カスタム工業用エンクロージャにステンレス鋼とアルミニウムのどちらを選択すべきでしょうか?

エンジニアや調達マネージャーは、設計段階の早い段階で、シャーシまたはハウジングの主要材料の選択という重要な岐路に直面することがよくあります。予算的には炭素鋼が標準ですが、高性能または過酷な環境下での用途では、ステンレス鋼（304/316）とアルミニウム（5052/6061）の2つの候補に絞られるのが一般的です。

誤った選択は、部品表（BOM）コストに影響を与えるだけでなく、熱管理、電磁干渉（EMI）シールド、そして現場での機器の寿命にも影響を及ぼします。このガイドでは、物理的および経済的なトレードオフを分析し、次回の製品開発において適切な材料を選択するためのお手伝いをします。 カスタム板金加工 プロジェクト。

重量要因：強度と重量の比率

工場の床置き型制御盤など、固定式のアプリケーションであれば、重量はそれほど重要ではないかもしれません。しかし、ラックマウント型機器、ポータブルデバイス、あるいは航空宇宙用途では、1キログラムでも重量が重要になります。

アルミニウムの重さは鋼鉄の約3分の1です。

• ステンレス鋼（304）の密度：約0.29ポンド/立方インチ（8.0 g/cm³）
• アルミニウム（6061）の密度：約0.098ポンド/立方インチ（2.7 g/cm³）

5052や6061のようなアルミニウム合金は、軽量であるにもかかわらず、優れた強度対重量比を備えています。ステンレス鋼は本質的に強度と硬度に優れていますが、アルミニウムは鋼と同等の重量に近づくことなく、ゲージ（厚さ）をわずかに増やすことで、必要な構造的剛性を実現できる場合が多くあります。

環境レジリエンス：腐食と衛生

ステンレス鋼の評判はまさにこの点にあります。高湿度、塩水噴霧、化学物質への曝露といった環境下では、標準的な炭素鋼は高価なめっき処理を施さなければ機能しなくなります。

ステンレス鋼のケース

屋外、海洋、食品加工環境向け ステンレス製電気筐体 業界標準です。

• グレード 304: 一般的な屋外使用および洗浄エリアに適しています。
• グレード 316: モリブデンを含有し、塩化物や塩分を含む環境に対して耐性があります (沖合または沿岸での設置に最適)。

ステンレス鋼は錆びを防ぐために塗装や粉体塗装を必要としませんが、細菌が隠れられる表面の微細な隙間を減らすために電解研磨がよく使用されます。

アルミニウムのケース

アルミニウムは自然に保護酸化層を形成し、深い腐食を防ぎます。しかし、過酷な環境ではこの酸化層が機能しなくなる可能性があります。ステンレス鋼と同等の耐久性を実現するには、通常、アルミニウムには二次仕上げが必要です。

1. 陽極酸化処理: 表面を硬化し、耐腐食性 (および色) を追加します。
2. クロメート処理（アロジン処理）：保護機能を備えながら電気伝導性を維持します。
3. 粉体塗装: 強力なバリア層を提供します。

筐体が頻繁に傷ついたり、腐食性の洗浄剤にさらされたりする場合は、ステンレス鋼が妥協のない勝者です。

熱管理：熱を放散する

電子機器の小型化と電力密度の上昇に伴い、筐体自体が熱管理戦略の一部となることが多くなっています。これは、電源、インバータ、そして高性能コンピューティングシャーシにとって決定的な要素となります。

以下の熱伝導率の比較を参照してください。

内部コンポーネントがかなりの熱を発生する場合、アルミニウム筐体は受動的なヒートシンクとして機能し、内部の熱エネルギーを外気へ放出します。高熱のアプリケーションでステンレス鋼を使用する場合、多くの場合、能動的な冷却装置（ファンやエアコン）の追加が必要となり、故障箇所やメンテナンスコストが発生します。

この熱特性のおかげで、 アルマイト処理アルミニウム電源エンクロージャ 市場で入手可能な最も高性能な製品です。シャーシ自体がMOSFETとトランスの冷却に役立ちます。

電気伝導性と遮蔽性

電磁干渉 (EMI) または無線周波数干渉 (RFI) の影響を受けやすいアプリケーションの場合、筐体材料の電気伝導性が最も重要です。

アルミニウムは優れた電気伝導体です。ステンレス鋼は比較的伝導性が低いです。筐体をファラデーケージとして機能させるには、材料の抵抗が低い必要があります。ステンレス鋼はシールド効果がありますが、アルミニウムは高周波ノイズの減衰においてはるかに効率的です。

• 接地：アルミニウムシャーシは、抵抗値が低く、容易に接地できる点を提供します。ステンレス鋼は表面抵抗が高いため、適切な接地経路を確保するために、仕上げ時に特別なマスキングを施すか、溶接スタッドを使用する必要があります。

コスト分析：原材料と加工

原材料1ポンドあたりの価格は誤解を招きやすいものです。アルミニウムは一般的にステンレス鋼よりも1キログラムあたりの価格が高いですが、重量で見ると使用量は少なくなります。しかし、カスタム製造における真のコスト要因は通常、処理時間です。

溶接と製造

• ステンレス鋼：切断や曲げ加工が難しく、パンチプレスの工具やレーザーカッターの消耗品の摩耗が早くなります。しかし、多くの工場では、アルミニウムよりも溶接が容易です。
• アルミニウム：柔らかく、切断速度が速い。ただし、アルミニウムの溶接（TIGまたはMIG）には、反りや溶け落ちを防ぐために、より高い技術と正確な熱制御が求められます。

仕上げ費用

これは隠されたイコライザーです。

• ステンレス鋼: 多くの場合、仕上げは必要ありません (木目付け/ブラッシングのみ)。
• アルミニウム: 美観と耐久性を保つために、ほとんどの場合、陽極酸化処理、アロジン処理、または粉体塗装が必要です。

コスト比較シナリオ:

溶接を伴わないシンプルな折り曲げ部品の場合、機械加工の容易さからアルミニウムの方が安価になる場合があります。複雑な溶接組立の場合、ステンレス鋼の方が人件費の面で有利になることが多いです。

意思決定マトリックス: プロジェクトに適した材料はどれですか?

RFQ (見積依頼) の選択プロセスを簡素化するには、主な運用要件に基づいて次のガイドを使用します。

次の場合はステンレス鋼 (304/316) を選択します。

• 環境に海水、酸、または厳格な衛生要件（医療/食品）が伴います。
• ユニットは高圧洗浄（IP65/IP66 定格）の対象となります。
• 高い衝撃強度と耐へこみ性が求められます。
• 塗装や粉体塗装は剥がれの恐れがあるため望ましくありません。
• 重量は制約ではありません。

次の場合はアルミニウム (5052/6061) を選択します。

• 軽量化は重要です (モバイルユニット、航空電子機器、ハンドヘルド)。
• 放熱が優先されます (パワーエレクトロニクス、CPU)。
• 筐体には、鋼鉄では工具が摩耗してしまうような大規模な機械加工（タップ穴、複雑な切り抜き）が必要です。
• 複雑なメッキなしで高レベルの EMI/RFI シールドが必要です。
• ブランド化には美しい陽極酸化仕上げが必要です。

製造業向けの仕様

図面を製造パートナーに送信する準備ができたら、製造の遅延を回避するために明確さが重要になります。

1. 合金を指定してください。「アルミニウム」とだけ言うのはやめましょう。板金曲げ加工の場合は5052-H32（割れずに曲げられます）、機械加工構造部品の場合は6061-T6を指定してください。ステンレスの場合は、標準用途の場合は304、船舶用途の場合は316を指定してください。
2. 仕上げを定義します。アルミニウムを選択する場合は、陽極酸化処理のタイプ (色はタイプ II、硬度はタイプ III) と、電気接地のために内部をマスキングする必要があるかどうかを指定します。
3. 溶接要件: 溶接部分を滑らかに研磨する（シームレスな外観）か、「溶接したままの状態」にする（工業的な外観、低コスト）かを明確に示します。

適切な材料を選ぶということは、完璧な材料を見つけることではなく、特定の用途に適したトレードオフのバランスを見つけることです。熱的ニーズと環境曝露、そして予算を比較検討することで、筐体の信頼性を、内部の技術と同等に高めることができます。t.