航空機系の部品にも頻繁に登場するアルミ。今回は、代表的な5種類のアルミ合金について、切削加工を依頼する際に知っておきたい違いを整理します。
アルミ合金は添加元素によって性質が変わる
アルミニウムにマグネシウム、シリコン、銅、亜鉛などを加えることで、強度や耐食性といった性質が変わります。
今回取り上げる5材種は、次のように分けられます。
・A5052：Al-Mg系。耐食性と加工性に優れた一般用材料
・A6061：Al-Mg-Si系。強度、耐食性、加工性のバランスがよい材料
・A2024：Al-Cu-Mg系。航空機にも使われる高強度材料
・A7075：Al-Zn-Mg-Cu系。非常に高い強度を持つ航空機用材料
・A7050：Al-Zn-Mg-Cu系。靭性や耐応力腐食割れ性を重視した航空機用材料
単純に「強い材料ほどよい」というわけではありません。使用環境、部品形状、必要精度、表面処理、材料証明書の要否まで考えて選ぶ必要があります。
A5052――耐食性がよく、板金部品にも使いやすい
A5052は、中程度の強度と良好な耐食性、加工性を持つ材料です。カバー、ブラケット、筐体、一般機械部品など、幅広い用途で使われています。
今回の5材種の中では、A5052だけが非熱処理型合金です。そのため、A6061などで使われるT6ではなく、H32、H34、H112といった調質記号が使われます。
厚板から切削する場合には、板厚精度や平坦度、残留応力を改善した精密加工用厚板もあります。素材面を残すのか、全面を削り出すのかによっても、選ぶ材料の仕様が変わります。
当社のA5052切削加工事例：
https://www.tukahara-ss.co.jp/blog/case20/
A6061――機械部品に使いやすいバランス型
A6061は、強度、耐食性、靭性、溶接性のバランスがよい材料です。装置部品、治具、フレーム、精密機械部品などに広く使われています。
代表的な調質にはT6、T651、T6511があります。厚板から大きく削り出す場合には、引張りによって残留応力を低減したT651が使われることがあります。
ただし、T651であっても残留応力が完全になくなるわけではありません。深いポケット、薄肉、片側に偏った切削がある部品では、材料の保持方法や加工順序も含めて変形を考える必要があります。
A6061板材の選び方については、次のコラムでも紹介しています。
【切削加工】A6061-T6・T651・T6511の違い
A2024――強度と切削性に優れた航空機材料
A2024は銅を主な添加元素とする高強度アルミ合金で、「超ジュラルミン」とも呼ばれます。強度と切削性に優れており、航空機部品や精密部品に使用されています。
一方、A5052やA6061と比べると耐食性には注意が必要です。使用環境によっては、表面処理や防食方法まで含めた検討が必要になります。
板材ではT3やT351、押出材ではT3511などの調質が見られます。材質名がA2024で同じでも、調質と製品形状を確認しなければ、材料を正確に特定できません。
A7075――高い強度が必要な部品に使われる
A7075は、アルミ合金の中でも非常に高い強度を持つ材料です。超々ジュラルミンとも呼ばれ、航空機部品や高い荷重を受ける部品に使用されています。
代表的な調質にはT6、T651、T7351などがあります。T6系は高い強度を得やすい一方、T73系は強度だけでなく耐応力腐食割れ性を重視した調質です。
そのため、「A7075ならすべて同じ」とは限りません。図面に指定された調質まで確認する必要があります。
当社のA7075・5軸加工事例：
https://www.tukahara-ss.co.jp/blog/case26-2/
A7050――航空機用厚板で重要になる材料
A7050も、A7075と同じ7000系の高強度アルミ合金です。
A7050の特徴は、強度だけでなく、靭性、疲労特性、耐応力腐食割れ性なども重視されていることです。特にA7050-T7451は、航空機構造部品用の厚板で使用される代表的な組み合わせです。
A7075とA7050は、どちらが単純に上という関係ではありません。最高強度を優先するのか、厚板内部の特性や靭性、耐応力腐食割れ性を重視するのかによって選択が変わります。
5材種の使い分け
おおまかに整理すると、次のように考えられます。
・耐食性や板金性を重視する一般部品：A5052
・強度、耐食性、加工性のバランスを求める機械部品：A6061
・強度と切削性を求める航空機・精密部品：A2024
・非常に高い強度が必要な部品：A7075
・航空機用厚板で靭性や耐応力腐食割れ性も重視する部品：A7050
ただし、これは材質選定の入口にすぎません。
実際の材料手配では、次の項目まで確認する必要があります。
・T6、T651、T7351、T7451などの調質
・板、棒、押出材、鍛造材などの製品形状
・JIS、AMSなどの適用規格
・板厚や材料方向
・材料証明書とトレーサビリティ
・規格適合品か、相当品として流通している材料か
私自身も以前、材質名だけを見て同じ材料だと判断し、後から規格上の扱いが異なることに気づいた経験があります。
一般的な機械部品では問題にならない場合でも、図面や客先仕様で規格が指定されている仕事では、相当品へ置き換えてよいとは限りません。
航空機や防衛関連の仕事では、材質番号、調質、製品形状、適用規格、材料証明書まで確認することが重要です。
当社の航空・宇宙向け切削加工：
https://www.tukahara-ss.co.jp/aerospace-defense/
まとめ
A5052、A6061、A2024、A7075、A7050は、同じアルミ合金でも強度、耐食性、加工性、主な用途が異なります。
特に高強度材や航空機用材料では、合金番号だけでなく、調質、素材形状、規格まで含めて確認しなければなりません。
当社では、A6061をはじめ、A2024、A7075、A7050などの切削加工について、3次元形状や5軸加工、厚板からの削り出しにも対応しています。
保有設備
https://www.tukahara-ss.co.jp/equipment/
材料の指定方法や加工後の変形が心配な場合は、図面、材質、調質、必要な材料証明書の内容と併せてご相談ください。
図面を添付して加工・見積もりを相談する：
https://www.tukahara-ss.co.jp/contact/
【記事作成時の参考資料】
・神戸製鋼「神戸製鋼のアルミ」
https://www.kobelco.co.jp/products/advanced-materials/about-almi/features.html
・神戸製鋼「精密機械加工用高精度アルミ合金厚板 アルハイス」
https://www.kobelco.co.jp/products/steel-aluminum/almi/plank/thickplate/alhighce.html
・UACJ「航空機用アルミニウム高強度合金板」
https://www.uacj.co.jp/products/sheeting/aas-lng.html
・Kaiser Aluminum「2024 Technical Data」
https://online.kaiseraluminum.com/depot/PublicProductInformation/Document/1012/Kaiser_Aluminum_2024_Sheet_Coil_and_Plate.pdf
・Kaiser Aluminum「7050 Technical Data」
https://online.kaiseraluminum.com/depot/PublicProductInformation/Document/1016/Kaiser_Aluminum_7050_Sheet_Coil_and_Plate.pdf
※規格、製造範囲、在庫状況はメーカーや材料商社によって異なります。実際の材料手配時には、最新の規格、仕様書、材料証明書をご確認ください。
