カスタムアルミニウム押出材: 思ったよりも手頃な価格

この押出成形アセンブリは、浮遊階段縦材に使用され、6005A アルミニウム製の 2 つのカスタム押出成形体を含むモジュラー設計です。 3 ピースのスリップフィット アセンブリは、特別に設計されたチャネルに接続され、加工なしで接続されます。 写真提供：Almag Aluminium Inc.（カナダ、オンタリオ州ブランプトン）

鉄鋼は建設業を含む多くの業界で選ばれる材料ですが、アルミニウムにも多くの利点があります。 アルミニウムは、その重量、強度、耐久性、耐食性、メンテナンスの手間の少なさ、仕上げのオプションで知られており、製品設計者や建築家が鋼では到達できない目標を達成するのに役立ちます。 最もリサイクルされた工業用材料の 1 つとして、持続可能性への取り組みにも大きく貢献しています。

押出アルミニウム部品は、ドアフレーム、窓、カーテンウォール、天蓋、日よけ、照明器具、手すりシステムでの使用に適しています。アルミニウムは多くの既製プロファイルで容易に入手できますが、これは一般的なものではありません。道の終わり。 ユニークまたは特徴的なものをお探しの場合、カスタム押し出しプロファイルを使用すると、新しくユニークなものを作成するほぼ無限の機会が得られます。 追加コストと長いリードタイムが潜む未知の領域に足を踏み入れることをためらうかもしれません。 ただし、あまり人が通らない道を進んで行けば、特徴的なデザイン要素、強化された機能、より大きな価値といった素晴らしい結果が得られるかもしれません。 少しの調査と準備は、デザイナーや建築家が特徴と差別化を備えた製品や建物を作成するのに役立ちます。

アルミニウムの押出成形に慣れていない場合、まず確実な情報をどこで見つけられるかを知ることが重要です。 2 つの主要な出版物は、アルミニウム規格とデータ、およびアルミニウム設計マニュアルであり、どちらもアルミニウム協会によって発行されています。 もう 1 つの重要なリソースは、押出機の知識です。 押出機は機器、専門知識、機能が異なるため、早めに検討し、できるだけ多くのことを学ぶことで、コストを抑えながらプロジェクトを計画することができます。 アルミニウム押出機協議会は、地理的エリアと押出能力によって押出機を絞り込むのに役立つ会員データベースを維持しています。

カスタムメイドのアルミニウム押出成形を決定する 2 つの主な要因は、実現可能性と資金に関するものです。 これらは、提案された形状の直線フィートあたりの重量と円のサイズの問題です。

これら 2 つの基準の組み合わせは、思っているほど複雑ではありません。 これは、単に材料の厚さとプロファイルのサイズの比率を指します。 押出プレスの能力はさまざまなので、特定のプロファイルを作成できる押出機を見つけるには、いろいろ検討する必要があります。

たとえば、直径が 1 ～ 10 インチ、断面積が 1 ～ 2.5 平方インチのプロファイルを考えてみましょう。これは特に難しいことではなく、これを処理できる押出機が見つかる可能性は非常に高いです。 ただし、直径 14 インチの外接円を超える形状は使用できません。 10 平方インチを超える断面を持つものはやや困難であり、それに対応できる押出プレスを見つけるにはさらなる研究が必要になります (「図1）。

主なコストは押出金型です。 おそらく数千ドルになるでしょうが、それでも建築プロジェクト全体の範囲からすれば比較的少額です。 さらに、納期は 1 か月未満であることもよくあります。 これらの要因により、本格的なプロトタイピングと必要に応じたその後の修正を含むカスタム押出成形が手頃な価格で行われるようになります。

曲げ機用の工具やカスタムメイドの検査治具もプロジェクトのコストに追加されるため、予期せぬコストや不愉快な出来事を避けるために、適切な経験を持つ押出機に相談するのが最善です。

最小注文数は実際的な最終的な考慮事項です。 ほとんどの押出機には最小注文サイズがあり、多くの場合、形状ごとに 1,000 ～ 2,000 ポンドです。 場合によっては、小ロットの場合は注文料金が代替となる場合があります。 指定された最小値は、プロトタイピングの場合や、大量の押出成形品の付属品として少量の注文が必要な場合には障害となる可能性がありますが、指定された最小値は交渉可能である可能性があることに留意してください。

押し出し形状の制限はいくつかの実際的な考慮事項によって制限されますが、実質的な多用途性と設計の自由度が提供されます。 これは、既製のプロファイルを選択してデザインを開発するプロセスではないことに注意してください。 これは、新しいプロファイルを最初から作成することです。 押し出しプロセスでは、美的、構造的、または機能的な目的で金属を希望の場所に配置します。 中実でも中空でも、意図した目的を最大限に達成できるように形状をカスタマイズできます。

図1押出アルミニウムプロファイルを利用できるかどうかは、押出機の能力によって異なります。 L = 入手可能性が限られている。 G=一般入手可能。 W=広く入手可能。

合金の選択。アルミニウムには、さまざまな合金と質が用意されています。 ほとんどの建築および建設用途には、6XXX シリーズ合金が最適です。 他の合金はより優れた強度、導電性、その他の機能を提供する可能性がありますが、6XXX シリーズは構造上最も優れた特性の組み合わせを備えていると考えられています。

考慮すべき合金には、6060、6063、6061、および 6005A が含まれます。 見た目の美しさを第一に考慮する場合は、通常、最初の 2 つが優先されます。 後者の 2 つは、構造を重視する場合に推奨されます。

合金 6063、6060、およびそれらの変種は、他の合金よりも強度が最も低く、コストがわずかに低くなりますが、より優れた押出性と表面仕上げを提供します。 これらは、照明器具、家具、玄関ドアなどの用途に適しています。この用途では、最小降伏強度や最大引張強度などの特性が主な考慮事項ではなく、弾性座屈やたわみが最も重要視されます。 合金 6060 および 6063 は、最小降伏強さと最大引張強さではそれほど強くありませんが、座屈とたわみに関しては 6061 および 6005A と同様の性能を発揮します。 弾性率はアルミニウム合金間であまり変わらないため、高強度合金はたわみの利点がほとんどない可能性があります。

これらの合金は表面仕上げが良好なため、美観上の理由から塗装や陽極酸化仕上げが必要な用途に好まれています。

合金 6061 とその変種は高い強度を持っていますが、押出性が低いため、代償が伴います。 表面仕上げは 6063 や 6060 に比べて美観が劣ります。

建築家やデザイナーは 6061 に精通しているため、多くの場合 6061 が指定されることに注意してください。 多くの場合、特定のアプリケーションによっては 6005A の方が適しています。

合金 6005A は、他の多くの合金よりも最近開発されたものです。 適度なコストで、高強度、良好な押出性、良好な表面仕上げを実現します。 6061 よりも焼入れの影響を受けにくいため、水焼入れによる歪みが発生しにくくなります。

プロフィールデザイン。特に押出成形が初めての場合、専門の押出機はプロファイル設計に非常に役立ちます。 多くの場合、プロファイル設計の微妙な違いがコストの大幅な違いにつながります。

まず、枠にとらわれずに考えてみましょう。 長方形、L、C、I、および管状は多くの用途に最適ですが、押し出し成形の利点は設計の自由度です。 このプロセスにより、必要な場所に金属が配置されます。 L、C、I を作り直す必要はないので、大きく考えてください。

第二に、シンプルにしてください。 コストを管理しながら実行が成功する確率を高めるには:

ユニークであることが複雑である必要はありません。 シンプルなデザインでも、ユニークで大胆で目を引くデザインが可能です。

公差と表面仕様。業界標準の公差は、「アルミニウムの規格とデータ」に記載されています。 多くの押出機は市販の標準公差よりも大幅に厳しい公差を保持しているため、押出機と話し合うことで、利用可能な公差と公差に関連するコストが明らかになる可能性があることに注意してください。 これは、プロジェクトの目に見える部分や、その部分に関連する表面仕上げについて話し合う良い機会でもあります。

構造上の考慮事項。最適な構造の作成は、多くの場合、機能から始まり、形状や接合方法を考慮しながらさまざまな形式に取り組む反復的なプロセスです。

まずは「アルミニウム設計マニュアル」から始めるのが良いでしょう。 これには、国際建築基準および米国のほとんどの州および地方自治体の基準に従ったアルミニウム構造の基礎であるアルミニウム構造の仕様が組み込まれています。 また、許容強度の設計にも対応します。 負荷と抵抗係数の設計について説明します。 引張、圧縮、曲げ、せん断における押出成形部材の設計に重要なデータを提供します。

この出版物の内容は次のことに役立ちます。

仕上げ中。アルミニウムは押し出し成形されると、瞬時に強固な酸化膜を形成し、腐食から保護します。 美観上の理由や厳しい使用条件 (例として、塩水噴霧や重度の汚染が特徴の環境など) を除いて、通常、追加の仕上げは必要ありません。 追加の仕上げが必要な場合は、陽極酸化処理または液体または粉末のペイントが一般的な選択肢ですが、場合によっては設計者がブラッシングやサンドブラストなどの機械仕上げプロセスを指定することもあります。

ほとんどの押出機は、社内で塗装または陽極酸化処理を行う能力を備えているか、完成品や製造済みのコンポーネントを提供できる仕上げサービス関係を確立しています。 米国建築製造業者協会 (AAMA) 仕様 2603、2604、および 2605 は塗装仕上げの性能とパラメータを定義し、AAMA 611 クラス l およびクラス ll 仕様は陽極酸化性能を定義します。

最後に考慮すべき点は、リサイクルされたコンテンツです。 アルミニウムは、物性を損なうことなく無限にリサイクルできます。 押出成形原料として一次アルミニウムではなく再生アルミニウムを使用すると、再生アルミニウムは一次アルミニウムと比較して生産に必要なエネルギーがわずか 8% であるため、結果として得られる押出部品の二酸化炭素排出量が大幅に削減されます。 アルミニウム押出機協議会が完了した最近のライフサイクル分析によると、北米の押出機は 2015 年に 55% 近くのリサイクル含有量を使用していました。押出機がより環境に優しい製品を提供する努力を続けてきたため、リサイクル含有量はそれ以来増加している可能性があります。 55％であっても、北米の押出機は昨年、37億5000万ポンド以上のアルミニウムスクラップを使用した。

多くの押出機、特に建築および建設市場に重点を置いている押出機は、リサイクル含有量が大幅に多い製品を一貫して提供しています。

アルミニウム押出機協議会、www.aec.org

アルミニウム協会、www.aluminum.org