簡潔な回答
CNC加工部品の80%においては、 6061-T6が適切な選択肢です: より安価で、溶接可能、きれいにアルマイト処理ができ、中程度の負荷がかかるブラケット、治具、ハウジング、機械部品に十分な強度があるためです。 7075-T6を選んでください 特定の構造部品において航空宇宙グレードの強度対重量比が必要で、鋼材への変更による重量増が許容できない場合に。
明らかなケースでどちらかを選ぶのは難しくありませんが、どちらも機能しうる境界ケースにこそ微妙な違いがあります。そのような場合に、以下の詳細が重要になります。
特性比較
| 特性 | 6061-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| 引張強度 | 310 MPa | 570 MPa |
| 降伏強度 | 276 MPa | 503 MPa |
| 密度 | 2.70 g/cm³ | 2.81 g/cm³ |
| 硬度 (ブリネル) | 95 HB | 150 HB |
| 伸び | 12–17% | 8–11% |
| 溶接性 | 非常に良好 | 劣ります |
| 耐食性 | 非常に良好 | まずまずです |
| 相対的な原材料コスト | 1.0× | ~1.4× |
6061-T6 — 想像以上に最適な選択肢です
6061は、アルミニウムのマーケティング部門が売り込みのために作成したようなアルミニウムであり、あらゆる用途に十分に対応します。マグネシウム-シリコン合金は熱処理によってT6調質に硬化し、276 MPaの降伏強度を発揮するため、鋼部品を必要としないほとんどの負荷に対応できます。7075とは異なり、きれいに溶接でき、きれいな銀色のアルマイト仕上げになり、板金用途にも適しています。
当社のほとんどの CNC加工 フロアで、6061-T6を大量に使用しています。典型的な用途としては、工作機械の治具、エンクロージャハウジング、取り付けブラケット、ベースプレート、ヒートシンク、流体マニホールド、家電製品の筐体などがあります。6061が機能しない具体的な理由を説明できない限り、6061は機能します。
7075-T6 — 強度対重量比が重要な場合
7075-T6は、航空宇宙エンジニアがアルミニウムのような重量で鋼のような強度を必要としたために存在します。亜鉛-マグネシウムの化学組成により、570 MPaの引張強度に達し、これは軟鋼よりわずか15%低いだけで、密度は34%です。設計が重量制限されており、6061では強度が不足するあらゆる部品において、7075が上位の選択肢となります。
7075が真に効果を発揮する実際の用途：航空機の機体ブラケット、バッテリー重量を支えるドローンの構造フレーム、ロボットアーム、高性能自転車フレーム、モータースポーツ用ブラケット、銃器レシーバー。これらすべてにおいて、部品から数グラムを削ることは、システムレベルで測定可能な価値をもたらします。
7075が指定されるものの、おそらくそうすべきではないケース：構造負荷が最小限でアルマイト品質が低下する化粧品的な家電製品のハウジング、溶接不可能なために設計上の妥協を強いられる溶接サブアセンブリ、耐食性が低いために問題を引き起こす屋外用途。
アルマイト処理の差
どちらの合金もアルマイト処理が可能ですが、仕上がりの外観は異なります。6061は、高級家電業界が基盤としてきたクリーンなシルバーグレーのアルマイト仕上げになります。7075は、約5.5%の亜鉛含有量のため、くすんだグレーブラウンになり、時折筋が入ることがあります。黒アルマイトの場合、その差は微妙ですが、クリアアルマイトの場合、並べて比較すると明らかです。
両方の合金を混合する外観部品の場合、業界のベストプラクティスは、7075はその構造特性が必要な場合にのみ使用し、7075の表面が最終製品で視認されないように指定することです。視認可能なアルマイト表面は6061または6063に留めます。
溶接性の差
6061は、4043または5356溶加棒を使用することで、TIGまたはMIG溶接できれいに溶接できます。溶接部自体は母材よりも強度が低いですが（熱影響部で約150 MPaに対し、母材の降伏強度は276 MPa）、ほとんどの用途で構造的に十分です。
7075はアーク溶接できません。熱影響部でT6調質が破壊され、アセンブリ全体を再熱処理することはほとんど実用的ではありません。7075の強度を必要とする設計では、ボルト、リベット、または圧入などの機械的締結を使用する必要があります。この制約だけでも、多くの構造設計から7075が除外されます。
疲労特性の意外な点
7075は、その静的強度に比べて疲労性能が劣ります。回転曲げS-N曲線では、10⁷サイクルにおける7075の疲労限度は約160 MPaで、引張強度のわずか28%です。同じサイクル数での6061の疲労限度は約100 MPa、または引張強度の32%です。したがって、回転軸や振動ブラケットのような繰り返し荷重用途では、7075の強度上の利点は、静的数値が示唆するよりも小さくなります。
高サイクル疲労用途では、2024-T3が両者よりも優れていることがよくあります。引張強度は低い（約470 MPa）ですが、銅の化学組成により疲労特性が優れています。当社では、従来の航空宇宙顧客向けに2024-T3を在庫しており、疲労が設計の主要因である場合に推奨しています。
意思決定フレームワーク
まず6061-T6から始めます。以下の3つの質問すべてに「はい」と答えられる場合は、7075-T6に切り替えてください。
- 部品の主要な設計制約は重量であり、それをさらに削減する上での限界は強度ですか？
- 部品の荷重ケースは、7075の静的強度上の利点に適合していますか（疲労や溶接熱影響部ではない）？
- アルマイト仕上げ、非溶接性、および約10%の部品コスト増を受け入れられますか？
3つすべてが「はい」であれば、7075-T6が適切です。いずれかが「いいえ」であれば、6061-T6に留まってください。また、用途が要求しないにもかかわらず、航空宇宙仕様によって図面に7075が強制されている場合は、設計責任者にその旨を伝える価値があります。