JP2819844B2 - アルミニウム合金部材の製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金部材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末鍛造法を用いたア
ルミニウム合金部材の製造方法に係わり、特に鍛造時の
成形品のクラック発生を防ぐための改良に関する。
ルミニウム合金部材の製造方法に係わり、特に鍛造時の
成形品のクラック発生を防ぐための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｆe,Ｖ,Ｚr,Ｃu,Ｍg,Ｓi等を含有するア
ルミニウム合金からなる成形品は、優れた強度、剛性、
靭性、耐熱性および耐食性等の特徴を有するが、原料と
なるアルミニウム合金粉末の表面が強固な酸化皮膜で覆
われているため、通常の焼結成形による製造は不可能で
ある。
ルミニウム合金からなる成形品は、優れた強度、剛性、
靭性、耐熱性および耐食性等の特徴を有するが、原料と
なるアルミニウム合金粉末の表面が強固な酸化皮膜で覆
われているため、通常の焼結成形による製造は不可能で
ある。
【０００３】本出願人は、この種のアルミニウム合金部
材の製造方法として、特開昭６３−６０２６５号公報に
おいて以下のような製造方法を提案した。この方法では
まず、急冷凝固法で得られたアルミニウム合金粉末から
圧粉体を成形する。次いで、この圧粉体を、大気中また
は不活性ガス中に３００〜５２０℃で１５分以上加熱保
持したうえ、同範囲の温度で予備的な密閉型鍛造を行な
い、密度比９５vol％以上の予備鍛造体を成形する。さ
らに、この予備鍛造体を３５０〜５００℃に再加熱し、
本鍛造として２０〜５０％の加工率で１回または複数回
の熱間型鍛造を行なって成形品を得る。
材の製造方法として、特開昭６３−６０２６５号公報に
おいて以下のような製造方法を提案した。この方法では
まず、急冷凝固法で得られたアルミニウム合金粉末から
圧粉体を成形する。次いで、この圧粉体を、大気中また
は不活性ガス中に３００〜５２０℃で１５分以上加熱保
持したうえ、同範囲の温度で予備的な密閉型鍛造を行な
い、密度比９５vol％以上の予備鍛造体を成形する。さ
らに、この予備鍛造体を３５０〜５００℃に再加熱し、
本鍛造として２０〜５０％の加工率で１回または複数回
の熱間型鍛造を行なって成形品を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の製造方法におい
ては、予備鍛造を行なう際に、鍛造型の内面に接する圧
粉体の表層部にデッドメタルが生じ、このデッドメタル
の内部では、粒子が潰れるだけで粒子表面に形成されて
いる酸化皮膜は十分に破れず、そのため粒子同士の結合
度が十分に高められず、予備鍛造体の表層部では材料の
変形能が不足する結果となる。一方、その後の本鍛造工
程では、予備鍛造体の表層部において引張歪が大きくな
ることがあるから、本鍛造の加工度がある程度以上にな
ると、粒子の結合度が不足している予備鍛造体の表層部
にクラックが生じやすい。
ては、予備鍛造を行なう際に、鍛造型の内面に接する圧
粉体の表層部にデッドメタルが生じ、このデッドメタル
の内部では、粒子が潰れるだけで粒子表面に形成されて
いる酸化皮膜は十分に破れず、そのため粒子同士の結合
度が十分に高められず、予備鍛造体の表層部では材料の
変形能が不足する結果となる。一方、その後の本鍛造工
程では、予備鍛造体の表層部において引張歪が大きくな
ることがあるから、本鍛造の加工度がある程度以上にな
ると、粒子の結合度が不足している予備鍛造体の表層部
にクラックが生じやすい。
【０００５】したがって、上記の製造方法においては、
変形能が特に小さい合金種を使用する場合や、最終製品
の形状が複雑で加工度が大きい場合、本鍛造工程の熱間
鍛造を複数回に分け、１回毎の熱間鍛造の塑性変形量を
小さくしなければならず、工程数が多くなって生産性が
低下する問題があった。さらに、本鍛造工程を完了した
最終成形品の表層部にも変形不足域が残り、特性の低下
を招くおそれがあった。
変形能が特に小さい合金種を使用する場合や、最終製品
の形状が複雑で加工度が大きい場合、本鍛造工程の熱間
鍛造を複数回に分け、１回毎の熱間鍛造の塑性変形量を
小さくしなければならず、工程数が多くなって生産性が
低下する問題があった。さらに、本鍛造工程を完了した
最終成形品の表層部にも変形不足域が残り、特性の低下
を招くおそれがあった。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、予備鍛造体の特に表層部における変形能を高めるこ
とにより、本鍛造における塑性変形量が大きい場合にも
予備鍛造体にクラックが生じることを防ぎ、本鍛造での
熱間鍛造の回数を減らすことができ、さらに最終成形品
に変形不足域を残さない製造方法の提供を課題としてい
る。
で、予備鍛造体の特に表層部における変形能を高めるこ
とにより、本鍛造における塑性変形量が大きい場合にも
予備鍛造体にクラックが生じることを防ぎ、本鍛造での
熱間鍛造の回数を減らすことができ、さらに最終成形品
に変形不足域を残さない製造方法の提供を課題としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以下、本発明に係わるア
ルミニウム合金部材の製造方法を具体的に説明する。本
発明で使用されるアルミニウム合金粉末は、ガスアトマ
イズ法、遠心法、回転カップ法、ロール法等、いかなる
粉末製造法によって得られた粉末でもよく、さらに原料
粉末を一旦ボールミル等の粉砕手段で粉砕してもよい。
粉末に添加される元素としては、従来この種の合金に使
用されているいかなる元素も使用可能である。例えば、
Ｓi,Ｃu,Ｍg,Ｆe,Ｎi,Ｃo,Ｍn,Ｃr,Ｌi,Ｔi,Ｚr,Ｃe,Ｍ
o,Ｖ,Ｚn等が使用可能で、勿論複数種を混合してもよ
い。
ルミニウム合金部材の製造方法を具体的に説明する。本
発明で使用されるアルミニウム合金粉末は、ガスアトマ
イズ法、遠心法、回転カップ法、ロール法等、いかなる
粉末製造法によって得られた粉末でもよく、さらに原料
粉末を一旦ボールミル等の粉砕手段で粉砕してもよい。
粉末に添加される元素としては、従来この種の合金に使
用されているいかなる元素も使用可能である。例えば、
Ｓi,Ｃu,Ｍg,Ｆe,Ｎi,Ｃo,Ｍn,Ｃr,Ｌi,Ｔi,Ｚr,Ｃe,Ｍ
o,Ｖ,Ｚn等が使用可能で、勿論複数種を混合してもよ
い。
【０００８】次に、上記のアルミニウム合金粉末を成形
して圧粉体を得る。成形方法は従来使用されている方法
のいずれであってもよいが、一般的には、金型中で２〜
５ton／cm2程度の圧力を加え、密度比７０〜８０vol％
程度まで緻密化する方法が採られる。この成形工程によ
り、ハンドリング可能な状態となる。
して圧粉体を得る。成形方法は従来使用されている方法
のいずれであってもよいが、一般的には、金型中で２〜
５ton／cm2程度の圧力を加え、密度比７０〜８０vol％
程度まで緻密化する方法が採られる。この成形工程によ
り、ハンドリング可能な状態となる。
【０００９】次に、成形された圧粉体を、大気中または
アルゴン、窒素ガス中において３００〜５２０℃で加熱
保持処理を施す。この加熱保持処理は、粉末に吸着され
ている水分および他の揮発性物質を除去するためのもの
であり、加熱保持処理の温度が３００℃未満であると、
圧粉体から水分等を十分に除去できず、最終製品中に空
孔が生じるおそれがある。また、昇温速度が適当でない
と、圧粉体の酸化が進行し、後の鍛造による酸化膜破壊
が不十分になる。一方、加熱温度が５２０℃を越える
と、圧粉体を構成する粉末粒子内の微細組織が失われ、
圧粉体の物性低下を招き、良好な特性が得られないおそ
れがある。
アルゴン、窒素ガス中において３００〜５２０℃で加熱
保持処理を施す。この加熱保持処理は、粉末に吸着され
ている水分および他の揮発性物質を除去するためのもの
であり、加熱保持処理の温度が３００℃未満であると、
圧粉体から水分等を十分に除去できず、最終製品中に空
孔が生じるおそれがある。また、昇温速度が適当でない
と、圧粉体の酸化が進行し、後の鍛造による酸化膜破壊
が不十分になる。一方、加熱温度が５２０℃を越える
と、圧粉体を構成する粉末粒子内の微細組織が失われ、
圧粉体の物性低下を招き、良好な特性が得られないおそ
れがある。
【００１０】前記加熱保持処理に続き、予備鍛造工程と
して、加熱保持処理と同範囲の温度で１または複数回の
密閉型鍛造を行ない、予備鍛造体を成形する。鍛造体の
強度および変形能は、熱間成形時に与えられた歪量が増
加するに伴い向上する。したがって、特に変形量が小さ
い場合やデッドメタルの部分では、与えられた歪量が小
さく変形能に乏しいため、次段の加工時に変形割れが生
じやすい。
して、加熱保持処理と同範囲の温度で１または複数回の
密閉型鍛造を行ない、予備鍛造体を成形する。鍛造体の
強度および変形能は、熱間成形時に与えられた歪量が増
加するに伴い向上する。したがって、特に変形量が小さ
い場合やデッドメタルの部分では、与えられた歪量が小
さく変形能に乏しいため、次段の加工時に変形割れが生
じやすい。
【００１１】そこで、本発明の方法では、上記予備鍛造
工程で使用する少なくとも１つの鍛造型の内面の、少な
くとも一部を凹凸面としておくことを特徴とする。すな
わち、予備鍛造工程において密閉型鍛造を１度だけ行な
う場合には、それに使用する鍛造型の内面に凹凸面を形
成する。また、予備鍛造工程において複数回の密閉型鍛
造を行なう場合には、これらに使用されるそれぞれ異な
る複数の鍛造型のうち、少なくとも１つの鍛造型の内面
に凹凸面を形成しておく。
工程で使用する少なくとも１つの鍛造型の内面の、少な
くとも一部を凹凸面としておくことを特徴とする。すな
わち、予備鍛造工程において密閉型鍛造を１度だけ行な
う場合には、それに使用する鍛造型の内面に凹凸面を形
成する。また、予備鍛造工程において複数回の密閉型鍛
造を行なう場合には、これらに使用されるそれぞれ異な
る複数の鍛造型のうち、少なくとも１つの鍛造型の内面
に凹凸面を形成しておく。
【００１２】前記凹凸面は、微細な凹部および／または
凸部が密に形成された面であり、個々の凹部および／ま
たは凸部の形状は鋭いエッジを持たない曲面状であるこ
とが望ましい。鋭いエッジを有すると、予備鍛造体の表
層部に破壊の起点を与えることになり、逆効果である。
また、凹凸面の表面粗さは０．０５〜２．０ｍｍ、好ま
しくは０．１〜１．０ｍｍとされる。表面粗さが０．０
５ｍｍ未満では予備鍛造体の表層部に十分な歪を付与で
きない。また、表面粗さが２．０ｍｍ以上では表層部に
均一な加工歪が付与できない。
凸部が密に形成された面であり、個々の凹部および／ま
たは凸部の形状は鋭いエッジを持たない曲面状であるこ
とが望ましい。鋭いエッジを有すると、予備鍛造体の表
層部に破壊の起点を与えることになり、逆効果である。
また、凹凸面の表面粗さは０．０５〜２．０ｍｍ、好ま
しくは０．１〜１．０ｍｍとされる。表面粗さが０．０
５ｍｍ未満では予備鍛造体の表層部に十分な歪を付与で
きない。また、表面粗さが２．０ｍｍ以上では表層部に
均一な加工歪が付与できない。
【００１３】凹凸面を有する鍛造型を用いた密閉型鍛造
は、予備鍛造工程中において複数回行なうとより効果的
である。この場合、予備鍛造体の表層部の歪がより大き
く、かつ予備鍛造体の表面がより平滑に近付くように、
凹凸面の凹部または凸部の位置が各鍛造型において互い
にずれていることが好ましい。
は、予備鍛造工程中において複数回行なうとより効果的
である。この場合、予備鍛造体の表層部の歪がより大き
く、かつ予備鍛造体の表面がより平滑に近付くように、
凹凸面の凹部または凸部の位置が各鍛造型において互い
にずれていることが好ましい。
【００１４】なお、予備鍛造工程は、本鍛造工程に耐え
うるように圧粉体を緻密化するための処理であり、その
条件を具体的に挙げると、１００〜２００℃程度に予熱
された鍛造型内に、３００〜５２０℃に加熱した状態に
ある圧粉体を入れ、５〜１０ton／cm2程度の圧力で密閉
型鍛造を行なう方法等が採られる。密閉型鍛造の処理温
度が３００℃未満では圧粉体の変形抵抗が大きく、十分
な緻密化は困難である。また、密閉型鍛造の温度が５２
０℃を越えると、粒子内の微細組織が失われ、成形品の
物性低下を招く。
うるように圧粉体を緻密化するための処理であり、その
条件を具体的に挙げると、１００〜２００℃程度に予熱
された鍛造型内に、３００〜５２０℃に加熱した状態に
ある圧粉体を入れ、５〜１０ton／cm2程度の圧力で密閉
型鍛造を行なう方法等が採られる。密閉型鍛造の処理温
度が３００℃未満では圧粉体の変形抵抗が大きく、十分
な緻密化は困難である。また、密閉型鍛造の温度が５２
０℃を越えると、粒子内の微細組織が失われ、成形品の
物性低下を招く。
【００１５】このように内面の少なくとも一部に凹凸面
を形成した鍛造型を使用して密閉型鍛造を行なうことに
より、被鍛造体の表層部を塑性変形させ、加工歪を付与
する。凹凸面は鍛造型の内面全面に亙って形成してもよ
いが、予備鍛造体の形状に応じて、変形不足域となる部
分にのみ形成してもよい。変形不足域が生じやすい箇所
に付与すべき加工歪量は、予備鍛造体の形状や熱間型鍛
造条件に応じて異なるため、実験を行なって決定するこ
とが望ましい。具体的には、一般的な形状の成形品にお
いて、変形不足域が生じやすい箇所で、予備鍛造体の表
面から深さ０．５ｍｍ、好ましくは表面から深さ１．０
ｍｍまでの範囲に、０．１〜１．０、望ましくは０．５
〜１．０程度の相当歪を付与する。ただし、この範囲は
形状が複雑ではない一般成形品の場合であって、特殊な
形状の成形品では、その都度調整されるべきである。
を形成した鍛造型を使用して密閉型鍛造を行なうことに
より、被鍛造体の表層部を塑性変形させ、加工歪を付与
する。凹凸面は鍛造型の内面全面に亙って形成してもよ
いが、予備鍛造体の形状に応じて、変形不足域となる部
分にのみ形成してもよい。変形不足域が生じやすい箇所
に付与すべき加工歪量は、予備鍛造体の形状や熱間型鍛
造条件に応じて異なるため、実験を行なって決定するこ
とが望ましい。具体的には、一般的な形状の成形品にお
いて、変形不足域が生じやすい箇所で、予備鍛造体の表
面から深さ０．５ｍｍ、好ましくは表面から深さ１．０
ｍｍまでの範囲に、０．１〜１．０、望ましくは０．５
〜１．０程度の相当歪を付与する。ただし、この範囲は
形状が複雑ではない一般成形品の場合であって、特殊な
形状の成形品では、その都度調整されるべきである。
【００１６】次に、得られた予備鍛造体を３５０〜５０
０℃に再加熱したうえ、本鍛造工程として１回または複
数回の熱間型鍛造を行ない、成形品を得る。この熱間型
鍛造の方法は従来法と同様である。
０℃に再加熱したうえ、本鍛造工程として１回または複
数回の熱間型鍛造を行ない、成形品を得る。この熱間型
鍛造の方法は従来法と同様である。
【００１７】上記構成からなる製造方法によれば、内面
に凹凸面を形成した鍛造型によって予備鍛造を行なうこ
とにより、予備鍛造体の対応部分の表層部が複雑かつ微
細に塑性変形し、この表層部にほぼ均一な加工歪を付与
することができる。これにより、表層部を構成する個々
の粒子の酸化皮膜が破られて粒子相互の結合度が高ま
り、表層部の変形能が向上されるから、後の本鍛造工程
において予備鍛造体の表層部にクラックが入りにくく、
その分、本鍛造工程の各熱間鍛造での塑性変形量を高め
ることができ、本鍛造時の熱間型鍛造の回数を低減し
て、アルミニウム合金部材の製造効率を高めることが可
能である。さらに、上記方法では、最終成形品の表層部
における変形不足域をなくすことができるから、その機
械的特性が向上できる。
に凹凸面を形成した鍛造型によって予備鍛造を行なうこ
とにより、予備鍛造体の対応部分の表層部が複雑かつ微
細に塑性変形し、この表層部にほぼ均一な加工歪を付与
することができる。これにより、表層部を構成する個々
の粒子の酸化皮膜が破られて粒子相互の結合度が高ま
り、表層部の変形能が向上されるから、後の本鍛造工程
において予備鍛造体の表層部にクラックが入りにくく、
その分、本鍛造工程の各熱間鍛造での塑性変形量を高め
ることができ、本鍛造時の熱間型鍛造の回数を低減し
て、アルミニウム合金部材の製造効率を高めることが可
能である。さらに、上記方法では、最終成形品の表層部
における変形不足域をなくすことができるから、その機
械的特性が向上できる。
【００１８】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証す
る。Ａｌ−１０Ｆｅ−１．５Ｖ−１．０Ｚｒの組成から
なる１００メッシュ以下の粉末を、室温において６ton
／cm2でプレス成形し、外径２０ｍｍ×長さ２０ｍｍで
密度比８０vol％の円柱形の圧粉体を複数得た。
る。Ａｌ−１０Ｆｅ−１．５Ｖ−１．０Ｚｒの組成から
なる１００メッシュ以下の粉末を、室温において６ton
／cm2でプレス成形し、外径２０ｍｍ×長さ２０ｍｍで
密度比８０vol％の円柱形の圧粉体を複数得た。
【００１９】次いで、これら圧粉体を４つのグループに
分け、グループＡは内面が平滑な鍛造型を用いる一方、
グループＢ,Ｃ,Ｄは、表１に示すように内面の全面が互
いに表面粗さの異なる凹凸面とされた鍛造型を用いて、
それぞれ各１回の密閉型鍛造を予備鍛造工程として行な
った。
分け、グループＡは内面が平滑な鍛造型を用いる一方、
グループＢ,Ｃ,Ｄは、表１に示すように内面の全面が互
いに表面粗さの異なる凹凸面とされた鍛造型を用いて、
それぞれ各１回の密閉型鍛造を予備鍛造工程として行な
った。
【００２０】この予備鍛造条件としては、前記圧粉体を
大気中で４５０℃に加熱保持したうえ、８ton／cm2で密
閉型鍛造を行ない、いずれも密度比が９８vol％の予備
鍛造体を得た。
大気中で４５０℃に加熱保持したうえ、８ton／cm2で密
閉型鍛造を行ない、いずれも密度比が９８vol％の予備
鍛造体を得た。
【００２１】次いで、各グループの予備鍛造体を４５０
℃に加熱したうえ、表１に示す種々異なる鍛造条件で熱
間密閉型鍛造を本鍛造工程として行ない、クラック発生
の有無を確認した。
℃に加熱したうえ、表１に示す種々異なる鍛造条件で熱
間密閉型鍛造を本鍛造工程として行ない、クラック発生
の有無を確認した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるア
ルミニウム合金部材の製造方法によれば、内面に凹凸面
を形成した鍛造型によって予備鍛造の少なくとも一部を
行なうことにより、予備鍛造体の対応部分の表層部が複
雑かつ微細に塑性変形し、この表層部にほぼ均一な加工
歪を付与することができる。これにより、表層部を構成
する個々の粒子の酸化皮膜が破られて粒子相互の結合度
が高まり、表層部の変形能が向上される。したがって、
後の本鍛造工程において予備鍛造体の表層部にクラック
が入りにくく、その分、本鍛造工程の各熱間鍛造での塑
性変形量を高めることができ、本鍛造時の熱間型鍛造の
回数を低減して、アルミニウム合金部材の製造効率を高
めることが可能である。
ルミニウム合金部材の製造方法によれば、内面に凹凸面
を形成した鍛造型によって予備鍛造の少なくとも一部を
行なうことにより、予備鍛造体の対応部分の表層部が複
雑かつ微細に塑性変形し、この表層部にほぼ均一な加工
歪を付与することができる。これにより、表層部を構成
する個々の粒子の酸化皮膜が破られて粒子相互の結合度
が高まり、表層部の変形能が向上される。したがって、
後の本鍛造工程において予備鍛造体の表層部にクラック
が入りにくく、その分、本鍛造工程の各熱間鍛造での塑
性変形量を高めることができ、本鍛造時の熱間型鍛造の
回数を低減して、アルミニウム合金部材の製造効率を高
めることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22F 3/17 B21J 5/00 C22C 1/04
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウム合金粉末から圧粉体を成形
する成形工程と、前記圧粉体を５２０℃以下の温度で１
または複数回の型鍛造を行ない、予備鍛造体を成形する
予備鍛造工程と、この予備鍛造体を３５０〜５００℃に
再加熱し、熱間で１または複数回の型鍛造を行ない、成
形品を得る本鍛造工程とを具備するアルミニウム合金部
材の製造方法において、 前記予備鍛造工程で使用する少なくとも１つの鍛造型の
内面の少なくとも一部を表面粗さ０．０５〜２．０ｍｍ
の凹凸面とすることにより、前記予備鍛造体の表面に加
工歪を付与することを特徴とするアルミニウム合金部材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113091A JP2819844B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | アルミニウム合金部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113091A JP2819844B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | アルミニウム合金部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570858A JPH0570858A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2819844B2 true JP2819844B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=12322845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3113091A Expired - Lifetime JP2819844B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | アルミニウム合金部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819844B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3113091A patent/JP2819844B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0570858A (ja) | 1993-03-23 |
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