アルミニウム押出成形：合金、公差、コスト削減

私の机には、アルミニウム押し出し材の CAD ファイルが何千個も届いています。
そのうちの50%は素晴らしいです。
残りの50%は？アルミニウムを プラスチック射出成形.

残酷な真実はこうです。 押し出しは成形ではありません。 機械加工ではありません。歯磨き粉のように熱いものを押し出す技術です。 鋼鉄の金型を通した金属 2,000トンの圧力下で。

プロセスの物理法則を尊重すれば、安価で強度があり、拡張性の高い部品が得られます。物理法則に逆らえば、バーがねじれたり、金型が壊れたり、サプライヤー（私）が倍の料金を請求したりすることになります。

この ガイドはWikipediaの定義ではありません 「アルミニウムとは何か？」について。これは、プレス機で実際に機能するプロファイルの設計方法に関するフィールドマニュアルです。

合金 - 6061へのデフォルトをやめる

調達担当者が犯す最大のミスは、すべての図面に「6061-T6」をコピー＆ペーストすることです。 CNC加工.

押し出し加工の世界では、6061は 常に王様。押しにくく、遅く、そして悪い 表面仕上げ 他のオプションよりも。

「ビッグスリー」押出合金

クライヴのアドバイス:
もしあなたの部分が装飾的なもの（見た目を良くする必要がある）であり、建物を支えていないのであれば、 6063を使用します.
高い強度が必要で、かつ複雑な薄いフィン（ヒートシンクなど）も必要な場合は、6061が実際には 失敗する ダイを埋める。6063または6005Aに切り替えます。

コスト削減のための設計ルール

これらのルールは、 アルミニウム協会設計ガイドあるいは、私を信じて読む時間を節約することもできます。

ルール1：壁の厚さの均一性（「均一性」ルール）

押し出し加工において、金属は水のように流れます。抵抗が最も少ない経路を取ろうとするのです。
プロファイルに厚い壁 (5 mm) と薄い壁 (1 mm) が 1 つずつある場合、金属は厚い部分を通り抜け、薄い部分を通り抜けます。

• 結果： プロファイルは、ダイから出てくるときに、曲がったり、ねじれたり、裂けたりします。
• 修正： 壁の厚さは可能な限り均一に保ちましょう。厚さを変更する必要がある場合は、急激な段差ではなく、緩やかな変化（テーパー）を持たせましょう。

ルール2: 舌の比率（ダイを折らないで）

これは金型設計の最も技術的な部分です。
「タング」とは、アルミニウム部品に深く狭い溝を作成する金型内の鋼鉄片です。

細長い鋼鉄の指が突き出ているところを想像してみてください。アルミニウムがその周りを流れると、圧力によってその指は折れそうになります。

• 式： Tongue Ratio = Depth of Groove (W) / Width of Opening (Gap)
• 限界:
  • 6063合金の場合：比率を以下に保つ 4:1.
  • 6061合金の場合：比率を以下に保つ 3:1.
• 結果: 幅1mm（10:1の比率）で深さ10mmの溝を設計する場合、ダイは 意志 ブレーク。このデザインは引用しません。

ルール3: ボスをねじ込む（無料機能）

これは私のお気に入りのトリックです。
固体ブロックを押し出して ドリル穴 後で（高価ですが）、プロファイルに「ネジボス」を直接設計します。

スクリューボスは、部品の全長に沿って押し出された半円形のチャネルです。

• どうしてですか？ あなたはする必要はありません タップねじ。 ステンレス鋼 セルフタッピングネジを端に差し込みます。ネジは 自ら糸を切る.
• コスト削減： 二次的なCNCドリル加工が不要になりました。これにより、 $0.50-$1部品あたり1.00。

許容差 – 商用 vs. 精密

押し出し加工はCNC加工ではありません。プレス機で+/- 0.01mmの公差を実現することはできません。
私たちが従う標準は 2 つあります。

1. アルミニウム協会規格（商業用）
これは標準的な「既成」許容範囲です。

• 標準的な許容範囲: +/- 0.15mm ～ 0.5mm (サイズによって異なります)。
• 料金: 標準。

2. 精密公差（半商用）
より厳しい許容誤差を維持できますが、実行速度を遅くし、金型のメンテナンスをより頻繁に行う必要があります。

• 標準許容範囲: +/- 0.05mm ～ 0.1mm。
• コスト: +20% から +30%。

クライヴの現実チェック：
あなたの窓枠に本当に +/- 0.01mm の精度は必要ですか? おそらく必要ないでしょう。
設計においては「緩い」公差を念頭に置いてください。非常にタイトなフィットが必要な場合は、少し大きめに押し出し加工して、 CNCマシン 重要な面を一つだけ削るだけで済みます。全体の形状を航空宇宙規格に適合させようとするよりも、コストを抑えることができます。

表面仕上げと「ダイライン」の現実

押し出されたすべての部品には ダイラインこれらは、鋼鉄製の金型の摩擦によって生じた、部品の長さに沿って走る微細な筋です。

1. ミルフィニッシュ（生）

• 外観： シルバー、やや鈍く、目に見えるダイライン、時間の経過により酸化する可能性があります。
• 使用します。 見た目を気にしない内部構造部品。

2. 陽極酸化処理（クリアまたはカラー）

• プロセス： 硬い保護酸化物層を生成する電気化学浴槽。
• 外観： マットなメタリックな外観。優れた耐腐食性。
• 警告： 陽極酸化 隠さない ダイライン。実際にはそれを強調します。完璧な表面が必要な場合は、機械的に 研磨 または部品をビーズブラストする   陽極酸化処理。

3 パウダーコーティング

• プロセス： スプレー乾燥 プラスチック 粉にして焼く。
• 外観： ペイントのような色。任意の色（RAL）。
• 利点： この 隠れる ダイラインや表面の欠陥を除去できます。多くの場合、高級研磨＋陽極酸化処理よりも安価です。

コストの計算（隠れた要因）

当社に RFQ を送信していただくと、次の 3 つの点を考慮して価格を決定します。

1. CCD（外接円直径）:
   プロファイルの断面全体を囲むことができる最小の円を想像してください。
   • 100mm未満: 安価(小規模出版社)。

   • 200mm: 高価(大型プレス)。

   • 300mm: 非常に高価（大型の専用プレス機）。

   • ヒント: デザインはコンパクトに保ちます。
2. 1メートルあたりの重量:
   アルミニウムは重量で販売されます。重いほど価値が高くなります。 材料費.
   • ヒント: 剛性を維持しながら重量を減らすには、中空セクションまたはリブを使用します。
3. 複雑さの要因:
   中空プロファイル（チューブ）は、ダイがより複雑である（「ポートホールダイ」が必要）ため、中実プロファイル（バー）よりも高価です。

FAQ: エンジニアからのよくある質問

Q: 鋭角な角を押し出すことはできますか?
A: いいえ。理想的には、すべてのコーナーの半径は最低0.2mm～0.5mmにする必要があります。鋭角なコーナーは金型に応力を与え、割れの原因となります。また、アルミニウムは完全に鋭角なコーナーには流れ込みにくいからです。

Q: 最小壁厚はどれくらいですか?
A: 小型プロファイル（CCD < 50mm）の場合、 0.8 mm – 1.0 mmより大きなプロファイルの場合は、少なくとも 1.5 mm – 2.0 mmそれより薄いと破れてしまう恐れがあります。

Q: 押し出されたチューブがわずかに楕円形になっているのはなぜですか?
A: 中空だからです。冷えると緩みます。二次校正（サイジング）に費用を支払わない限り、中空プロファイルは常に完全な円からわずかにずれます。

結論: プロフィールを最適化しましょう

押し出しは、一定断面の金属部品を製造する最も費用対効果の高い方法です。しかし、コストの80%は製造段階で固定されます。 設計段階.

2,000 ドルのダイスを購入して初めて、舌の比率が間違っていることに気付くのを待たないでください。
予備的なDXFまたはSTEPファイルをRapidのエンジニアリングチームに送信してください。 製造業. 私たちは DFM (製造容易性を考慮した設計) レビューし、合金の調整を提案し、最初から正しいダイを作成できるようにお手伝いします。

参照資料と標準

この設計ルールと許容差データ ガイドは以下の業界標準に基づいています品質管理を確実にするために、技術図面でこれらのコードを参照することをお勧めします。

1. 設計ガイドライン:
   • アルミニウム押出機協議会 (AEC)。 アルミニウム押出マニュアル.
   • 注意： このマニュアルでは、パート 2 で説明した「舌比」と「CCD」の計算の技術的基礎について説明します。
2. 材料特性：
   • メイクイットフロム。 6061-T6と6063-T6の特性比較.