工業用アルミA6063と切削性：加工のポイントを徹底解説
工業用アルミニウムA6063は、加工業界で広く使用されている素材の1つです。その特性や切削性能は、加工の品質や効率に大きな影響を与えます。本記事では、A6063の特性や切削性に焦点を当て、加工のポイントを徹底解説していきます。A6063の加工に携わる皆さんにとって、この記事が新たな知識や技術の獲得につながることを期待します。加工における成功を目指す方々にとって、お役立ちの情報となることでしょう。A6063を使った加工作業において、効果的な方法や注意すべきポイントを共に学んでいきましょう。
Contents
A6063とは？
A6063は、アルミニウム合金の一種で、主に押出成形に適した合金です。高い耐食性と優れた加工性を持ち、特に建築業界や自動車部品、ヒートシンクなどで広く使用されています。この合金は、Mg（マグネシウム）とSi（シリコン）を主な合金元素としており、その特性により、非常に優れた押出性を提供します。アルミ合金A6063の基本情報
A6063合金は、Al-Mg-Si系の6000系アルミニウム合金に分類されます。主要な合金元素であるマグネシウム（0.45～0.9％）とシリコン（0.2～0.6％）が特徴で、これらは合金の耐食性と加工性を高める要素です。主な用途としては、建築用のアルミサッシや手すり、車両部品、ヒートシンクなどがあり、その特性は高い耐食性と優れた陽極酸化性を含みます。A6063の押出材とその特徴
A6063合金は、特に押出成形に優れた特性を持ちます。複雑な断面形状を作るのに適しており、建築業界や製造業において非常に重宝されています。押出性が非常に高いため、細かい形状の製造が可能で、アルミサッシやパイプ、チャンネルなどがこれに該当します。また、押出後に陽極酸化処理を施すことで、外観の向上と耐久性の向上が期待できます。A6063と他のアルミ合金（A6061、A1070、A3003、A6005C）の比較
A6063は、他のアルミ合金と比較して、特に押出性と耐食性が優れていますが、その強度はA6061やA6005Cに比べてやや低めです。以下のように特徴が異なります。- A6061：この合金は、強度が高く、機械加工にも適していますが、押出性はA6063ほど高くありません。耐食性もA6063より劣りますが、より強い構造部品が求められる場合に使用されます。
- A1070：純アルミニウム系の合金であり、非常に高い耐食性を持ちますが、強度はA6063やA6061に比べて低く、主に電気や化学工業で使用されます。
- A3003：マンガン（Mn）が含まれ、耐食性が向上している合金です。A6063よりも若干低い強度ですが、優れた耐食性を提供します。屋根材や配管部品に適しています。
- A6005C：A6063よりも高い強度を持ち、押出成形性も良好です。耐食性も高く、構造材や産業機械部品に適しています。
アルミ合金A6063の性質
A6063は、特に押出成形に適したアルミ合金で、様々な特性を持っています。ここではその化学成分、機械的性質、熱処理による強度向上について詳述します。A6063の化学成分
A6063合金は主にマグネシウム（Mg）とシリコン（Si）を合金元素として含んでいます。これらの元素は合金の耐食性や強度、加工性に大きな影響を与えます。A6063の一般的な化学成分は以下の通りです：- アルミニウム（Al）：残りの大部分
- マグネシウム（Mg）：0.45～0.9％
- シリコン（Si）：0.2～0.6％
- 銅（Cu）：最大0.1％
- 鉄（Fe）：最大0.35％
- マンガン（Mn）：最大0.1％
- その他（Cr, Znなど）：微量
A6063の機械的性質
A6063合金は、強度よりも加工性や耐食性を重視した合金であり、以下のような機械的性質を持っています：- 引張強度： 160～230 MPa（熱処理なし）
- 降伏強度： 110～150 MPa
- 伸び（引張り延性）： 8～12％
- 硬度： 約50～70 HB（ビッカース硬さ）
- 密度： 約2.70 g/cm³
A6063の熱処理と強度
A6063合金は熱処理を施すことで、強度が大きく変化します。一般的には、A6063の主な熱処理プロセスとして「T5」「T6」があります。- T5処理：押出後に冷却し、後に人工時効を行う処理方法で、強度は向上しますが、T6よりは低めです。この処理により、良好な加工性が維持されます。
- 引張強度：190～220 MPa
- 降伏強度：130～160 MPa
- T6処理：高温で加熱し、その後急冷、さらに時効処理を行うことで、A6063の強度が最大化されます。この処理により、強度が大幅に向上し、機械的性質も強化されます。
- 引張強度：240～270 MPa
- 降伏強度：190～220 MPa
A6063の切削性
A6063は、押出成形に適したアルミ合金として広く使用されていますが、切削加工においても非常に優れた加工性を発揮します。ただし、切削加工においてはいくつかの利点と課題が存在します。以下に、A6063の切削加工における挙動、利点、課題、そして加工性を向上させる方法について詳述します。切削加工におけるA6063の挙動
A6063合金は、その化学成分と物理特性から、切削加工時に次のような挙動を示します：- 切削抵抗：A6063は比較的軟らかい材料であり、切削抵抗は低めですが、適切な切削条件を選定しないと、加工時にチップの引き攣れや切屑が溶着しやすくなることがあります。
- 熱伝導性：A6063の高い熱伝導性により、切削中に発生する熱を効率的に拡散させることができますが、過度の熱が発生すると工具の寿命が短くなる可能性があります。
- 表面仕上げ：適切な切削条件の下でA6063は滑らかな表面仕上げが得られますが、不適切な工具や切削条件では、表面に傷がつくことがあります。
A6063切削加工の利点と課題
A6063の切削加工には多くの利点がありますが、同時にいくつかの課題も存在します。利点：
- 良好な加工性：A6063は柔らかく、機械的性質も比較的低いため、切削加工が非常にしやすいです。特に旋盤やフライス盤などでの加工に適しています。
- 良好な表面仕上げ：適切な工具と切削条件を使用することで、非常に滑らかな表面が得られます。これにより、仕上げ作業が少なくて済みます。
- 切削速度が高い：低い切削抵抗と良好な熱伝導性により、高速切削が可能で、生産性が向上します。
課題：
- チップの溶着：A6063は柔らかいため、切削時にチップが工具に溶着しやすく、切削品質に影響を与えることがあります。
- 工具の摩耗：アルミ合金は軟らかいものの、粘着性があるため、工具の摩耗が早く進行する可能性があります。
- バリの発生：切削時にバリ（切りかけ部分の突起）が発生しやすいです。特に高速切削や粗加工時にこの問題が顕著になります。
A6063の加工性を向上させる方法
A6063の加工性をさらに向上させるためには、以下の方法が有効です：- 適切な工具の選択：A6063の切削には、強度が高く、耐摩耗性に優れた工具を選ぶことが重要です。チップの溶着を防ぐために、コーティングされた工具（例：TiNコーティング）を使用すると効果的です。
- 切削条件の最適化：切削速度や送り速度を適切に設定することで、チップの溶着や工具摩耗を減少させ、加工精度と表面品質を向上させます。特に、切削中の温度管理を意識することが大切です。
- 冷却液の使用：切削中の熱管理を行うために、冷却液を使用することが推奨されます。冷却液は工具の冷却や切削面の温度低下に寄与し、工具寿命を延ばし、切削品質を保つのに役立ちます。
- 適切なバリ処理：バリの発生を抑制するために、切削後の仕上げ工程でバリ取り作業を行うことが重要です。また、バリを最小限に抑えるために、微細な切削条件や精密な工具選定を行います。
A6063（ジュラルミン）の切削加工
A6063は、ジュラルミンとして知られるアルミニウム合金の一種で、特に押出成形材としてよく使用されます。この合金は、その軽量性と優れた加工性から、航空機や自動車産業など多くの分野で利用されています。A6063の切削加工においては、いくつかの重要なポイントがあります。ジュラルミンとしてのA6063の特性
A6063はアルミニウム合金の一種で、主にマグネシウムとシリコンを基にした合金です。ジュラルミンとしての特徴は以下の通りです：- 軽量で強度が高い：A6063は比較的低い密度を持ちながら、十分な強度を備えており、強化材が少ないため加工しやすいです。
- 良好な耐食性：A6063は、自然酸化皮膜を形成し、腐食に対して高い耐性を示します。この特性は加工後も維持されるため、厳しい環境下でも使用できます。
- 優れた加工性：A6063はその化学成分と物理特性により、切削加工に適しており、工具の摩耗が少ないため、加工性が良好です。
切削工具とA6063の相性
A6063の切削加工においては、切削工具の選定が重要です。A6063の特徴に適した工具を選ぶことで、切削品質を向上させ、加工効率を最大化することができます。- ツール材料：A6063のような軟らかいアルミ合金を切削する際は、耐摩耗性が高く、熱伝導性に優れた工具を選ぶことが推奨されます。例えば、炭化タングステン（WC）やコバルト合金を使用した工具が一般的です。
- ツールコーティング：A6063は比較的軟らかいため、切削時にチップの溶着や摩耗が発生することがあります。これを防ぐために、TiN（窒化チタン）やTiAlN（窒化チタン・アルミ）などのコーティングが施された工具を使用すると、摩耗を抑制できます。
- 切削形状：切削工具の形状としては、鋭角的な切れ刃を持つ工具が適しています。これにより、切削力を効率よく伝達でき、スムーズな切削が可能となります。
切削パラメータの最適化
A6063の切削加工では、切削パラメータを最適化することで、加工品質を向上させ、工具の寿命を延ばすことができます。以下のパラメータに注意を払いながら、最適化を行います：- 切削速度：A6063は比較的軟らかい材料であるため、切削速度は高めに設定することができます。適切な切削速度を選定することで、切削効率が向上し、熱の発生を抑えることができます。
- 送り速度：送り速度は切削面の仕上がりに影響を与えます。送り速度が速すぎると表面に傷がつく可能性があるため、適度な送り速度を設定します。
- 切削深さ：切削深さは一度に除去する材料量を示しますが、過剰に深く設定すると工具に過剰な負担がかかり、工具の摩耗が早まる可能性があります。適切な切削深さを設定し、効率的に加工します。
