1.0アルミニウムプロファイルとは
アルミプロファイル（アルミ押出材、アルミフレームとも呼ばれる）は、主にアルミニウム合金を原料とし、溶解、押出、表面処理などの一連の工程を経て製造される金属形材です。明確な断面形状と、標準化またはカスタマイズされた寸法が特徴です。
主要な成形工程は押し出し成形です。円筒状のアルミニウム合金ビレットを約450～500℃に加熱し、専用設計の鋼製金型に100～1,000トンの圧力をかけながら押し込みます。この工程により、均一な断面と正確な寸法を持つプロファイルが製造されます。冷却・成形後も、プロファイルは金型によって定義された固定形状を維持します。合金の最適化と工程管理により、機械的性能と機能的性能をさらに向上させることができます。
2.0アルミニウムプロファイルの主な特性
- 軽量で高強度アルミニウムプロファイルの密度は約2.7 g/cm³で、鋼鉄よりも大幅に軽量です。合金化により強度が大幅に向上し、構造全体の重量を軽減し、エネルギー効率を向上させます。
- 耐腐食性: 表面に自然に形成された酸化アルミニウム層が腐食に対する効果的な保護を提供し、アルミニウム プロファイルを屋外や湿気の多い環境に適したものにします。
- 優れた加工性: アルミニウム プロファイルは押し出し、切断、溶接、CNC 加工が容易で、複雑な構造設計に合わせて柔軟にカスタマイズできます。
- 環境的に持続可能: アルミニウムは 100% リサイクル可能で、リサイクルされたアルミニウムには一次アルミニウムの製造に必要なエネルギーの 5～10% しか必要ないため、環境に優しい製造と持続可能性の目標をサポートします。
- メンテナンスコストが低いアルミニウムは錆びにくく、変形しにくいため、通常の使用条件下では 50 年以上の使用寿命が期待できます。
- 機能的物理的特性: 優れた熱伝導性と電気伝導性、そして非磁性の性質を兼ね備えたアルミニウム プロファイルは、電子機器、放熱、精密機器に最適です。
3.0一般的なアルミニウム合金、グレードとその違い
| 合金シリーズ/グレード | 主な合金元素 | 機械性能 | 表面処理特性 | 代表的な用途 |
| 6063 | Si（0.2–0.6%）、Mg（0.45–0.9%）、Cu≤0.1% | 引張強度≈190MPa、降伏強度≈145MPa、中強度 | 優れた陽極酸化品質、滑らかで均一な表面仕上げ | 建築装飾、家具、電子機器用ヒートシンク、ドアや窓、装飾構造物、LEDプロファイル |
| 6061 | Si、Mg、Cu (0.15 ～ 0.4%)、Cr (0.04 ～ 0.35%) | 引張強度≈310 MPa、降伏強度≈276 MPa、高強度、高硬度 | 陽極酸化品質は6063よりわずかに劣るが、溶接性は優れている | 重工業構造物、機械フレーム |
| 1000シリーズ | 高純度アルミニウム | 機械的強度が低い | 優れた耐腐食性と導電性 | 材料の純度が重要な電気用途、放熱部品 |
4.0熱処理と焼戻し状態
| テンパーステート | ウェブスター硬度 | 形成プロセス | パフォーマンス特性 |
| T5 | 8～12歳 | 押し出し後の制御された冷却と人工的な老化 | バランスの取れた強度と加工性 |
| T6 | 13.5くらい | 溶体化処理とそれに続く人工時効 | T5に比べて強度と硬度が高い |
5.0アルミニウムプロファイルの主な分類
5.1カスタマイズ度による分類
| 分類 | 特徴 | 一般的な形状/用途 |
| 標準プロファイル | 業界標準のサイズと断面で製造され、コスト効率が高く、入手しやすい | L型アングルプロファイル、Uチャンネル、T型プロファイル、角管および丸管、フラットバー、Z型プロファイル、一般的なフレームワーク、コネクタ、構造サポート |
| 特別プロフィール | 特定の用途向けに設計されており、カスタマイズされた要素（スナップフィット構造、統合ケーブル管理チャネル、専用取り付け面）を備えています。 | 精密機器、特殊建築部品 |
| カスタムプロファイル | プロジェクト固有の要件、独自の断面と寸法に基づいて専用のツールを使用して開発されました | パーソナライズされたエンジニアリングと設計シナリオ |
5.2構造と用途による分類
| 分類 | 特徴 | 代表的な用途 |
| フレームプロファイル | パネル（ガラス、プラスチックシート）のエッジを固定し、構造的安定性と装飾性を兼ね備えています。 | ドアや窓枠、広告ディスプレイ、展示ブース、家具の縁飾り |
| ボックスプロファイル | 長方形または正方形の閉断面、優れた剛性と耐荷重性、優れた熱伝導性と電気伝導性 | 建設、自動車、機械製造、電気アプリケーション |
| LEDプロファイル | LEDストリップ用に特別に設計されており、アルミニウムの熱伝導率を利用して放熱し、表面実装または埋め込み設置をサポートします。 | LED照明システムは均一な光分布と機械的保護を提供します |
| 角度プロファイル | L字型で、2つの表面の接合部を保護および装飾し、衝撃による損傷を防ぎます。 | 屋内外の装飾、機器の保護 |
| シグマプロファイル | ギリシャ文字のΣに似た断面、高い構造強度 | 産業機械、工場設備における荷重支持および締結部品 |
| 中空梁プロファイル | 厳密な断面制限のない中空構造（長方形、正方形のバリエーション） | 建物や橋梁の水平支持フレーム、重荷重用途 |
| 専用機能プロファイル | SD スライディング ウィンドウ プロファイル (高耐候性)、RCW カーテン ウォール プロファイル (高層ファサード、シーリング、保護)、ドア プロファイル (重いガラス ドアの固定)、ルーバー プロファイル (換気、採光、プライバシー、耐水性)、T プロファイル (トラス、コーナー サポート) が含まれます。 | スライディングウィンドウシステム、高層ビルのカーテンウォール、重厚ガラスドア構造、換気システム、トラスフレームワーク |
5.3その他の分類方法
| 分類基準 | 種類 | 選考基準 |
| 製造工程 | 押し出し形材、鋳造形材、圧延形材 | 生産効率と製品性能要件に基づいて |
| 表面仕上げ | ミル仕上げプロファイル、陽極酸化プロファイル、粉体塗装プロファイル | 適用環境と美観要件に応じて |
6.0アルミニウムプロファイルの製造と表面処理
6.1製造工程のポイント
押出成形工程は、アルミニウムプロファイルに卓越した設計柔軟性をもたらし、シンプルな中実バーから複雑な多個取り断面まで、あらゆる形状の製造を可能にします。完全な製造フローは、ビレット加熱 → 容器加熱 → ダイ加熱 → 押出成形 → 焼入れ → 矯正 → 長さ切断 → ラッキング → エージング → 出荷で構成されます。各工程パラメータは、最終製品の品質に直接影響を及ぼします。
プロセス制御要件
- 寸法精度と一貫した機械的性能を確保するには、押し出し温度、圧力、冷却速度を継続的に監視する必要があります。
- 押し出しダイは研磨され、440～480°C（ポートホールダイの場合は保持時間≥1.5時間）に予熱され、容器は380～430°Cに加熱され、定期的に洗浄される必要があります。
- ビレットは欠陥がないか検査され、肉厚に応じて加熱されます（1.4 mm 以上：440～540℃、1.4 mm 未満：400～540℃）。
- 初期押出圧力は210 kg/cm²を超えてはなりません。脱ガスのための圧力は110～160 kg/cm²で解放されます。出口温度は500℃以上とし、バット厚みは15～30 mmに制御する必要があります。
焼入れと時効
これらは機械的特性を向上させるための重要なステップです。6063合金（T6質別）の場合、強制空冷が必要であり、冷却速度は80℃/分以上で170℃未満まで冷却します。6061合金は、強力な空冷、ミスト冷却、または水冷による急冷が可能です。時効処理により合金元素が析出し、強度が大幅に向上します。
6.2主な表面処理方法
| 治療方法 | プロセス原理 | パフォーマンス特性 | 制限事項 | 代表的な用途 |
| 陽極酸化処理 | 電気化学反応により緻密な酸化アルミニウム層を形成（厚さ5～25μm） | 高硬度、優れた耐腐食性と耐摩耗性、複数の色に染色可能、最大20年の耐用年数 | 非導電性、色の均一性はプロセス制御に敏感 | 建築部品、電子ヒートシンク |
| 粉体塗装 | 粉体を静電塗布し、180～200℃で硬化させる | 幅広い色と仕上げ（マット、光沢）、優れた耐候性、色あせ防止、無溶剤、環境に優しい | 明るい色合いは褪色したり、表面の欠陥（オレンジピール、パウダーの剥離）が発生する場合があります。 | カーテンウォール、屋外施設 |
| 機械表面処理 | ブラッシング、研磨、サンドブラストにより独特の質感を作り出す | ブラッシングは傷を隠し、研磨は鏡のような仕上がりを生み出し、サンドブラストはマットな非反射表面を提供します。 | — | 装飾部品、精密機器 |
| 電気泳動コーティング | コーティング粒子が電界下で堆積し、滑らかで均一な層を形成する | 強力な接着力、耐衝撃性、陽極酸化処理に比べて優れたコーティングの完全性 | カラーオプションが限られている（シルバー、シャンパン、ブラック）、色にばらつきが生じる場合があります | 建築用ドアや窓、家具のプロファイル |
| 導電性陽極酸化処理 | 薄い酸化物層（0.5～5μm）を形成する | 基本的な保護を提供しながら導電性を維持 | — | 電子部品 |
| 木目転写プリント | プロファイル表面で天然木の質感をシミュレート | 装飾性を高め、アルミニウムの性能と木材の美しさを融合 | — | 家具、建築装飾 |
6.3コアツールと機器
- 押し出しダイス: プロファイル成形用のコアツール。断面形状に応じてカスタム設計されます。金型の品質によって寸法精度と形状精度が直接決まるため、摩耗による欠陥を防ぐために定期的なメンテナンスが必要です。
- 固定具およびクランプシステム: 機械加工中にプロファイルを位置決めおよび固定するために使用されます。適切な設計により、正確な位置決めが保証され、動きや振動が防止され、厳しい許容差とバッチの一貫性が維持され、ツールの寿命が保護されます。
- 切削工具: 鋸刃、ドリル、フライスカッター、タップ、リーマなど。工具は高精度で表面仕上げが優れており、アルミニウム用に最適化された材質、コーティング、刃先形状を備えている必要があります。アルミニウムは高速・高温下で工具に付着する傾向があるため、専用の工具と潤滑剤の使用が推奨されます。
6.4一般的に使用される処理装置
- 高速電動スピンドルマシニングセンタ: 押し出し面の周囲 180° の範囲内で多方向加工が可能。1 回のセットアップで最大 3 辺の正方形プロファイルを加工できるため、複雑な加工要件に適しています。
- 専用アルミプロファイルマシン: 切断および穴あけ作業を簡素化した機械。操作が簡単で、構造的に単純な部品の加工に適しています。
- アルミニウム切断機: アルミニウム プロファイル専用に設計されており、切断精度が高く、バリのないエッジで、さまざまな断面や厚さに適しており、ドア、窓、フレームの前処理用の固定長切断をサポートします。
- アルミプロファイル曲げ機: 正確な角度制御 (0°～180° 調整可能) を備えたプロファイルの曲げに使用されます。薄肉および厚肉のプロファイルを円弧、直角、その他の複雑な形状に加工でき、建築および工業デザインの要件を満たします。
6.5プロファイル加工における重要な要素
- 機器の選択: 必要なツールとの互換性、安定した品質、最適化された生産サイクルを確保するために、プロセスの複雑さと部品の形状に基づいてマシンを選択する必要があります。
- 工具摩耗制御効果的な潤滑、切削片排出システム、定期的なメンテナンスにより、工具の摩耗が軽減され、加工精度が維持され、工具寿命が延びます。
- プロセス監視: 機械加工監視およびデータ記録システムにより完全なトレーサビリティが実現し、すべての部品が一貫したパラメータで処理され、安定した信頼性の高い生産が保証されます。
- 安全保証: 完全に自動化された装置により、可動部品とオペレーターの接触が最小限に抑えられます。各プロセス段階で適切な個人用保護具が必要です。
6.6二次（深層）処理方法
- CNC加工: 高精度部品に適しており、最大公差 ±0.01 mm の複雑な穴やスロットを製造できます。6061 は硬度が高いため、6063 よりもわずかに低い切削速度が必要です。主な用途には、精密コネクタや電子機器の筐体などがあります。
- 切断と穴あけ切断方法には鋸引きとレーザー切断があります。レーザー切断は高精度で滑らかなエッジを実現できるため、薄壁または複雑なプロファイルに最適です。穴あけには送り速度の制御が必要であり、薄壁プロファイルは変形や穴品質の低下を防ぐためにしっかりと固定する必要があります。
- 曲げと溶接6061 は 6063 よりも溶接性に優れていますが、強度を回復するには溶接後の熱処理が必要です。6063 は溶接中に割れやすいため、慎重なプロセス選択が必要です。
7.0アルミニウムプロファイルの主な用途分野
- 建設業界: カーテンウォール システム、ドアや窓、太陽光発電架台構造、橋梁、スタジアム、高層ビルのフレーム、幅木などに使用されます。断熱ストリップと組み合わせた断熱窓およびドアのプロファイルは、優れた断熱性能と音響性能を提供し、現代のエネルギー効率の高い建物の要件を満たします。
- 運輸業界航空機や自動車のシャーシ、冷却システム、内装部品などに使用されています。軽量特性は燃費向上に役立ち、高強度アルミニウム合金は航空宇宙用途で軽量化と性能向上のために広く使用されています。
- 電子・電気産業: ヒートシンク、機器ハウジング、ケーブル管理システムなどに広く使用されています。高い熱伝導性と電磁シールド性により、繊細な電子部品を保護し、放熱効率を向上させます。
- 新エネルギー産業: 太陽光パネルの設置システムや風力タービンの部品に使用されています。過酷な気象条件への耐性とリサイクル性は、再生可能エネルギー分野の持続可能性要件に適合しています。
- 産業機械産業機械フレーム、作業台、コンベアシステム、産業用安全エンクロージャなどに適用できます。モジュラー式アルミニウムプロファイルシステムは、迅速な組み立てと再構成を可能にし、自動化生産ラインに必要な柔軟性をサポートします。
- 装飾・家具産業: ディスプレイキャビネット、家具フレーム、LED装飾照明などに使用されます。アルミニウムプロファイルは美しさと機能性を兼ね備え、様々なデザインスタイルやインテリア環境に合わせて表面処理が可能です。
8.0アルミニウムプロファイルの品質管理とメンテナンス
8.1品質基準と検査
- 標準準拠: 生産は、ISO 9001 (品質管理システム)、ISO 14001 (環境管理システム)、アルミニウム プロファイルの関連 EN、ASTM、DIN 規格など、国際的に認められた規格に準拠しており、機械的強度、寸法公差、長期耐久性の厳格な管理を保証します。
- 試験方法定期的な試験には、引張強度試験、硬度試験、耐食性試験が含まれます。統計的プロセス制御とリアルタイムモニタリングを実施することで、生産の安定性と一貫性を確保しています。
- 認証とコンプライアンス: サードパーティ認証を使用して製品のコンプライアンスを検証し、さまざまなアプリケーション シナリオで信頼性の高い品質保証を提供します。
8.2日常のメンテナンスガイドライン
アルミニウムプロファイルは最小限のメンテナンスで済みます。埃や油汚れは、きれいな水または中性洗剤で定期的に洗浄するだけで十分です。腐食性の洗浄剤は使用しないでください。屋外で使用する場合は、表面コーティングを定期的に点検し、損傷があれば速やかに補修することで、耐用年数を延ばすことができます。
参照
https://www.tuofa-cncmachining.com/tuofa-blog/t6-temper-aluminum.html=
https://www.unionfab.com/blog/2025/04/aluminum-6061-vs-6063
https://news.cision.com/otto-fuchs-drilling-solutions/i/strength-to-weight,c2242389
