JP5848259B2 - ブレーキピストン用素形材の製造方法 - Google Patents
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Description
前記製造工程では、
素材を人工時効処理して得られる素材の硬さがブレーキピストン用素形材に要求される硬さであって、この硬さが人工時効処理の際の素材のピーク硬さの85%〜95%となるように、人工時効処理開始時の素材の硬さが設定されており、
素材を溶体化処理して得られる素材の硬さが人工時効処理開始時の素材の硬さの40%〜65%となるように、溶体化処理の処理条件が設定されていることを特徴とするブレーキピストン用素形材の製造方法。
図3は、人工時効処理後の素材の内径の真円度を実施例1と比較例1とで比較した図(グラフ)である。実施例1は、本実施形態の図1に示した工程順序に従って人工時効処理された5個の素材について、それらの内径の真円度を平均したものである。比較例1は、従来の図10に示した工程順序に従って人工時効処理された5個の素材について、それらの内径の真円度を平均したものである。なお実施例1及び比較例1において、素材の目標内径は28mmである。なお、真円度の測定は例えばJIS(日本工業規格) B0021に準拠して行われる。
表1は、素材の硬さの経時的変化(時間的変化)を評価した結果を示している。この表1中の実施例2及び3は、いずれも本実施形態の図1に示した工程順序に従って人工時効処理された3個の素材について、それらの硬さを平均したものである。実施例2では溶体化処理から人工時効処理までの時間(期間)は3日、実施例3では3ヶ月である。
図4Aは実施例4の素材の導電率を示す図(グラフ)であり、図4Bは比較例2の素材の導電率を示す図(グラフ)である。実施例4は、本実施形態の図1に示した工程順序に従って機械加工された6個の素材について、各工程でのこれらの素材の導電率を測定して平均したものである。比較例2は、従来の図10に示した工程順序に従って機械加工された6個の素材について、各工程でのこれらの素材の導電率を測定して平均したものである。
図5は、人工時効処理工程における時効時間と素材の硬さとの関係を実施例5と比較例3とで比較した図(グラフ)である。実施例5は、本実施形態の図1に示した工程順序に従って冷間鍛造加工された素材について、時効温度210℃の処理条件で人工時効処理したものである。比較例3は、従来の図10に示した工程順序に従って冷間鍛造加工された素材について、時効温度195℃の処理条件で人工時効処理したものである。
図6は、実施例6の人工時効処理工程における時効時間と素材の硬さとの関係を示す図(グラフ)である。実施例6は、本実施形態の図1に示した工程順序に従って冷間鍛造加工された素材について、時効温度215℃の処理条件で人工時効処理したものである。
表2は、実施例7における溶体化処理後の素材の硬さと人工時効処理開始時の素材の硬さとを測定した結果を示している。実施例7は、本実施形態の図1に示した工程順序に従って人工時効処理された6個の素材について、溶体化処理後の硬さと人工時効処理開始時の硬さとをそれぞれ平均したものである。さらに、表2には、溶体化処理後の素材の硬さと人工時効処理開始時の素材の硬さとについてそれぞれ最大値及び最小値が記載されている。
実施例11〜17では、様々な組成のアルミニウム合金の素材を、本実施形態の図1に示した工程順序に従って人工時効処理した。そして、素材の硬さHRB、内径の真円度及び導電率を調べた。その結果を表6に示す。なお、実施例11〜17において、素材の目標内径は28mmである。
次に、本実施形態のブレーキピストン用素形材の製造方法で用いられる製造条件の決定方法例について、上記実施例の結果を参照して以下に説明する。なお、以下の本説明文では「製品」とはブレーキピストン用素形材をいう。また、「時効ピーク硬さ」とは人工時効処理の際の素材のピーク硬さをいう。
ただし、α:製品の硬さ/時効ピーク硬さ
β:時効ピーク硬さ/人工時効処理開始時の素材の硬さ
γ:冷間鍛造加工後の素材の硬さ/溶体化処理後の素材の硬さ。
図7Aに示すように、上記前提条件BとDにより、製品の硬さvs時効時間の最適ポイント(H4、T4)が決定される。時効曲線は、時効温度を変えると、時効曲線の傾きや時効ピーク硬さへの到達時間が変わる。すなわち、時効温度を高くすると、時効曲線は概略白矢印方向(左方向)に縮小される。さらに、図7Bに示すように、時効曲線は、人工時効処理開始時の素材の硬さを変えると、時効ピーク硬さが変わる。すなわち、人工時効処理開始時の素材の硬さを高くすると、時効曲線は概略白矢印方向(上方向)へ平行移動し、これに伴い時効ピーク硬さが高くなる。
βは、選択された時効曲線により決定される。例えば、図5及び6でそれぞれ示した実施例5及び6の場合では、βは1/(0.95〜0.99)と決定される。
γは、上述したように加工硬化率を意味しており、したがって溶体化処理後の素材の形状と冷間鍛造加工後の素材の形状とにより決定される。本実施形態では、γ=1/(0.4〜0.65)の要件を満足することが望ましい。
したがって、α、β、γは例えば次のように決定される。
溶体化処理の処理条件としての溶体化処理温度の決定方法は次のとおりである。すなわち、上述したアルミニウム合金の組成要件を満足する素材を用いて、表8及び図9に示すような、溶体化処理後の素材の硬さvs溶体化処理温度の関係を示すグラフを予備実験により作成しておく。そして、このグラフに基づいて、溶体化処理後の素材の硬さが上記(式1)を満たすような溶体化処理後の素材の硬さとなるように、溶体化処理温度が決定される。
2:パンチ
5:成形ダイ
10:素材
Claims (4)
- Si:9.0〜11.0質量%、Fe:0.5質量%以下、Cu:0.7〜1.1質量%、Mn:0.15質量%以下、Mg:0.3〜0.7質量%、残部Al及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の素材を溶体化処理し、次いで素材を冷間鍛造加工し、その後素材を人工時効処理することを特徴とするブレーキピストン用素形材の製造方法。
- 素材を、時効温度210℃±10℃及び時効時間2h±0.5hの処理条件で人工時効処理する請求項1記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
- 素材を、熱処理温度510℃±10℃及び熱処理時間3h以上の処理条件で溶体化処理する請求項1又は2記載のブレーキピストン用素形材の製造方法。
- Si:9.0〜11.0質量%、Fe:0.5質量%以下、Cu:0.7〜1.1質量%、Mn:0.15質量%以下、Mg:0.3〜0.7質量%、残部Al及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の素材を溶体化処理し、次いで素材を冷間鍛造加工し、その後素材を過時効処理となる処理条件で人工時効処理する製造工程を含み、
前記製造工程では、
素材を人工時効処理して得られる素材の硬さがブレーキピストン用素形材に要求される硬さであって、この硬さが人工時効処理の際の素材のピーク硬さの85%〜95%となるように、人工時効処理開始時の素材の硬さが設定されており、
素材を溶体化処理して得られる素材の硬さが人工時効処理開始時の素材の硬さの40%〜65%となるように、溶体化処理の処理条件が設定されていることを特徴とするブレーキピストン用素形材の製造方法。
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