1. ステップ1：製錬
アルミニウムは工業規模で電気分解によって製造され、アルミニウム製錬所を効率的に稼働させるには大量のエネルギーが必要です。製錬所はエネルギー需要が高いため、多くの場合、主要な発電所の近くに立地しています。電力コストの上昇、あるいはアルミニウムを高品位に精製するために必要な電力の増加は、アルミニウムコイルのコスト上昇につながります。さらに、溶解したアルミニウムは分離され、回収場所に運ばれます。この工程にも相当なエネルギーが必要となるため、アルミニウム市場価格にも影響を与えます。
2. ステップ2：熱間圧延
熱間圧延は、アルミニウム板を薄くする最も一般的な方法の一つです。熱間圧延では、金属を再結晶点以上に加熱して変形させ、さらに成形します。その後、この金属板を1対または複数対のロールに通します。これは、厚みを減らし、厚みを均一にし、所望の機械的品質を得るために行われます。アルミニウムコイルは、シートを華氏1700度で加工することによって作られます。
この方法を用いると、金属の体積を一定に保ちながら、適切な幾何学的パラメータと材料特性を備えた形状を作り出すことができます。これらの工程は、板材やシート材などの半製品や完成品を製造する上で非常に重要です。ただし、圧延された完成品は、後述する冷間圧延コイルとは異なり、表面に微細な破片が付着しているため、厚みの均一性が低くなります。
3. ステップ3：冷間圧延
金属帯の冷間圧延は、金属加工分野の中でも独特な領域です。冷間圧延とは、アルミニウムを再結晶温度よりも低い温度でローラーに通す工程です。金属を圧縮することで、降伏強度と硬度が高まります。冷間圧延は加工硬化温度（材料の再結晶温度よりも低い温度）で行われ、熱間圧延は加工硬化温度よりも高い温度で行われます。これが、熱間圧延と冷間圧延の違いです。
多くの産業では、冷間圧延と呼ばれる金属処理プロセスを使用して、所望の最終ゲージの帯状金属や板状金属を製造します。アルミニウムの加工性を向上させるためにロールは頻繁に加熱され、アルミニウム帯がロールに付着するのを防ぐために潤滑剤が使用されます。操作の微調整のために、ロールの動きと熱を変更できます。アルミニウム産業では、すでに熱間圧延や洗浄、処理などの他のプロセスを経たアルミニウム帯は、冷間圧延ラインに投入される前に室温まで冷却されます。アルミニウムは洗剤で洗浄され、この処理によりアルミニウムコイルは冷間圧延に耐えられるほど硬くなります。
これらの準備工程が完了すると、帯状の金属片はローラーを何度も通過させられ、徐々に厚みが減っていきます。この工程全体を通して金属の格子面が乱れ、ずれが生じるため、より硬く、より丈夫な最終製品が得られます。冷間圧延は、アルミニウムをローラーで押しつぶしながら厚みを減らすことができるため、アルミニウムの硬化方法として最も一般的な方法の一つです。冷間圧延技術を用いることで、アルミニウムコイルの厚みを最大0.15mmまで減らすことができます。
4. ステップ4：アニーリング
焼きなまし処理は、主に材料の可塑性を高め、剛性を低下させるために用いられる熱処理です。焼きなまし処理によって材料の結晶構造における転位が減少することで、硬度と柔軟性が変化します。脆性破壊を回避したり、後続の加工工程での加工性を向上させたりするために、焼きなまし処理は、材料が焼入れ処理や冷間加工処理を受けた後に行われることがよくあります。
焼きなましは、結晶粒構造を効果的にリセットすることで、すべり面を回復させ、過度の力を加えることなく部品の成形をさらに進めることを可能にします。加工硬化させたアルミニウム合金は、570°F～770°Fの特定の温度で、約30分～3時間の所定の時間加熱する必要があります。焼きなましを行う部品のサイズと、その部品を構成する合金の種類によって、それぞれ温度と時間要件が決まります。
焼きなまし処理は、部品の寸法を安定させ、内部応力による問題を解消し、冷間鍛造や鋳造などの工程中に発生する可能性のある内部応力を低減する効果もあります。さらに、熱処理が不可能なアルミニウム合金も焼きなまし処理によって良好な状態を保つことができます。そのため、鋳造、押出成形、鍛造されたアルミニウム部品に頻繁に適用されています。
焼きなまし処理によって、材料の成形性が向上します。硬くて脆い材料をプレスしたり曲げたりすると、破損を招く恐れがあります。焼きなまし処理は、このリスクを軽減するのに役立ちます。さらに、焼きなまし処理は被削性を向上させる効果もあります。材料が極端に脆いと、工具の摩耗が激しくなることがあります。焼きなまし処理によって材料の硬度を下げることで、工具の摩耗を軽減できます。また、焼きなまし処理によって残留応力も除去されます。残留応力は亀裂やその他の機械的な問題を引き起こす可能性があるため、可能な限り低減することが通常は最善策です。
5．ステップ5：スリットと切断
アルミニウムコイルは、非常に長い一本の連続したロールとして製造できます。しかし、コイルをより小さなロールに梱包するには、切断する必要があります。この切断を行うために、アルミニウムロールはスリット装置に通され、そこで非常に鋭利な刃によって正確な切断が行われます。この作業には大きな力が必要です。スリット装置は、加えられた力がアルミニウムの引張強度を超えると、ロールをより小さな断片に分割します。
スリット加工を開始するには、まずアルミニウムをアンコイラーにセットします。その後、回転刃のセットを通過させます。刃は、必要なスリット幅とクリアランスを考慮して、最適なスリットエッジが得られるように配置されます。スリットされた材料をリコイラーに送るため、材料はセパレーターを通過させます。最後に、アルミニウムは束ねられ、コイル状に巻かれて出荷準備が整います。
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投稿日時：2022年12月19日
