) が発生するロングリーチのエンドミルが必要です-3)、表面仕上げを維持するために、オペレーターは送りと速度を 60% 下げる必要があります。

 

3. 最小壁厚のガイドライン:

· サポートされていない垂直壁:最小1.2mm(6061-T651用)および0.8mm(7075-T651の場合)。

・対応ポケットリブ:最小1.0mm.

· 注: 壁の厚さを 1.0 mm 以下に加工する必要がある場合は、高速軽仕上げパス (HEM) または動的ツールパスを指定して切削圧力を管理します。-

 

4. タッピングとねじ切り穴の設計:

· 延性合金の場合 (Al6061、Al6063、Al5052)、 利用するスレッドロールフォーミングタップタップを切る代わりに。フォームタップは切りくずを生成することなく金属を塑性的に置換し、ねじ山のせん断強度を最大 20% 向上させ、タップの寿命を最大 500% 延長します。

· 超硬合金用(Al7075, Al2024)、 利用するスパイラル刃切りタップまたは CNC スレッド ミルを使用して、高強度材料をきれいに切断します。{0}

 

シナリオ-ベースの合金選択決定フレームワーク

答えるにはCNC加工に最適なアルミニウム合金はどれですかプロジェクトの主なエンジニアリング要件を選択します。

 

シナリオ-ベースの選択決定ロジック:

 

1. 構造/バランスの取れたコスト:

· 壁厚 < 2.0 mm の場合: 選択してくださいAl6061-T651(応力緩和による反りを防ぎます)。

· If wall thickness >= 2.0 mm: 選択しますAl6061-T6(標準的な構造の選択)。

 

2.高強度・軽量:

· 切片深さ > 80 mm の場合: 選択しますAl7050-T7451(厚板の焼入感受性を排除します)。

· 断面深さの場合<= 80 mm: Select Al7075-T651(高荷重構造の選択)。

 

3. 耐食性 / エンクロージャ:

· 重度の CNC フライス加工が必要な場合: を選択してくださいAl6061-T651陽極酸化処理あり (5052 のかじりを回避)。

· 板金の曲げが優勢な場合: 選択します。Al5052-H32(プレスブレーキ成形に最適です)。-

 

調達の品質保証と総所有コスト (TCO)

材料のコンプライアンスを確保し、予期せぬ故障を回避するには、材料が機械のベッドに到達する前に厳格な品質管理措置を講じる必要があります。

 

DAZAO 品質保証フロー (IATF16949 / ISO9001):

· ステップ 1:受入工場証明書検証 (EN 10204 3.1)

· ステップ 2:確実な物質同定 (XRF 分光分析)

· ステップ 3:ストレス緩和気質検査(T651 ストレッチマーク検査)-

· ステップ 4:Ultrasonic Internal Flaw Detection for Thick Plate (>50mm)

 

Mill Test Certificate (MTC) 監査プロトコル

原材料の配達は決して受け入れないでください。JP 10204 3.1 MTCこれには、加熱バッチ番号、化学組成、および物理的機械的テストの結果が文書化されています。

 

· ストレス-解消チェック:テンパー コードが次のように明示的に読み取れることを確認します。T651, T7451、 またはT7351。延伸プレートの標準的な工場証明書には、永久ひずみ延伸値 (公称 1.5% ~ 3.0%) が報告されている必要があります。

 

· XRF 分光分析によるスクリーニング:Xiamen Dazao Machinery は、ハンドヘルドの蛍光 X 線 (XRF) 分析装置を使用して、入荷する未加工ビレットをスキャンし、切断前に合金の化学的性質を確認します。{0}これにより混同が防止されます6061そして7075在庫にある在庫。

 

分光計 (XRF) 化学検証マトリックス:

・Al6061:一次マーカー Mg (0.8-1.2%) および Si (0.6%) |拒否閾値: Zn > 0.25%

・Al7075:一次マーカー Zn (5.1-6.1%) および Cu (1.6%) |拒否閾値: Zn < 5.0%

・Al5052:主要マーカー Mg (2.2-2.8%) |拒否しきい値: Si > 0.3% または Cu > 0.1%

 

表面仕上げ仕様とアルマイト監査

アセンブリを組み合わせる場合6000系そして7000系コンポーネントを使用する場合は、製造施設または仕上げベンダーが化学前処理を適切に管理していることを確認してください。

 

· デ-プロトコル: 7075合金では、陽極酸化処理の前に、非エッチング性のアルカリ性クリーナーと、その後の硝酸スマット除去浴を使用して銅と亜鉛の表面堆積物を中和する必要があります。-

 

· ラックのセットアップ:決してマウントしないでください6061そして7075コンポーネントを同じチタン陽極酸化ラック フレーム上に配置すると、電気伝導度の違いによって電流密度が不均一になり、膜厚が不均一になるためです。-

 

表面仕上げ仕様マトリックス

アルマイト・コーティングクラス

仕様規格

代表的な膜厚

適用合金

エンジニアリングの目的

II型アルマイト(クリア/カラー)

MIL-A-8625 タイプ II、クラス 1/2

8 – 25 µm

6061, 6063, 6082

装飾仕上げ、軽度の耐摩耗性、耐腐食性

タイプ III ハードコート陽極酸化処理

MIL-A-8625 タイプ III

25 – 50 µm

6061, 7075, 7050

高い耐摩耗性(60~70HRC相当の表面)

クロム酸塩変換(アロジン)

MIL-DTL-5541 タイプ II クラス 1A/3

< 1 µm

すべての合金

導電性、塗装密着性、腐食下地

無電解ニッケルめっき

ASTM B733

10 – 30 µm

6061, 7075, 2024

極めて優れた耐薬品性と耐摩耗性、均一な被覆率

 

総所有コスト (TCO) の計算式

製造ベンダーからの見積もりを正確に比較するために、調達管理者は次の式を使用して部品コストの合計を評価できます。

 

総費用=Cマット+(Tサイクル×Rマッハ)+(Tバリ取り×R労働)+(Cスクラップ/(1−P収率))

 

どこ:

 

· Cマット= 未加工在庫の購入コスト (重量 ×$/kg)

· Tサイクル= 総荒加工 + 仕上げ CNC スピンドル時間 (時間)

· Rマッハ= 完全負担の CNC マシンの時間当たりのショップ料金 ($/時間)

· Tバリ取り= 手動/自動バリ取り時間 (時間)

· R労働= ベンチ技術者の時給 ($/時間)

· P収率= 初回パスの利回りパーセンテージ(例: 98% の利回りの場合は 0.98)-

 

サイクル タイムの短縮とスクラップ率の削減を考慮すると、Al6061-T651 やAl7075-T651多くの場合、最終的な単価が下がります。

 

結論とDazao Machineryの精密製造能力

CNC コンポーネントの製造を成功させるには、材料の冶金、機械工場のパラメータ、応力緩和温度の関係を理解するかどうかにかかっています。-適切なアルミニウム合金を選択すると、サイクル時間が短縮され、寸法の歪みが防止され、プロジェクトの総支出が最適化されます。

 

2000 年に設立された厦門大蔵機械は、ISO9001:2015およびIATF16949:2016の認証を取得高速 3 軸、4 軸、{0}} を備えた生産施設5軸CNCマシニングセンター。 Dazao は、製造容易性設計 (DFM) サポート、原材料の分光写真検証、および精密機械加工を提供します。±0.005mm世界中の自動車、ロボット工学、医療、航空宇宙用途に耐える耐久性を備えています。私たちの包括的なアルミニウム CNC 加工ガイド完全な製造現場の能力と材料調達プロトコルを評価します。{0}

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よくある質問

 

 

01.CNC フライス加工中に薄肉の Al6061-T6 がバナナの形に反るのはなぜですか?{1}}

標準T6プレートは、熱処理中の急速な水冷による解放されなかった熱応力を保持します。非対称ポケット加工により内部応力平衡が破壊され、応力緩和反りが発生します。機械的に引き伸ばすことを指定するT651ストックは内部応力テンソルを中和し、最小の平坦性を保証します。±0.01mm.

02.材料価格にもかかわらず、Al7075 は全体的に Al6061 よりも CNC 機械に安価ですか?

はい、重機械加工用途では可能です。Al7075切りくずを小さなセグメントにきれいに破砕し、18,000 RPMを超える主軸速度を可能にし、荒加工サイクル時間を最大35%短縮します。高速 5 軸機械では、サイクル時間のコスト削減が原材料の価格差を上回ることがよくあります。

03. 機械工チームは、Al5052 の工具かじりやビルトアップ エッジ (BUE) をどのように軽減していますか?{1}

なぜなら5052 lacks silicon or copper strengthening elements, it smears onto carbide flutes. Machinists mitigate BUE by utilizing DLC or ZrN polished single-flute end mills, high radial rake angles (>15 度 ) を超える圧力でフラッドクーラントを供給します。50 バール (725 psi).

04.黒色アルマイト処理後、Al6061 と Al7075 コンポーネントの色が一致しないのはなぜですか?

Al70755.1% ~ 6.1% の亜鉛と 1.2% ~ 2.0% の銅が含まれています。Al6061シリコンやマグネシウムが含まれています。硝酸によるプリエッチング中、亜鉛と銅は異なる速度で溶解し、光の反射率と細孔構造が変化します。これにより、7075 は漆黒の 6061 と比較して濃い灰色または茶色がかった色に見えます。{4}

05.アルミ部品の場合、ねじ切りタップとねじ切りタップはどちらを指定すればよいですか?

使用ロールフォーミングタップ延性合金用 (6061, 6063, 5052) 切りくずを発生させずにねじ山を冷間成形し、-ねじ山の強度を 20% 向上させます。使用スパイラルフルート切断タップまたは硬くて高強度の合金用のスレッドミル({0}})7075, 2024) 過剰なトルクを発生させずに金属をきれいに切断します。

06.なぜ Al2024 は溶接できず、海洋腐食に弱いのですか?{2}

Al20243.8%~4.9% の銅が含まれており、融接中に熱割れを引き起こし、湿気にさらされると微小電解腐食セルが発生します。{{3}すべての 2024 コンポーネントは機械的に固定され、加工直後にタイプ I/III 陽極酸化処理またはクロム酸塩処理コーティングで保護される必要があります。
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