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アルミニウム押出成形は、丸いインゴットを800度からほぼ900度華氏まで加熱することから始まります。これにより金属が柔らかくなり、加工が可能になります。次に大きな作業が始まります。油圧プレスが熱くなったインゴットを、1平方インチあたり1万5千ポンドもの圧力で、特別に作られた鋼製ダイスに押し通します。そこから出てくるのが、ダイス内部の形状とほぼ同じ長い形状の素材です。金属がダイスから出た後は、冷却装置によって寸法を正確に保ちながら元の固体状態に戻すまで冷却されます。このプロセス全体を通して、原材料であるアルミニウムは廃材が非常に少ないまっすぐな複雑な部品へと変化します。これは、チューブから歯磨き粉を絞り出すのと同じような仕組みですが、はるかに大規模で、指ではなく本格的な産業用機械が絞り出していると考えるとイメージしやすいでしょう。
アルミニウム合金2020は、押出工程において扱いが非常に難しい特殊な銅含有量を有しています。その高い抵抗を克服して成形を行うには、製造業者が金型の圧力設定を慎重に調整する必要があります。温度管理も非常に重要です。華氏750～850度（摂氏約399～454度）の範囲で維持することで、過熱による問題を回避しながら、ダイス内での均一な材料流動性を保つことができます。20×20ミリメートルほどの一般的なサイズのTスロットプロファイルを製作する場合、肉厚を実に1ミリメートルまで薄くすることが可能です。しかも驚くべきことに、これらのTスロットは複数回の工程を必要とせず、一度の工程で形成されます。こうして得られたプロファイルは、約215メガパスカルの耐力（降伏強さ）を備えており、構造物の建設に最適で、その後の加工工程、例えば部品を所定のサイズに切断したり、保護コーティングを施したりするにも十分な余裕があります。
ダイの設計方法は、押し出し用アルミニウム2020が最終的にどのような形状になるかを決定づける重要な要素です。マルチボイドダイを使えば、製造者は単一の押し出し工程でTスロットなどの複雑な形状を含む製品を製作することが可能です。成形後、これらのプロファイルにはT5またはT6の熱処理が施されます。この処理は、まず焼入れを行い、その後約350華氏度（約177摂氏度）で約8時間連続して時効処理を行います。この熱処理により、引張強度が25〜30パーセント向上し、内部応力も除去されます。このような工程を経ることで、非常に詳細な荷重支持部品を製造することが可能となり、これらを機械加工で作ることは現実的ではありません。建築構造用部材や産業機械など、高い精度が求められる分野での使用をイメージしてください。
多くの人がアルミニウム2020とは正確には何を意味するのか混乱します。多くの人はそれが特別な合金だと思ってしまいますが、実際には建設や製造業で使われる標準的なTスロットプロファイルのことを指すことが多いです。これらのプロファイルの素材としては、通常6061-T6や6063-T5の合金が使われています。これらのシリコン・マグネシウム合金は押出加工に適しており、機械的性能も十分に発揮します。数値的に見ると、これらの素材は約215MPaの耐力があり、一般的な建築用アルミニウムよりも約25%高い強度を持っています。これらを特徴づけるのは、さまざまな産業用途において構造的な完全性や耐久性が求められる場面での機械的特性なのです。
この強度と低密度というバランスにより、構造的完全性と軽量化が重要な用途において最適な素材となっています。
押出用アルミニウム合金2020番は、アルミニウムが自然に疲労に強く、温度変化においても安定性を維持するため、信頼性の高い構造性能を備えています。この素材で作られた部品は、マイナス80度程度の極めて寒冷な環境から150度の高温環境まで、さまざまな温度条件においても形状や寸法を比較的安定して保持します。特に注目すべき点は、プラスチック素材と比較してアルミニウムが熱膨張に対してどのくらい優れているかという点で、実際にはその膨張率がプラスチックの約半分です。現実のテスト結果では、過酷な自動車用途で10年間使用した後でも、これらの部品は依然として元の強度特性の約95％を保持しています。また、アルミニウムは熱伝導性に非常に優れているため、温度管理が長期運転において重要な役割を果たす可動部やシステム内で、熱の蓄積を効果的に管理する助けとなります。
押出アルミニウム2020は多くの用途において優れた強度を持っていますが、製造業者は銅を含む6061合金を使用する傾向があります。問題はというと、これにより5052や5083などのマグネシウム系材料と比較して腐食抵抗性が低下してしまうことです。この弱点のため、湿気や化学物質が存在する環境下で作業する際には、ほとんどの製造業者が保護コーティングを適用します。陽極酸化処理や粉末塗装が必要になるため、これらの追加工程により製造コストが約15〜20％増加します。しかし、ASTM規格に従う業界テストによると、このような処理を施した部品は過酷な環境下でも通常の2倍の期間使用できるため、十分な価値があります。
押し出しアルミニウム2020は、さまざまな用途に十分対応できる柔軟性を持ちながらも良好な強度を持つ、3つの主なタイプがあります。中実棒材は10mmから150mmの直径で提供され、さまざまな業界のマシンフレームや構造サポートとして一般的に使用されています。次に、チャンネルやH鋼、最近よく使われている人気の20×20mmのTスロットフレームのような構造用プロファイルがあります。これらのプロファイルは、工場のフロア上で自動化システムやワークステーションを構築するための基本的な構成要素として機能します。流体システムにおいては、この合金で作られた高精度チューブは、鋼製品と比較して実際に軽量化の利点があります。重量にして約30〜40％軽量化されるため、大規模な設備の場合には大きな違いとなります。これらの標準形状が非常に価値があるのは、建設プロジェクトや通常の製造作業において特別な工具を必要とせずに迅速な組み立てが可能になるからです。
特殊ダイス設計により、製造業者は産業分野における特定の機能的要件を満たす専用断面形状を作り出すことができます。たとえば医療機器では、複数の部品から構成されていた複雑な構造の代わりに、単一押出部品の採用が進んでいます。このような変化により、表面が滑らかになり、処置間の清掃や滅菌がより簡単になります。航空宇宙分野の応用例を見ると、コネクタ内部に冷却用チャネルを直接組み込む設計がなされています。このようなイノベーションにより、伝統的なモデルと比較して熱をより効果的に放熱でき、現場でのテストでは熱問題を約17パーセント低減する場合もあります。ロボットアームの構築においては、構造強度を損なうことなく配線スペースを組み込んだ断面形状が設計されています。精度に関しては、押出部品で±0.1ミリ程度の公差を達成することが可能です。このレベルの正確さにより、製造後の追加機械加工の必要性が大幅に減少し、企業がフライス加工工程にかける費用の最大4分の3を節約できる可能性があります。
アルミニウム2020押出材は、特に電気自動車において、車体を軽量化する上で極めて重要な素材となってきています。EVは重たいバッテリーパックを搭載する必要があるため、車両総重量をいかに軽減するかが大きな意味を持ちます。このアルミニウム合金の優れている点は、その軽さに対して高い強度を有していることです。自動車メーカーは、鋼材を使用した場合の30〜40％程度の重量でフレームを製造することが可能でありながら、衝突時の安全性基準を十分に満たすことができます。クロスビームやサスペンションマウントなどの部品に関しては、内部に複数の空洞構造を持つ複雑な形状の押出材が設計されています。このような設計により、事故時の力の分散がより効果的に行われ、衝撃吸収性も高められています。軽量化により、一般的な自動車では燃費が向上し、電気自動車では航続距離が延長されます。また、あまり注目されませんが、アルミニウムにはもう一つの利点があります。それは、熱伝導性に優れているため、バッテリーの最適な温度を維持するのに役立つということです。これは、今後さらに進化していく電気自動車技術において、ますます重要になっていくでしょう。
押出用アルミニウム2020は、翼のリブや脚部構成部品などの航空宇宙用途において重要な役割を果たしています。節約できた1キログラム単位の重量が、飛行機の燃費効率の向上に直結します。実際、商業用航空機の総重量の約80％は、さまざまなアルミニウム合金によって構成されています。輸送分野においては、この素材は耐久性があり、繰り返しのストレスサイクルに耐える能力があるため、鉄道車両の枠組みや船舶用金具などに使用されます。モジュラー建設プロジェクトでは、カスタム押出材はまさにゲームチェンジャーです。スナップフィット接続により、建設業者はプレファブリケートされたフレームワークを非常に迅速に組み立てることができます。こうしたシステムを用いることで、現場作業量をほぼ半分に削減できたと報告されています。安定した性能と迅速な設置が可能なため、信頼性と迅速性が最も重要となるインフラプロジェクトにおいて、アルミニウム2020は今後も不可欠であり続けます。
ある主要EVメーカーは、2020年にフラッグシップSUVのサブフレームを押し出しアルミニウムで再設計しました。エンジニアは、内部に補強チャネルを持つ統一シャシーレールを開発し、120点以上の鋼製部品を単一の押し出し構造で置き換えました。この再設計により以下を達成しました：
部品は1,000時間の塩水噴霧試験に合格し、耐久性基準を満たしながら完全に再利用可能であり、現代の自動車製造における持続可能性に関する規制に合致しています。
アルミニウム2020押出材は、重量に対して高い強度を持っています。鋼鉄の約3分の1の重量でありながら、同等の荷重に耐えることができます。これは、輸送や製造プロセスにおいてエネルギーを節約する上で大きな違いをもたらします。軽量な部品は、車両や飛行機の燃料消費を減らし、工場全体での電力使用量も抑えることができます。いくつかの研究では、自動車や航空機産業の特定の用途で約30〜35％の節約効果があると示しています。興味深いのは、この押出方法が非常に効率的に機能することです。他の製造方法と比較して廃棄物がほとんど発生しません。生産ラインが順調に動いているときには、スクラップは5％未満に抑えられます。このような効率性は、電気自動車のフレーム構造やモジュール式建物の組立において特に重要です。これらの用途では、材料の1つ1つが長期的に見てより環境に優しく、コスト効果の高い製品づくりに貢献するからです。
2020シリーズは、強度や品質を失うことなく繰り返しリサイクルできるため、製造業者が環境に優しい取り組みを行うのに役立ちます。企業が新たに素材を一から作るのではなく、押し出しアルミニウムをリサイクルすることで、一次生産方法と比較して約95%のエネルギー費用を節約できます。これにより、製品の全ライフサイクルにわたって約90%の炭素排出量を削減できます。驚くべきことに、これまでに製造されたアルミニウムのうち約4分の3は現在もどこかで使用されており、この素材が循環型経済モデルにどれほど適しているかを示しています。こうしたリサイクルの利点により、多くの建築家やエンジニアはLEED認証を目指すプロジェクトや、厳しい排出基準の下で運用されるプロジェクトにおいて押し出しアルミニウム2020を選択しています。持続可能性の目標に注力する企業にとって、素材が最初の用途の後も長期間にわたって活躍し続けるという特性は、建材の選定において重要な要素となります。
アルミニウム押出工程では、丸棒を加熱して油圧プレスで特別に作られた鋼製ダイスを通して押し出し、廃材を最小限に抑えながら製品を所定の形状に成形します。
アルミニウム合金2020は高い耐力特性を持つため、耐久性と荷重能力が必要な構造部品に最適です。
押出アルミニウム2020は軽量で強度と耐久性に優れているため、自動車フレーム、航空宇宙用途、輸送分野、モジュラー建設に使用されています。
押出アルミニウム2020は再利用可能であり、製造業者がエネルギーコストを大幅に削減し、炭素排出量を減らして持続可能性を推進することができます。
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