アルミニウムの研磨技術の新展開

アルミニウムのワークピースを手動で研削するのは困難な場合があります。 作業専用に設計された研磨剤を使用すると、最良の結果が得られます。

近年、輸送業界では製品の「軽量化」を目指してアルミニウムへの注目が高まっています。 その結果、金属加工業者は、この困難な材料を扱うための新しいツールを必要としています。

アルミニウム合金は、従来の鋼合金と比較して、強度重量比が向上しています。 輸送部門全体の軽量化傾向により、アルミニウムを研削するための高速かつ効率的なツールの必要性が高まっています。 スチール用に設計された一般的な直角グラインダーホイールは、研磨剤に付着した金属片でホイールの表面がすぐに詰まる可能性があるため、アルミニウムには使用できません。

金属チップが研磨ホイールの表面に付着（負荷）するメカニズムを研究することにより、金属の負荷を回避する戦略を研磨設計に適用できます。 これにより、ワックスや潤滑剤を必要とせず、研削速度が大幅に向上し、性能が長持ちする新しいアルミニウム研削製品が生まれます。

産業で使用されるアルミニウムは、通常、純粋な元素ではなく、最終用途に応じてさまざまなアルミニウム合金ファミリーの 1 つです。 特定のアルミニウム合金の特性は大きく異なる可能性がありますが、次のように一般化しても問題ありません。

アルミニウムの生産と使用量は増加しています。 現在、鉄鋼の総生産量はアルミニウムの生産量を上回っていますが、アルミニウムの生産量の伸び率は鉄鋼のそれよりも約60％高いです。 2008 年から 2018 年にかけて、世界のアルミニウム生産量は年平均成長率 (CAGR) 4.8% で増加しましたが、世界の鉄鋼生産量は CAGR 3.0% で増加しました。

アルミニウムの使用量の増加は主に自動車産業と輸送産業によって促進され、次に航空宇宙産業、防衛産業、海洋産業が続きます。 自動車および輸送産業は、高強度アルミニウム合金の世界的な使用額の約 80% を占めており、2018 年から 2023 年までの CAGR は 7.7% と推定されています。

軽量化の傾向により、自動車および輸送業界におけるアルミニウムへの強いニーズが高まっています。 自動車メーカーは車両の燃料効率を向上させるという常にプレッシャーにさらされているため、当然のことながら、より強くてより軽い材料を求めています。 商用トラック運送業界では、トレーラーの軽量化により、燃料の節約に加えて、1回の旅行で運ぶ貨物の重量も増加します。 アルミニウムは船舶の重量を軽減するためにも使用され、船舶の速度、操縦性、安定性、燃料の節約に役立ちます。 軽量な船体により、浅瀬での運航も可能です。

また、アルミニウム合金は、鋼合金と比較して硬度が低く、延性が高く、融点が低くなります（アルミニウムの場合は 932 °F ～ 1,112 °F であるのに対し、鋼の場合は約 2,732 °F）。 これらの違いは、鉄鋼加工に使用される金属加工ツールや技術が、必ずしもアルミニウム加工に最適化されていないことを意味する可能性があります。

アルミニウムのワークピースを手動で研削する場合によくある問題の 1 つは、アルミニウムの切りくずが砥石自体に付着する傾向があることです。 ホイールに金属の切りくずが溜まる（詰まる）と、ワークピースからそれ以上金属を除去することができなくなります。 図 1 は、アルミニウム上でわずか数分間使用した後の標準的な砥石車を示しています。 この研削砥石はアルミニウムではなく鋼に使用するように設計されていたため、負荷が発生し、砥石が効果的に研削できなくなりました。

金属の付着の開始を遅らせる 1 つの方法は、砥石車にワックスを塗布することです。 ホイール表面に滑りやすい物質を塗布することで、一時的にアルミの切りくずが付きにくくなります。 ただし、ホイールを使用するとワックスが摩耗するため、再塗布する必要があります。 このオプションは理想的ではありません。ワックスの塗布により研削に時間がかかり、ワークピースにさらなる汚染が生じるため、研削が完了したらクリーンアップする必要があります。 ワックスがワークピースから完全に除去されていない場合、溶接に欠陥が生じる可能性があります。