3105-H14 および 3105-H24 アルミニウムプレートの用途

Jul 07 26

3105アルミニウム板は非熱処理可能なアルミニウムとマンガンの合金です。強度と硬度の違いは、歪み硬化と回復焼きなまし (焼き戻し) の制御された組み合わせによって生じます。これは、「H」という接頭辞の気質指定の背後にある中心的な意味です。

- H14 焼き戻し: ひずみ硬化のみ。その後の焼き戻しや焼きなましは行いません。目標硬度まで冷間圧延した後、材料は直接仕上げられます。強度は圧延変形によってのみ強化され、内部粒子は微細構造の回復を経ずに高応力の硬化状態のままになります。

- H24 焼き戻し: ひずみ硬化と不完全な焼き戻し (部分焼きなまし)。この材料は、まず H14 を超える硬化レベルまで冷間圧延され、その後、低温回復焼戻しが施されます。このプロセスにより、内部応力がいくらか解放され、硬度が低下し、延性が向上し、硬度と可塑性のバランスが生まれます。

1. 機械的性質と硬さ

パフォーマンス指標	3105 H14	3105 H24	相違点の説明
引張強さ(MPa)	150～200	150～200	総合的な強さは同等です。
降伏強さ(MPa)	≈130	≈120	H14は降伏強度が高く、変形に対する剛性が優れています。
破断伸び(%)	2 (厚さの全範囲にわたって)	4 ～ 5 (厚さとともに増加)	H24 は延性が 2 倍になり、成形公差が大きくなります。
内部残留応力	より高い	低下（焼き戻しにより緩和）	H24 は後続の加工中に反りや亀裂が発生しにくい
相対硬度	より高い	適度	H14 は表面耐摩耗性にわずかに優れています。

2. 成形プロセスに対する硬度の主な影響

強度、可塑性、残留応力の違いは、曲げ、スタンピング、機械加工という 3 つの主要な作業のプロセスパラメータと歩留まりを直接変化させ、生産における材料選択の主な基礎となります。

2.1 曲げ: スプリングバック、亀裂、最小曲げ半径

曲げは 3105 シートメタルの最も一般的な加工方法であり、2 つの焼き戻し間の性能の違いはすぐに明らかです。

- 3105 H14: 高い降伏強度、低い塑性、高い残留応力が特徴です。曲げの際に大きなスプリングバックが発生するため、より大きな曲げ補正角度が必要になります。最小曲げ半径は 2.5t ～ 3t 以内に制御する必要があります (t は板厚)。この半径を下回ると、材料は外側の繊維に亀裂が入ったり、曲げ線で破裂したりする傾向が非常に高くなります。残留応力が高いと、曲げ後の経時変化による反りを引き起こす可能性があり、後続のステップでの平坦度の制御が困難になります。

- 3105 H24: 焼き戻しにより可塑性が向上し、応力が軽減されます。スプリングバックは H14 よりも 10% ～ 15% 低くなり、曲げ補正が簡素化されます。最小曲げ半径を1t～2tまで小さくできるため、狭いフランジや鋭いコーナーなどの複雑な曲げ加工もエッジクラックの心配がほとんどなく、曲げ加工後の寸法安定性にも優れています。

2.2 スタンピングと深絞り：成形能力と歩留まり

スタンピングと絞り加工では、材料の延性に対して非常に高い要求が課されるため、2 つの質別の用途シナリオを区別するための重要なプロセスとなります。

- 3105 H14: 伸びはわずか 2% であるため、成形ウィンドウが狭くなります。浅いスタンピング、単純な打ち抜き、フラットエンボスなどの低変形加工にのみ適しています。深絞り加工、フランジ加工、または局所的な膨らみ加工に使用すると、引き裂き、ネッキング、「オレンジピール」のような表面欠陥が発生しやすく、その結果、大量生産時の歩留まりが低下します。

- 3105 H24: 焼き戻しによって最適化された延性により、中程度の難易度のスタンピングに適しており、浅いから深い絞り加工、不規則なフランジ加工、キャビティ成形などの複雑な加工に対応できます。材料は均一に流動し、応力集中を最小限に抑え、スタンピング後の表面は滑らかに仕上がります。プレコートされたアルミニウムコイルの形成に特に適しており、装飾的なプレス部品に最適です。

2.3 製造工程：切断、溶接、ロールフォーミングなど

- 切断とせん断: H14 は硬度が高いため、刃の摩耗が早くなり、薄いシートではバリが発生する傾向があります。 H24 は適度な硬度を備えているため、きれいな切断エッジが得られ、バリが最小限に抑えられ、後処理要件が軽減されます。

- 溶接: どちらの焼戻しも同様の溶接性能を示し、TIG および MIG 溶接と互換性があります。ただし、H14 の高い残留応力は溶接シームの周囲に変形を引き起こす可能性がありますが、応力除去焼きなましを受けた H24 は平坦度をより適切に制御できるため、溶接後のレベリングが不要になります。

- 連続ロール成形: H14 は、単純な断面を持つ長いロール成形部品に適しており、変形に耐える十分な剛性を備えています。 H24 は、複数のパスや複雑な断面を含む連続ロール成形に最適で、詰まりや亀裂のないスムーズな成形を保証します。

3. 3105 H14 と H24 の正確なアプリケーションシナリオ

パフォーマンス、処理特性、業界標準の使用例に基づいて、これら 2 つの特性のアプリケーション境界は明確に定義されています。コア選択の原則は、高剛性と最小限の成形には 3105 h14 アルミニウムを選択し、複数の曲げやプレス加工が必要な用途には 3105-H24 を選択することです。

3.1 3105 H14の代表的な用途（剛性重視・シンプルな成形）

高い降伏強度と剛性を特徴とするこの質質は、構造的安定性は必要だが複雑な成形は必要ない用途に適しています。

- 構造: 真っ直ぐな屋根パネル、平らな外壁パネル、およびシンプルな止水板 (真っすぐに取り付け、最小限の曲げ)。

- 輸送: 平らな交通標識の裏地とガードレールパネル (風荷重に対する剛性を優先、複雑な形状は必要ありません)。

- 産業: フラット機器ガード、シンプルなフラット換気パネル、太陽光発電バックシート基板。

- パッケージング: 平らなアルミホイルの蓋と剛性のバッキングプレート (深絞りやストレッチフォーミングは必要ありません)。主な利点: 長期使用による変形に強く、外力によるへこみに強く、保管および輸送時に優れた平面度を維持します。