アルミ板金加工・溶接はTOHMAへお任せください

アルミの板金加工・溶接もお任せください。縦横高さ2m以上の製品も取り扱い可能で、塗装・表面処理や電子部品・制御盤配線の組み込みも一貫して対応いたします。

複数社の協力ネットワークを活かし、加工から仕上げまで最適な体制を組み合わせて対応いたします。工法の見直しや製図等の生産工程の一部も弊社で負担することで、転注検討でご相談いただいたお客様の約9割が同程度の取引価格、もしくはコストダウンを実現しております。

製造業界経験10年以上の担当者がスピーディーに対応いたしますので安心してお任せください。

製品調達事例

近年、脱炭素社会の実現に向けた輸送機器の軽量化や、半導体製造装置の放熱性向上、さらには5G通信インフラ機器の耐食性確保など、さまざまな産業分野で「鉄・ステンレスからアルミニウム合金への素材転換（アルミ化）」が加速しています。

しかし、アルミニウムは優れた物性を持つ一方で、加工現場においては難易度の高い素材として知られています。設計図面上では完璧でも、いざ製作に入ると「歪みが取れない」「溶接部にクラックが入る」「曲げ部に割れが生じる」といったトラブルが後を絶ちません。

なぜアルミ加工は難しいのか、物理的特性からの考察

熱伝導率と線膨張係数がもたらす熱歪

アルミニウムの熱伝導率は 約230W/(m・K)であり、これは鉄の約3倍、ステンレスの約15倍に相当します。溶接時の入熱が瞬時に周囲へ拡散するため、溶融池を形成するためにはより大きな入熱が必要となります。

しかし、一方で線膨張係数は約$23.5×10-6/Kと鉄の約2倍です。つまり、「熱が逃げやすいので強く炙らなければならないが、炙れば炙るほど激しく膨張・収縮する」という矛盾を抱えています。これが、アルミ溶接において致命的な「熱歪み」を引き起こす最大の要因です。

強固な酸化皮膜

アルミニウム表面には、大気中で瞬時に生成される緻密な酸化皮膜（アルミナ）が存在します。この皮膜の融点は約2,027℃であり、本体の融点である約660℃と極めて大きな開きがあります。

この皮膜を除去せずに溶接を行うと、皮膜が溶け残って溶着部へ巻き込まれ、「融合不良」や「酸化物巻き込み」といった欠陥を招きます。

低いヤング率によるスプリングバック

アルミのヤング率は約70GPaと鉄の約1/3です。剛性が低いため、曲げ加工時における跳ね返り（スプリングバック）が大きく、板厚や材質のロット差によって角度精度を安定させることが非常に困難です。

精密板金・曲げ工程における割れとキズの対策

板金工程では、アルミ特有の「脆さ」と「柔らかさ」への対策が品質を左右します。

圧延方向を考慮した曲げ設計

アルミ板材には、製造時の圧延工程によって生じる繊維方向（目）が存在します。圧延方向に対して平行に曲げ線を設定すると、曲げ部の外側に微細な亀裂・クラックが発生しやすくなります。

特に高強度材である6000系や、加工硬化の激しい5000系を使用する場合、最小曲げ半径の選定は極めてシビアです。JIS規格に基づいた標準的なR選定に加え、材質の調質状態（O材、H材、T材等）に応じた対応が求められます。

表面保護とコンタミの防止

アルミは軟質材料であるため、ワークの自重だけでダイとの摩擦キズが生じます。意匠性が求められる筐体の場合、金型への傷防止テープの貼付や、ウレタン金型の活用が必須です。

また、鉄鋼材料と同じラインで加工を行うと、鉄粉がアルミ表面に付着し、将来的な電食（ガルバニック腐食）の原因となります。アルミ専用の加工エリア、または工具の使い分けをするなどで、異種金属接触によるトラブルをなるべく避ける必要があります。

溶接品質を保つための対策

アルミ溶接は、単に接合すること以上に、欠陥を内包させないための高度な管理が求められます。

ブローホールの排除

アルミ溶接における最大の悩みは、溶接金属内部に残る小さな空洞「ブローホール」です。アルミは液体状態では水素を大量に吸蔵しますが、固体になるとほとんど溶け込めない性質を持っています。 この水素は主に酸化皮膜中の水分や加工油の残留が原因となっているのですが、凝固の瞬間に逃げ場を失った水素が気泡となってしまいます。

対策

• 溶接直前のメカニカルクリーニング（ステンレスワイヤーブラシによる清掃）
• 露点管理された高純度シールドガスの使用
• 適切な突き出し長さとガス流量による大気遮断

凝固割れ（高温割れ）への対応

特定のアルミ合金（特に6000系など）を、母材と同じ組成の溶加材で溶接すると、凝固収縮時に結晶粒界で割れが発生する「高温割れ」のリスクが高まります。最適な溶加材を選定したり、溶接終端部で発生しやすい「クレーター割れ」を防ぐための対策などが必要です。