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DIYでアルミ角パイプを活用してみよう!

アルミ製品と言えば、いまやiphoneを思い浮かべる人が多いのですかね。

他にも、ジュース缶、食品包装用のアルミ伯、鉄道、車、飛行機など幅広くアルミは使用されていて、私たちの日常生活に欠かせない存在といえます。

そんな軽くて丈夫なアルミ合金をDIYで活かさない手はありません。さて、どんな風にアルミを暮らしに活かせるのか?

 

軽くて丈夫なアルミ材をDIYで暮らしに取り入れてみてはどうでしょう。

 

まずはアルミについて

日本機械学会 機械実用便覧より引用、あるいは加工して要約

アルミニウムの特徴

アルミニウム(Aluminum)の原料は酸化アルミニウム Al₂O₃(アルミナ)であって、地中に埋蔵する量は酸素や珪素に次いで多く、鉄の2倍ほどです。しかし、アルミニウムが実用金属として用いられるようになったのは電気精錬法が確立された20世紀になってからとなります。

アルミとその他金属の比重

アルミの比重は鉄や銅の約1/3ですが、添加元素を加えて合金にすると強さが倍増します。

元素記号 元素名 比重量(20℃)[Kgf/m³]
Al アルミニウム 2.71
Mg マグネシウム 1.74
Fe 7.87
Cu 8.96
Pb 11.37
Au 19.29

※比重量が大きいものほど重いということです。

 

アルミの耐食性

アルミ二ウムは大気中でも表面に強固で安定な酸化被膜を形成するので耐食性に優れる。人工的に酸化被膜をつくるアルマイト処理により耐食性が向上するとともに着色や模様を描くことができる。

腐食に強いとうこと。つまり、さびにくいということです。

 

 

腐食とは

おもに、酸化還元反応の結果、金属が酸化されることを指します。

さびとは

金属が腐食することで発生する多様な金属酸化物のことを指します。

金属製品の劣化のメカニズム 腐食、さびのしくみと防食より

みんなの試作広場HP

 

アルミの加工性

延性が高く、塑性加工に適し、生産性に有利である。

つまり、加工しやすいということです。

 

アルミの鋳造性

融点(660℃)が低く、共晶合金にするとさらに融点が下がり、流動性が良好です。

つまり、金属を溶かして液体にし、溶けた金属を型に流し込んで製品を作りやすいということです。

 

アルミの熱伝導率

アルミの熱伝導率は鉄の約3倍です。

つまり、アルミは熱を伝えやすい物質だということです。その特性を活かし鍋やフライパンに使用されています。

物質名 熱伝導率 [W/(m・K)]
アルミニウム 237
427
315
398
クロム 90.3
80.3
ニッケル 90.5
35.2
白金 71.4

※数字が大きいものほど熱を伝えやすいということです。

 

アルミの導電率  図解でよくわかる第2種電気工事士より

伝導率とは抵抗率の逆数で電流の流れやすさを示す値。また、%導電率は標準軟鋼の導電率を基準にして、他の導体の導電率と比較したものです。

アルミは鉄にくらべて約3.5倍電流が流れやすいことがわかります。

物質名 導電率[%]
106.4
軟鋼(標準銅) 100
硬銅 97.0
アルミニウム 61.0
17.2
ニクロム線 1.72~1.6

※数字が大きいものほど電流が流れやすいということです。

JIS規格で使用されるアルミ二ウム合金の種類

一口にアルミといっても実は多くの種類があり、それぞれ特性が違います。多種あるアルミ二ウム合金を系統ごとの区分すると下表のようになります。

 

アルミニウム合金
展伸用合金 鋳物用合金
非熱処理型 熱処理型 非熱処理型 熱処理型
純アルミ二ウム         (1000系) Al-Cu合金           (2000系) 純アルミニウム Al-Cu系合金       (AC1X,AC5A)
Al-Mn合金                     (3000系) Al-Mg-Si合金     (6000系) Al-Si系合金       (AC3A,ADC1) Ai-Si-Cu系合金       (AC2X,AC4X)
Al-Si合金              (4000系) Al-Zn-Mg合金      (7000系) Al-Mg系合金       (AC7A,ADC5) Al-Si-Mg系合金      (ADC3,ADC4)
Al-Mg合金        (5000系)

 

 

JIS規格による展伸用アルミ二ウム合金の特性と用途例

 

アルミニウムの強度は  使用した角パイプの材質 A6063S T5

使用したアルミ角パイプの型式は FB118K であり、6000系のAl-Mg-Si合金となります。

A6063の特性

※A6061より強度は低いが、耐食性、表面処理性もよい。

※A6061…耐食性が良好で、主にボルト・リベット接合の構造用材として用いられる。船舶・車両・陸上構造物など。

 

 

アルミでDIY

 

ここでは、ホームセンター等で購入できるアルミ製品を使ったDIYを紹介しています。ちなみに自宅のテラスはホームセンターに依頼して設置してもらったアルミフレーム製のものです。

DIYで加工したアルミ製品はアルミ角パイプ、アルミアングル、アルミフラットバーとなります。また、洗濯物干し竿掛けはアルミダイキャスト製品です。

おもなアルミ角パイプのサイズは

私はホームセンターでアルミ角パイプを取り寄せ配達していただいたのですが、商品の型番から調べてみるとアルミ角パイプの製造元はALINCO(株)のようです。おそらく、近くのホームセンター等で取り寄せなど対応できるのではないかと思います。

ここではALINCOのラインナップからアルミ角パイプ主なサイズをご紹介したいと思います。これからDIYでアルミ角パイプの使用を検討しているかたの参考になれば幸いです。他にもアングル、チャンネル、フラットバー、丸パイプ、他を取り扱っていますので 詳しくはご自身で確認してみてください。 ALINCO アルミ汎用材カタログ

角パイプの長さは型式によりまちまち(1000~4000mm)ですので、下記の表では省略いたします。

角パイプ 品番 幅 [mm] 高さ [mm] 厚み [mm]
FB-100 9 9 1.2
FB-200 10 10 1.0
FB-101 12 12 1.2
FB-102 15 15 1.2
FB-104 20 20 1.5
FB-107 25 25 1.5
FB-109 30 30 1.5
FB-113 40 40 2.0
FB-115 50 50 2.0
FB-118 60 60 2.0
FB-119 70 70 2.0
FB-120 80 80 2.0
FB-121 100 100 2.5
R付 角パイプ FB-103 19 19 1.2
FB-106 25 25 1.2
LB-101 40 40 1.5
HP-303 50 50 1.6
平角パイプ FB-250 15 10 12
FB-130 20 15 1.5
FB-131 25 15 1.5
FB-251 30 10 1.5
FB-132 30 15 1.5
FB-134 30 20 1.5
FB-137 40 20 1.2
FB-139 40 30 2.0
FB-140 50 25 2.0
FB-141 50 30 2.0
FB-142 60 25 2.0
FB-143 60 30 2.0
FB-144 60 40 2.0
FB-147 70 30 2.0
FB-149 70 50 2.0
FB-150 80 40 2.0
FB-153 100 50 1.8
FB-156 100 50 3.0
FB-157 120 60 2.8

 

既製品の取り付け例 テラス 洗濯物干し竿掛け

下の写真は業者に取り付けてもらった1Fのテラスです。メインの柱は□70×70mmのアルミ角パイプでつくられたアルミ製品となります。

2Fの洗濯物干し竿掛け

写真の左側に見えているのは、2Fのアルミ窓手すりにDIYで取り付けた既製品の「洗濯物干し竿掛け」です。

 

あらかじめアルミ角パイプに「洗濯物干し竿掛け」をステンレスのボルト、ナットで固定し、そのあとにアルミ窓手すりにアルミ角パイプをビス止めしています。

ステンレスのボルトナットには自作の樹脂ワッシャを使ってステンレスとアルミが接触しないようにしています。

 

1Fの洗濯物干し竿掛け

1Fのテラスの□70×70mmアルミ角パイプ柱に「洗濯物干し竿掛け」を取り付けています。

□70×70mmのアルミ角パイプに10mmの穴をあけ貫通させています。洗濯物干し竿掛けの固定にはステンレスのM8ボルト、ナットを使用。アルミとステンレスの直接接触を防ぐために自作のゴムワッシャを使用しています。

「洗濯物干し竿掛け」を使用する時は、上の写真の状態から持ち上げて、その後引き出して下の写真のような状態で使います。

 

中空ポリカーボネートのペアガラス風 押え板

アルミのフラットバーをカットして両面テープで固定しています。

詳しくはこちら アイデア DIY ポリカーボネートでつくるペアガラス風 サッシ

 

 

 

中空ポリカーボネートの簡単郵便受け つなぎ材

J型形状の断面になるように、アルミのアングルを使って中空ポリカーボネートを繋いでいます。

詳しくはこちら アイデア DIY ポリカーボネートで作る 簡単な郵便受け

 

 

タオル掛け

細いアルミの角パイプを使った、1本掛けタイプの丈夫なタオル掛け

詳しくはこちら アイデア DIY キッチン

テラスの目隠し

アルミの角パイプとステンレス金具で枠組みを作り、ポリカーボネート板でテラスを囲いプライベート空間をつくっています。

詳しくはこちら アイデア DIY テラス改造

 

アルミ角パイプの支柱 防風フェンス

実家の防風フェンスには□60×60mmのアルミ角パイプを使っています。

 

気になるアルミ角パイプの購入価格は

□60×60×4000    ¥11,398 / 本   4本購入

□40×20×3650    ¥3,140 / 本    3本購入

 

アルミ角パイプのカット

購入したアルミ角パイプは定尺4000mmのものなのですが、カラー仕上げされていない部分までいれると4080mmくらいあります。

今回は、アルミ角パイプの片方をコンクリートに埋めて防風フェンスの柱とすることもあり、カラー未仕上げ部分も含めて使用しています。ですから、柱の長さは2040mmくらいとなり設計寸法よりも長くなってしまいました。

この判断は、アルミ角パイプのカット回数を減らすことを優先しておこなっています。

実家に高速カッターがあったのでアルミ角パイプの切断に使用しています。他の切断方法としては、ディスクグラインダーに切断刃をつけてカットするのも良いでしょう。

もしも、切断工具をお持ちでない時は、ホームセンターに備えてあるバンドソーや高速カッターを使って切断するか、あるいは、ホームセンターのカットサービスを利用するのも良いかと思います。

 

アルミ角パイプのバリ処理

バンドソー、高速カッター、ディスクグラインダーのいずれを使用しても、アルミ角パイプの切断面には「かえり」や「バリ」が発生します。

切断面でケガをしないように、必ずヤスリ等で仕上げることをおすすめします。但し、あまり多くヤスリをかけると仕上がりが汚くなりますので「糸面取り」を心がけましょう。

 

 

 

アルミ角パイプのエンドキャップの活用

アルミ角パイプを使用する際は、パイプの切り口に「エンドキャップ」をはめ込み雨水が入り込まないようにすると安心です。(支柱にエンドキャップを取り付けるときは上部だけにキャップをつけると良い)また、見栄えも良くなりますので是非使ってみてください。

 

エンドキャップの取り付け方法はいたって簡単です。パイプの切り口にエンドキャップを合わせてプラスチックハンマー、あるいはゴムハンマーで叩き込んだら完成です。

アルミ角パイプをコンクリートに埋め込む場合はアルミパイプの保護フィルムは必要最小限だけめくり、すべて剥してしまわない方がよいでしょう。

 

アルミ角パイプのコンクリートで固定

コンクリートでアルミ角パイプを固定する際は、

キレイに仕上げるポイント

アルミ角パイプの保護フィルムをつけたままでコンクリートの施工作業して、コンクリート(モルタル)が乾いてから保護フィルムをはがすようにすることで、アルミ角パイプがコンクリートで汚れることを防ぐことができます。

 

 

アルミ角パイプの穴あけ

アルミ用のドリルを使うと良く切れますよ。もちろん、普通の金属用のドリルでも構いません。

ドリルの寿命を長くするために、切削油を使用することをおすすめします。

 

アルミ角パイプのビス止め

今回は、2本の□60×60mmのアルミ角パイプ支柱に□40×20mmのアルミ角パイプのサポートをビス止めしています。

サポートを柱へ固定するとき 5×45mm のステンレスビスを使用。サポート側には5mmのドリル(本来であれば、5.5~6mmが望ましいのですが、ドリルセットの最大径が5mmでした。)でボルト穴をあけ、柱にサポートの取り付け位置を決めたら、3.5mmのドリルで□60×60mmの角パイプに下穴をあけることでビス止めが楽になります。

おすすめのひと手間

金属用のビスはセルフタッピングといって、下穴が不要なものが多いのですが、セルフタッピングのビスをお使いの場合でも、小さめの下穴をあけると作業が楽です。

 

注意点

金属を固定する場合、ボルト穴はビス径よりも大きくしてください。

金属をビス止めする際について、下の写真で説明します。大きいアルミ角パイプに、細いアルミ角パイプを斜めに固定しているのがわかるでしょうか。

ボルト穴は細いアルミ角パイプにあけます。そうすることでビスは細いアルミ角パイプでは空回りして、大きいアルミ角パイプにネジを切りながらねじ込むのです。

結果として、細い角パイプを大きい角パイプの方にしっかりと引っ張ることができます。

 

 

 

仕上げ 腐食を防ぐための処理

アルミフレームの固定にステンレスビスを使用しているので、アルミの腐食を防ぐためにステンレスのビスにはゴムワッシャを組み合わせて使用しています。

アルミとステンレスの接触部分に電解質があると腐食するため、雨水の侵入を防ぎます。(雨水は不純物があるため電解質として作用します。)

 

作業のポイント

ゴムワッシャの使用にあわせて、アルミフレームの合わせ面はシリコンでシールして雨水の侵入を防いでいます。

 

 

まとめ

アルミをDIYで加工する場合、切断、穴あけ、ビス止めが主な加工となるのではないかと思います。なかにはアルミの溶接までこなす人もいらっしゃるかもしれませんね。

普段、木工の加工のみを行っていて、金属は扱ったことがないという方もいらっしゃることでしょう。そんな方にとってはアルミの切断作業がネックになるではないかと思います。

残念ながら、金属の切断作業は木工工具が利用できないため、ホームセンターの切断工具を利用したり、カットサービスを利用すると良いかと思います。

穴あけ、ビス止め作業については木工用の電動工具はをそのまま使用できますので、あとは金属用、あるいはアルミ用のドリルを準備すると穴あけ作業はできます。(但し、金属に大きな穴をあけるときは木工用ではなく、強力な電動工具が必要になります。)

あとは、金属用のセルフタッピングビスを準備することと、木工の場合と違い金属にボルト穴をあける際は、使用するビスよりも「やや大きな穴」をあけるのがポイントとなります。

それから、アルミの材料を固定するとき、基本的にステンレス製のビスやボルトを使用すると思いますが、その際に「腐食対策」をされることをおすすめします。



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