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アルミニウム合金ファスナーと金属ファスナーの強度特性の比較
アルミニウム製ファスナーの重量は、同様のスチール製ファスナーの重量の 1/3 です。 この頻繁に使用される合金の強度特性は驚くほど優れています。 実際、強度と品質の比率の観点から見ると、アルミニウム製ファスナーは、工業用および貿易用の材料で作られた他のどのファスナーよりも優れています。 アルミニウムは磁性を持ちません。 アルミニウムの熱伝導率と電気伝導率は非常に優れており、同じ体積の銅の伝導率の約 2/3 です。 アルミニウムは加工性に優れており、冷間成形や熱間鍛造が容易です。
アルミニウム合金ファスナーと金属ファスナーの強度特性の比較：
アルミニウム合金ねじファスナーと他の金属材料ファスナーの機械的特性の 2 つの違いを説明する必要があります。
最初のポイントは、部品の耐荷重を計算するとき、u200bu200b より大きな引張応力の面積ではなく、断面の底部 u200bu200b の面積を測定する必要があるということです。 ASTMF468 の表 2 に示されている機械試験サンプルの引張強度と降伏強度の値 u200bu200b のみが真の強度値です。 ファスナー全体のサイズの強度を計算する際に、適切な調整が可能です。 このように、応力値とねじ部の面積 u200bu200b に耐荷重 (ポンド単位) を乗算すると、計算結果は表中の「真の値」と小さい歯底部の面積 u200bu200b の積とほぼなります。
2点目は、アルミニウム合金の硬さの差は非常にわずかであり、検査基準としては無意味であるということです。 硬度試験の代替として、通常はせん断強度試験が導入されます。
2024-T4 アルミニウム合金 (銅 4.5%、マンガン 1.6%、マグネシウム 1.5% を含み、残りはアルミニウム) は頑丈な合金です。 強度、耐食性、製造性、経済性の完璧なバランスを実現しており、ねじ込みファスナーの製造に広く使用されています。
7075-T73 アルミニウム合金 (銅 1.6%、マンガン 2.5%、クロム 0.3% を含み、残りはアルミニウム) で作られたボルト、ネジ、スタッドは、強度が若干向上しています。 また、「T73」は特殊な熱処理工程により応力腐食の発生を大幅に防止します。 しかし、コストが高いため、その人気は限られています。
6061-T6 アルミニウム合金 (シリコン 0.6%、銅 0.25%、マグネシウム 1%、クロム 0.2% を含み、残りはアルミニウム) は、耐食性ファスナーに対する高い要件を満たす内ねじおよび外ねじの設計に使用できます。
6062-T9 アルミニウム合金 (シリコン 0.6%、銅 0.25%、マグネシウム 1%、クロム 0.09%、鉛 0.5% を含み、残りはアルミニウム) はほぼデザインナット専用です。 この合金は 6061-T6 アルミニウム合金よりも強度が高く、比較的優れた耐食性を備えています。
6062-T9 アルミニウム合金製の全厚ナットは、2024-T4 または 7075-T73 アルミニウム合金製のボルトに匹敵する十分な強度を備えています。 小ネジ、ナット、その他の 1/4 インチ以下のナットは 2024-T4 アルミニウム合金製です。
ファスナー製造に使用されるアルミニウム合金の利点
前述の 4 つのアルミニウム合金は、耐荷重ねじ付きファスナーの製造に最も広く使用されていますが、他のアルミニウム合金も他のタイプのファスナーの製造に使用されています。 小型のソリッド、ハーフパイプおよびブラインドリベットは、1100-F、5052-F、および 5056-F アルミニウム合金で作られています。 熱処理可能な 2017-T4、2117-T4、2024-T4、6061-T6 アルミニウム合金および比較的新しく開発された 7075-T73 アルミニウム合金は、優れたせん断強度を備えており、トランスミッション前処理は必要ありません。 運転可能です。
平ワッシャーは通常、アルミニウムメッキされた 2024-T4 合金で作られています。渦巻きばね座金は通常 7075-T6 合金で作られています。タッピンねじは 7075-T6 合金で作ることができます。タッピンねじは同じ材質の合金で作られており、陽極を通して取り扱ってください。 2011-T3 アルミニウム合金 (銅 5.5%、鉛 0.5%、ビスマス 0.5% を含み、残りはアルミニウム) は、ねじ切り機の部品の製造に使用できます。
通常の環境下では、アルミニウムは十分な耐食性を備えています。 また、予想される暴露環境が非常に厳しい場合には、陽極酸化処理により耐食性を大幅に向上させることができます。 陽極酸化処理は、金属表面に酸化膜を形成する電気加工プロセスです。 陽極酸化処理は、耐腐食性を高めるだけでなく、摩耗や傷から保護する能力も高めます。 陽極コーティングには、装飾と識別の目的でさまざまな色があります。 大気中での腐食では、アルミニウムの表面に薄い灰色の酸化膜が形成されます。 これらの腐食生成物は、腐食の影響を受けた他の多くの金属とは異なり、アルミニウムの表面を汚染したり、隣接する表面に広がることはありません。
純アルミニウムの引張強度は約 13,000 psi です。 少量の合金元素の添加で大幅な強度向上が可能です。 2XXX、6XXX、7XXXのアルミニウム合金は熱処理に優れた効果を発揮します。 したがって、実際には荷重伝達に使用されるねじはすべてこの 3 種類のアルミニウム合金で作られています。 ほぼ専用のアルミニウム合金が 4 つあります。