請負業者は寺院の修復現場を歩き、指の関節で 0.9 mm のアルミニウム屋根瓦をたたき、サプライヤーに「この材料はどれくらい硬いですか?」という率直な質問をします。答えは 2 つの部分に分かれています。市販の純度のアルミニウムはモース硬度で約 2.75 で、銅貨よりも柔らかく、爪の 2.5 と方解石の 3 の間に位置します。押し込み試験では、ビッカース強度が約 160 ～ 350 MPa、ブリネル圧力が 160 ～ 550 MPa であることがわかります。しかし、これらの公表された数値は、合金元素がほとんど含まれていない焼きなましされた金属を示しています。
実際に屋根に落ちているのは、規定の焼き入れ状態にある合金であり、その硬度は純粋な金属の 2 ～ 6 倍です。したがって、屋根シートを指定したり購入したりする人にとって有益な答えは、「アルミニウム」について質問するのをやめて、グレードと質について質問し始めます。 3003-H14 タイルと 6061-T6 押し出し材は両方ともアルミニウムですが、ひょう石、曲げブレーキ、シーム クリンパーの下ではまったく異なる動作をします。
簡単に言うと、
- 純アルミニウム: モース硬度 2.75。ビッカース 160 ～ 350 MPa (約 16 ～ 36 HV)。ブリネル 160 ～ 550 MPa (約 16 ～ 56 HB)。
- ひずみ硬化焼戻しの屋根用合金 (3003-H14、5052-H32): 通常 40 ～ 60 HV、焼きなまされた板の約 2 倍の硬さ。
- 熱処理可能な合金 (6061-T6、7075-T6): 95 ～ 175 HV ですが、折り曲げまたは圧着されたルーフ プロファイルには成形性が低すぎます。
- 完成したタイルの PVDF コーティングは、鉛筆テストで 2H ～ 3H と測定されます。これは、金属硬度ではなくフィルム硬度であり、プロジェクトの提出物ではこの 2 つが混同されることがよくあります。
スケール別の硬度: 1 つの数字がすべてを物語らない理由
モース硬度は、直線的な測定値ではなく、通常の傷のランク付けです。 2 から 3 へのジャンプは 8 から 9 へのジャンプと同等ではなく、スケールは金属ではなく鉱物の識別のために構築されました。工場証明書や構造計算書でアルミニウムの硬度について言及する場合、ほとんどの場合、押し込み値を意味します。数値がどのスケールから来たのかを知ることで、ほとんどの調達に関する議論を開始前に防ぐことができます。
モース 2.75
耐スクラッチ性。純アルミニウムにはスチール製の釘 (約 5.5) や窓ガラスの跡がつきやすいです。石材やタイルとの比較には便利ですが、シートの品質管理には当てはまりません。
ビッカース(HV)
低荷重で薄肉部分に作用するダイヤモンドピラミッド型のくぼみ。これは、ほとんどのアルミニウム シート製造業者が報告する値であり、工場証明書に要求される値です。
ブリネル (HB)
表面に押し込まれた硬化したボール。よく知られている 160 ～ 550 MPa の帯域は、単一の材料の状態ではなく、さまざまな純度や質を反映しています。
ロックウェル(HRB/HR15T)
高速で工場で一般的です。 15T および 30T のバリエーションが存在するのは、特に標準の HRB が薄い屋根シートでは信頼できないためです。
HV、HB、HRB の間の変換テーブルは経験に基づく当てはめであり、指定された範囲内でのみ有効です。コーティングされた表面に 10 g の荷重をかけて測定した微小硬度の測定値は、2.5 mm ボールからのブリネル測定値と比較することはできません。 2 つのアルミニウム グレードを並べて比較する前に、必ず荷重と方法を確認してください。
合金と焼き戻しは、母材の金属よりも硬度を大きく変化させます
アルミニウム板の硬さは 3 つのメカニズムで変化します。ひずみ硬化 (H 焼き戻し) により金属が冷間圧延され、転位が固定されます。焼きなまし (O 焼き戻し) を行うと、それらが解放され、最も柔らかく、最も成形しやすい状態になります。溶体化処理と時効処理 (T 焼き戻し) により、微粒子が析出し、延性を犠牲にして最高の強度が得られます。瓦を折り曲げ、圧着し、その上を歩く必要がある屋根の場合、3000 および 5000 シリーズの H 調質が実用的な中間点となります。
ほとんどの金属タイルやスタンディングシームパンが圧延される 3003/3004 ファミリであるアルミニウム-マグネシウム-マンガン シートは、通常、H14 または H24 で 40 ～ 55 HV を供給します。これは、はしごや軽い雹を振り切るのに十分な強度でありながら、鍋の端でしっかりと折りたたまれ、縫い目できれいにロックされています。フルハード H18 に移行すると、シートは著しく硬くなりますが、曲げ半径は大きくする必要があり、折り目ごとに亀裂のリスクが高まります。
屋根の上で実際に得られる硬度
硬度は代替品であり、決してパフォーマンスを保証するものではありません。それは 4 つのメカニズムを通じて屋根の価値に変換されます。耐雹性が最初です。UL 2218 クラス 4 や FM 4473 などの衝撃試験では、HV ではなくへこみや亀裂が測定されますが、同じ石の下で 40 HV のシートは 25 HV のシートよりも明らかに性能が優れています。 2 番目は歩行者です。メンテナンス技術者のブーツの下で永久に変形するパンは、通常、HV 30 未満または厚さ 0.7 mm 未満になります。
ウィンドアップリフトが 3 番目で、ここでは硬度が売られ過ぎていることがよくあります。浮き上がり抵抗は、焼き戻しではなく、主にシートの厚さ、パンの幅、クリップの間隔、継ぎ目の高さによって決まります。硬くて薄いパネルでもクリップ部分が持ち上がる可能性があります。ゲージ、プロファイル、引抜き強度の関係については、この分析でさらに詳しく説明されています。 シートの厚さとプロファイル設計が耐荷重能力と風による揚力にどのように影響するか 。平坦度は 4 番目です。焼き戻しが硬いと残留応力の保持方法が異なるため、レベリングが不十分な高 HV シートでは、日光に照らされた高度でオイルの缶詰がより鮮明に表示されます。
アルミニウム マグネシウム マンガン スタンディングシーム金属屋根瓦 エッジロック防水、耐食性コーティング、さまざまな建築プロファイルに適した成形可能なパネルを備えた住宅屋根用のスタンディングシーム合金タイルをご覧ください。 製品を見る→ 避けられないトレードオフが形成されつつあります。焼き戻しが増すたびに、最小曲げ半径は増加します。 3003-H14 シートは、ひび割れすることなく、パンの半径がほぼゼロのヘムを形成します。同じ合金の H18 は、数か月の熱サイクル後に同じ半径で破損する可能性があります。デザインにきつい折り目、深い絞り、または手作業での圧着が必要な場合は、硬いグレードがより良いグレードというわけではありません。
隠れた変数: コーティング、陽極酸化処理、およびテストの実行方法
2 つの表面は、その下の金属とよく混同されます。金属タイルのフルオロカーボン (PVDF) 仕上げの厚さは約 25 μm で、ASTM D3363 に準拠した鉛筆硬度テストで 2H ～ 3H と測定されます。この数値は、耐へこみ性ではなく、硬化とフィルムの完全性を示します。陽極酸化皮膜はモース硬度が 9 に近い酸化アルミニウムですが、その深さはわずか 15 ～ 25 μm です。皮膜に傷が付くとその下の柔らかい金属が露出し、コーティングは構造的な剛性を高めません。
テスト メソッドはもう 1 つの隠し変数です。ブリネル試験では、試験片が押し込みの深さに比べて厚いこと、通常は圧痕の深さの少なくとも 8 倍であることを前提としています。 0.9 mm タイルでは、標準の 2.5 mm ボールは、シートの下のアンビルによって支配される読み取り値を生成します。薄い材料は、取り付けられた断面のマイクロビッカースまたはロックウェル 15T によって評価する必要があり、現場でのポータブルなリーブ測定値は相対比較としてのみ扱う必要があります。
アルミニウムの各グレードにわたる一般的なビッカース硬度
バーの高さは、HV の典型的なビッカース硬度に比例します。屋根関連のグレードは範囲の中央に位置します。
アルミニウムの需要がどこに分かれるか、そしてなぜ屋根材がその大きな部分に位置するのか
平圧延アルミニウムの約 3 分の 1 は建築や建設に使用されます。そのため、屋根に使用される硬度グレードは、工場の好みだけではなく、建築基準法、保証条件、保険会社の要件によって決まります。交渉の際には、その構造上の事実が重要です。屋根の仕様は、ほとんどの購入者が思っている以上に、質の選択よりも大きな影響力を持っています。
- 建築・建設業：約33％
- 輸送: 約24%
- 包装：約20％
- 耐久消費財：約11％
- 機械その他：約12％
平圧延アルミニウム消費量の最終用途部門別のおおよその割合。
そのスライス内では、アルミニウムは硬度だけではなく、重量と耐食性で競合します。この比較では、より広範なケースが説明されています。 アルミニウム屋根板と鋼鉄および銅屋根板の比較 、硬度は作業性とメンテナンスコストと並んでいます。
仕様と ROI: 5 つのステップでの焼き戻しの選択
ステップ 1 — 露出を定義する
雹帯、沿岸の塩分負荷、工業雰囲気、人の往来の頻度。それぞれ異なる最小表面硬度を設定します。
ステップ 2 — 等級と質質を設定する
3003-H14 または 5052-H32 はほとんどの屋根をカバーします。フラッシングには柔らかい O 焼き戻しを、押し出しには硬い T 焼き戻しを予約します。
ステップ 3 — 紙で確認する
引張および硬度のデータと焼き戻し指定を記載した工場証明書を請求してください。口頭での「H14」は仕様ではありません。
ステップ 4 — 形成ルートを一致させる
注文を確定する前に、選択した材質に対して曲げ半径、圧着プロファイル、裾幅を確認してください。ひび割れは最初の数時間ではなく、最初の数週間で発生します。
ステップ 5 — 成形後のコーティングを確認する
鉛筆の硬度と接着力は、フラットコイルではなく完成品でテストされます。フィルムにひび割れを引き起こす成形操作は、腐食保証の対象外となります。
アルミニウム マグネシウム マンガン 平らな金属屋根瓦 腐食、ひび割れ、変形に強い軽量パネルとフルオロカーボン仕上げを組み合わせた、住宅用および修復工事用のこの平らな合金屋根瓦を検査してください。 製品を見る→ コスト面では、ソフト H12 シートから H14 シートへの移行は、購入価格のわずかな変更であり、トンあたり数パーセントです。リターンは、回避されたデントクレームとコールバックから得られます。立ち継ぎ屋根全体の雹による損傷の修復には、通常、平方メートルあたりの価格差の数倍の費用がかかり、パネルを交換すると、元の仕上げと一致することはほとんどありません。
メンテナンスとコンプライアンス: 仕様に何を書き込むか
硬度に関する主張は、規格と試験方法に関連付けられている場合にのみ強制力を持ちます。実行可能な仕様には、シート標準、質質指定システム、およびコーティング性能レジームが一緒に記載されているため、代替品が審査をすり抜けることはありません。
- シート: ASTM B209 または EN 485-2、合金と質が明示的に記載されています。
- 材質指定: ANSI H35.1 または EN 515 であるため、H14 と H24 は互換性のあるものとして扱われません。
- コーティング: PVDF の場合は AAMA 2605、ASTM D3363 に準拠した鉛筆硬度が完成したパネルに記録されます。
- 影響: 雹が設計荷重である UL 2218 クラス 4 または FM 4473。
- 腐食: ASTM B117 に準拠した塩水噴霧試験。時間は暗黙ではなく記載されています。
メンテナンスも同じロジックに従います。コーティングされた表面には研磨パッドを使用しないでください。フィルムは研磨材よりも柔らかいため、金属が磨耗するずっと前にチョーキングされてしまいます。継ぎ目ではなくリブ間の鍋の平らな面を歩き、溜まった水が切断端に触れないように側溝をきれいに保ち、穴あけの切り粉をすぐに補修します。陽極酸化およびミル仕上げの表面は、薄い PVDF フィルムよりも強力な洗浄に耐えますが、どちらも酸性のスケール除去剤の恩恵を受けません。
アルミニウム マグネシウム マンガン複合長方形金属屋根瓦 住宅または商業プロジェクトで柔軟な成形と屋根荷重の軽減を実現する、複雑な曲面屋根用のこのアルミニウムマンガンおよび改質アスファルト複合屋根瓦を検討してください。 製品を見る→ したがって、「アルミニウムの硬度は何ですか」に対する完全な答えは 2 行の答えになります。純粋な金属の場合は約 2.75 モースと 160 ～ 350 MPa のビッカースであり、建物に設置されるものについてはその数値は完全に合金と焼き戻しに依存します。屋根材を決定する場合、有効な数値は 3003-H14 および 5052-H32 に典型的な 40 ～ 60 HV バンドです。これは、取り扱いや適度な雹に耐えるのに十分な硬さ、ひび割れすることなく折り畳んだり圧着したりできるほどの延性があります。その範囲を指定し、証明書を要求すると、硬度の問題は会話ではなくなり、項目になります。
