JP7421783B1 - 内部異形筐体およびその製造方法並びに製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 底面の平面性及び寸法精度に優れ、高硬度の内部異形筐体とその加工法を提供する。【解決手段】 熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す事前熱処理を行い、上下金型を１３０℃～１８０℃に保持した温間鍛造加工金型により内部異形円筒筐体を成形する。これにより、底部が粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、かつ前記底部の硬度が１００ＨＶ～１２０ＨＶであるアルミニウム合金からなる内部異形筐体を成形加工できる。【選択図】図６
Description
本願発明は、鍛造加工されたアルミニウム合金からなる内部異形筐体およびその製造方法並びに製造装置に関する。特に、粗大成長した再結晶粒がない結晶組織を有する内部異形筐体およびその製造方法並びに製造装置に関する。
近年、車両（例えば、自動車）では、走行中の運転者の監視負担を軽減するために、各種の運転支援装置（例えば、クリアランスソナー）が搭載されている。クリアランスソナーは、車両の外面（バンパ）に距離を計測するセンサ（超音波を送信する送信機と、障害物に当たって反射した超音波を受信する受信機）を取り付け、車両から障害物までの距離を検知し、その距離が設定値以下になると警告音を発生し、運転者に注意を喚起するものである。これにより、運転者は、例えば車両を後退させるときに障害物までの距離を知覚できるため、車両の運転操作を容易に行うことができる。
特許文献１に開示されているように、クリアランスソナー用超音波センサは、センサ筐体の底部に圧電振動子を配置する構造であるため、センサ筐体の底部は、０．０１ｍｍ以下の平面性、寸法精度及び素材強度も要求される。また、センサ筐体は、超音波センサの指向性を高めるため、中空部が長円形状となる側面の肉厚が異なる内部異形円筒筐体である。
特許文献１に開示されているように、クリアランスソナー用超音波センサは、センサ筐体の底部に圧電振動子を配置する構造であるため、センサ筐体の底部は、０．０１ｍｍ以下の平面性、寸法精度及び素材強度も要求される。また、センサ筐体は、超音波センサの指向性を高めるため、中空部が長円形状となる側面の肉厚が異なる内部異形円筒筐体である。
アルミニウムは比重が鉄の約１／３であることに加え、合金の種類や製造工程によっては極めて高い強度を実現することができ、自動車、航空機、自転車及び各種貯蔵容器等の軽量化に活用されている。アルミニウム合金を鍛造加工により複雑な形状とすることが可能であり、特許文献２には、有底の筒状素形材の成形方法が開示されている。
一般に、アルミニウム合金の鍛造加工においては、成形加工後に溶体化処理後に時効処理（Ｔ４，Ｔ６）を行って強度向上を図っている。しかしながら、溶体化処理後に時効処理（Ｔ４，Ｔ６）を行うことで、結晶粒の粗大化が起こり、寸法安定性が低下するという問題がある。
一般に、アルミニウム合金の鍛造加工においては、成形加工後に溶体化処理後に時効処理（Ｔ４，Ｔ６）を行って強度向上を図っている。しかしながら、溶体化処理後に時効処理（Ｔ４，Ｔ６）を行うことで、結晶粒の粗大化が起こり、寸法安定性が低下するという問題がある。
特許文献３には、アルミニウム合金を４８０℃～５４０℃、１～４８時間の均質化処理を施した後、鍛造前加熱を行い、成形加工後に溶体化処理後に時効処理を行って再結晶粒の粗大化を抑制したアルミ鍛造製品の製造方法が開示されている。しかしながら、均質化処理を行う必要があり、加工プロセスが増えるという問題がある。
本願発明は、粗大成長した再結晶粒がない結晶組織を有し、底面の平面性、寸法精度に優れ、かつ底部が高硬度の内部異形筐体およびその製造方法並びに製造装置を提供することにある。
本願発明の課題は、以下の態様（１）乃至（５）により解決できる。具体的には、
（態様１） 底部が粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、かつ前記底部の硬度が１００ＨＶ～１２０ＨＶであるアルミニウム合金からなる内部異形筐体の製造方法であって、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す熱処理工程と、熱処理をしたアルミニウム合金から加工部品輪郭形状を成形するブランク体成形工程と、ブランク体から内部異形筐体を成形する内部異形筐体成形工程と、内部異形筐体の底部形状を整える内部異形筐体整形工程と、を備え、前記内部異形筐体成形工程が上下金型を１３０℃～１８０℃に保持した温間鍛造加工工程であることを特徴とするアルミニウム合金からなる内部異形筐体の製造方法である。
（態様２） 前記内部異形筐体成形工程が底厚調整工程及び天面平面修正工程を含むことを特徴とする態様１に記載するアルミニウム合金からなる内部異形筐体の製造方法である。
本願発明によれば、底部が粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成された１００ＨＶ～１２０ＨＶの硬度を有する内部異形筐体を製造することができる。底部が０．０１ｍｍ以下の平面性、寸法精度及び素材強度も要求されるセンサ筐体を提供できる。
以下、本願発明の実施形態について説明する。
１．内部異形筐体
（１－１）内部異形筐体
本願発明は、底部が粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、かつ前記底部の硬度が１００ＨＶ～１２０ＨＶであるアルミニウム合金からなる内部異形筐体である。
図１は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様を示す平面図、Ｘ側面図、Ｙ側面図である。本願発明の内部異形筐体１０は、底部４を備える円筒体で、内部（中空部）１を構成する壁面の肉厚がＸ軸方向とＹ軸方向で異なり、Ｘ軸壁面２がＹ軸壁面３に比べて厚い。
図２は、本願発明の内部異形筐体の他の実施態様を示す斜視図である。底面と内部（中空部）を有する筐体であれば外形は特に限定されない。
（１－１）内部異形筐体
本願発明は、底部が粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、かつ前記底部の硬度が１００ＨＶ～１２０ＨＶであるアルミニウム合金からなる内部異形筐体である。
図１は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様を示す平面図、Ｘ側面図、Ｙ側面図である。本願発明の内部異形筐体１０は、底部４を備える円筒体で、内部（中空部）１を構成する壁面の肉厚がＸ軸方向とＹ軸方向で異なり、Ｘ軸壁面２がＹ軸壁面３に比べて厚い。
図２は、本願発明の内部異形筐体の他の実施態様を示す斜視図である。底面と内部（中空部）を有する筐体であれば外形は特に限定されない。
図３は、内部異形筐体底部４の結晶組織形態を示す結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像である。図３（ａ）は、本願発明の熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施したアルミニウム合金を温間鍛造加工して成形した内部異形筐体（以下、「本願発明の内部異形筐体」という。）底部４の結晶組織形態を示す結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像である。一方、図３（ｂ）は、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を冷間鍛造加工した後、溶体化処理後、人工時効処理（Ｔ６）を施した内部異形筐体（以下、「従来技術の内部異形筐体」という。）底部の結晶組織形態を示す結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）を対比してわかるように、本願発明の内部異形筐体底部４は、粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、従来技術の内部異形筐体底部４は、粗大成長した再結晶粒で構成される。
図３（ａ）及び図３（ｂ）を対比してわかるように、本願発明の内部異形筐体底部４は、粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、従来技術の内部異形筐体底部４は、粗大成長した再結晶粒で構成される。
図４は、高さ・平面度測定機（キーエンス社製 VR－６０００）により計測した内部異形筐体底面の平面性を示す画像及び計測データである。図４（ａ）は、本願発明の内部異形筐体（加工前熱処理：Ｔ４）を計測したものであり、底面のＸ方向の高低差は０．００４ｍｍ、Ｙ方向の高低差は０．００６ｍｍである。また図４（ｂ）は、本願発明の内部異形筐体（加工前熱処理：Ｔ４，Ｔ６）底面を計測したものであり、底面のＸ方向の高低差は０．００３ｍｍ、Ｙ方向の高低差は０．００６ｍｍである。一方、図４（ｃ）は、Ｏ材から加工後、熱処理（Ｔ６）をした場合（加工後熱処理）の内部異形筐体底面を計測したものである。底面のＸ方向の高低差は０．００９ｍｍ、Ｙ方向の高低差は０．０１１ｍｍと加工前熱処理に比べ高低差が拡大している。これは、加工後熱処理（Ｔ６）により内部異形筐体底部は熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織で構成されているからである。
図４（ａ）、図４（ｂ）と図４（ｃ）を対比してわかるように、本願発明の内部異形筐体底面は、底面の高低差が０．００６ｍｍ以下である。これは、加工前熱処理（Ｔ４，Ｔ６）した後に温間鍛造加工をすることで、内部異形筐体底面に熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を生じないからである。
図４（ａ）、図４（ｂ）と図４（ｃ）を対比してわかるように、本願発明の内部異形筐体底面は、底面の高低差が０．００６ｍｍ以下である。これは、加工前熱処理（Ｔ４，Ｔ６）した後に温間鍛造加工をすることで、内部異形筐体底面に熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を生じないからである。
本願発明の内部異形筐体底部の硬度（ビッカース硬さ ＨＶ）は、１００ＨＶ～１２０ＨＶである。硬度は温間鍛造加工前の熱処理条件に依る。溶体化処理後自然時効処理（Ｔ４）であれば１００ＨＶ、溶体化処理後人工時効処理（Ｔ６）であれば１２０ＨＶである。
（１－２）アルミニウム合金
本願発明のアルミニウム合金は、高強度かつ高靭性かつ耐食性に優れたＪＩＳ６０００系合金（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系）を好適に用いることができる。具体的には、６０６１合金、６１１０合金、６１１１合金、６００３合金、６１５１合金、６０６１合金、６Ｎ０１合金、６０６３合金、６０８２合金、６１８２合金などが挙げられる。特に、Ａ６０６１合金が好適である。
本願発明のアルミニウム合金は、高強度かつ高靭性かつ耐食性に優れたＪＩＳ６０００系合金（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系）を好適に用いることができる。具体的には、６０６１合金、６１１０合金、６１１１合金、６００３合金、６１５１合金、６０６１合金、６Ｎ０１合金、６０６３合金、６０８２合金、６１８２合金などが挙げられる。特に、Ａ６０６１合金が好適である。
２．内部異形筐体の製造方法
本願発明は、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す熱処理工程と、熱処理をしたアルミニウム合金から加工部品輪郭形状を成形するブランク体成形工程と、ブランク体から上下金型を１３０℃～１８０℃に保持した温間鍛造装置により内部異形筐体を成形する内部異形筐体成形工程と、内部異形筐体の底部形状を整える内部異形筐体整形工程とを備える。
図５は、本願発明の内部異形筐体の成形加工方法を従来技術と比較した説明図である。本願発明の内部異形筐体の製造方法では、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す熱処理工程を、温間鍛造装置により内部異形筐体を成形する内部異形筐体成形工程の前に設けたことにより、熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を生じることなくＴ６熱処理相当の硬度を有し、かつ底面（天面）の平面性に優れる内部異形筐体を製造できる。一方、成形加工後に熱処理（Ｔ６）を行う従来技術では、硬度は十分であるが、底面（天面）の平面性、寸法精度が低い内部異形筐体の製造方法となる。
図６は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における成形加工工程ごとの加工形態を示すフロー図であり、図７は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における製造工程を示すフロー図である。以下に製造方法を説明する。
本願発明は、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す熱処理工程と、熱処理をしたアルミニウム合金から加工部品輪郭形状を成形するブランク体成形工程と、ブランク体から上下金型を１３０℃～１８０℃に保持した温間鍛造装置により内部異形筐体を成形する内部異形筐体成形工程と、内部異形筐体の底部形状を整える内部異形筐体整形工程とを備える。
図５は、本願発明の内部異形筐体の成形加工方法を従来技術と比較した説明図である。本願発明の内部異形筐体の製造方法では、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す熱処理工程を、温間鍛造装置により内部異形筐体を成形する内部異形筐体成形工程の前に設けたことにより、熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を生じることなくＴ６熱処理相当の硬度を有し、かつ底面（天面）の平面性に優れる内部異形筐体を製造できる。一方、成形加工後に熱処理（Ｔ６）を行う従来技術では、硬度は十分であるが、底面（天面）の平面性、寸法精度が低い内部異形筐体の製造方法となる。
図６は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における成形加工工程ごとの加工形態を示すフロー図であり、図７は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における製造工程を示すフロー図である。以下に製造方法を説明する。
（２－１）熱処理工程
本願発明熱処理工程は、溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す。本願発明の温間鍛造加工工程に供する高強度のアルミニウム合金素材を作製する工程である。温間鍛造加工前に熱処理（事前熱処理）を行うことで、成形加工した内部異形筐体の底部に粗大化した結晶組織が生じないからである。
本願発明熱処理工程は、溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す。本願発明の温間鍛造加工工程に供する高強度のアルミニウム合金素材を作製する工程である。温間鍛造加工前に熱処理（事前熱処理）を行うことで、成形加工した内部異形筐体の底部に粗大化した結晶組織が生じないからである。
（２－１－１）溶体化処理
溶体化処理は、アルミニウム合金を均一固溶体の範囲の温度まで加熱して十分な時間保持し、急冷して固溶体の状態を常温までもってくる処理であり、常温では溶質元素の多い過飽和固溶体となっている。これを常温以上の適当な温度に加熱する時効処理を行って時効硬化させる。
本願発明では、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を５３０℃で、４時間保持する熱処理を行い、常温水槽内で焼き入れ処理を行う。溶体化処理を施すことにより、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）の均質化と溶質原子の溶入化が十分になされるため、その後の時効処理によって必要とされる十分な強度が得られる。
溶体化処理は、アルミニウム合金を均一固溶体の範囲の温度まで加熱して十分な時間保持し、急冷して固溶体の状態を常温までもってくる処理であり、常温では溶質元素の多い過飽和固溶体となっている。これを常温以上の適当な温度に加熱する時効処理を行って時効硬化させる。
本願発明では、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を５３０℃で、４時間保持する熱処理を行い、常温水槽内で焼き入れ処理を行う。溶体化処理を施すことにより、熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）の均質化と溶質原子の溶入化が十分になされるため、その後の時効処理によって必要とされる十分な強度が得られる。
（２－１－２）時効処理
時効処理は、溶体化処理したアルミニウム合金を比較的低温で加熱保持し過飽和に固溶した元素を析出させて、適度な硬さを付与するための熱処理である。
＜自然時効処理：Ｔ４＞
自然時効処理（Ｔ４）とは、溶体化処理後、室温で放置することをいう。
本願発明では、溶体化処理したアルミニウム合金の固溶状態を室温で放置して過飽和固溶体を形成する。自然時効処理（Ｔ４）により得られたアルムニウム合金の硬度は８０ＨＶである。
＜人工時効処理：Ｔ６＞
人工時効処理（Ｔ６）とは、溶体化処理したアルミニウム合金の過飽和固溶体から溶質原子の析出を起こさせる熱処理をいう。人工時効処理を施すと析出物によって転位の移動が抑制されるため、材料強度が上がる。
本願発明では、Ｔ４処理後のアルミニウム合金を１７０℃で１時間加熱して時効処理を行う。人工時効処理（Ｔ６）により得られたアルムニウム合金の硬度は１００ＨＶである。
時効処理は、溶体化処理したアルミニウム合金を比較的低温で加熱保持し過飽和に固溶した元素を析出させて、適度な硬さを付与するための熱処理である。
＜自然時効処理：Ｔ４＞
自然時効処理（Ｔ４）とは、溶体化処理後、室温で放置することをいう。
本願発明では、溶体化処理したアルミニウム合金の固溶状態を室温で放置して過飽和固溶体を形成する。自然時効処理（Ｔ４）により得られたアルムニウム合金の硬度は８０ＨＶである。
＜人工時効処理：Ｔ６＞
人工時効処理（Ｔ６）とは、溶体化処理したアルミニウム合金の過飽和固溶体から溶質原子の析出を起こさせる熱処理をいう。人工時効処理を施すと析出物によって転位の移動が抑制されるため、材料強度が上がる。
本願発明では、Ｔ４処理後のアルミニウム合金を１７０℃で１時間加熱して時効処理を行う。人工時効処理（Ｔ６）により得られたアルムニウム合金の硬度は１００ＨＶである。
（２－２）ブランク体成形工程
本願発明のブランク体成形工程は、熱処理をしたアルミニウム合金を上下金型により常温で平つぶし加工して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行う工程である。
本願発明のブランク体成形工程は、熱処理をしたアルミニウム合金を上下金型により常温で平つぶし加工して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行う工程である。
（２－３）内部異形筐体成形工程
本願発明の内部異形筐体成形工程は、１３０℃～１８０℃に温度制御された上下金型によりブランク体（円柱体）を内部異形筐体に成形加工する工程である。上下金型の温度は、時効処理したブランク体（円柱体）の硬度により選択することができる。自然時効処理（Ｔ４）した場合は、１３０℃～１５０℃であり、好ましくは１４０℃～１５０℃である。また、人工時効処理（Ｔ６）した場合は、１６０℃～１８０℃である。
本願発明の内部異形筐体成形工程は、１３０℃～１８０℃に温度制御された上下金型によりブランク体（円柱体）を内部異形筐体に成形加工する工程である。上下金型の温度は、時効処理したブランク体（円柱体）の硬度により選択することができる。自然時効処理（Ｔ４）した場合は、１３０℃～１５０℃であり、好ましくは１４０℃～１５０℃である。また、人工時効処理（Ｔ６）した場合は、１６０℃～１８０℃である。
（２－３－１）温度制御された温間鍛造金型
本願発明の内部異形筐体成形工程は温度制御された温間鍛造金型で行うことが好ましい。本願発明の温度制御された温間鍛造金型は上面金型と底面金型で構成され、上面金型（パンチ部）と底面金型（ダイス部）には、カートリッジ式加熱ヒータが側面及び底面に配置され、カートリッジ式加熱ヒータの側面及び底面には保温プレートが配置されている。また保温プレートには水冷パイプを循環させた冷却プレートが付設され装置の過熱を防いでいる。プレス可動部の温度上昇は、熱膨張による寸法精度の悪化、機構部の故障の原因となるからである。また、上面金型（パンチ部）と底面金型（ダイス部）には温度センサが接続されて金型温度がリアルタイムに測定される。
本願発明の内部異形筐体成形工程は温度制御された温間鍛造金型で行うことが好ましい。本願発明の温度制御された温間鍛造金型は上面金型と底面金型で構成され、上面金型（パンチ部）と底面金型（ダイス部）には、カートリッジ式加熱ヒータが側面及び底面に配置され、カートリッジ式加熱ヒータの側面及び底面には保温プレートが配置されている。また保温プレートには水冷パイプを循環させた冷却プレートが付設され装置の過熱を防いでいる。プレス可動部の温度上昇は、熱膨張による寸法精度の悪化、機構部の故障の原因となるからである。また、上面金型（パンチ部）と底面金型（ダイス部）には温度センサが接続されて金型温度がリアルタイムに測定される。
（２－４）内部異形筐体整形工程
本願発明の内部異形筐体整形工程は、温間鍛造加工された内部異形筐体の底部形状を整える工程である。底部の板厚を調整する板厚調整処理、天面平面修正処理からなり、フランジトリミング処理を加えることができる。
（２－４－１）板厚調整処理
図８は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における板厚調整処理の説明図である。底面の板厚を均一にすると同時に所定厚みとする処理である。
（２－４－２）天面平面修正処理
図９は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における天面平面修正処理の説明図である。底面に平面性を付与する処理である。
（２－４－３）フランジトリミング処理
内部異形筐体の鍔の縁取りを行う処理である。内部異形筐体の納品形態とする処理である。
本願発明の内部異形筐体整形工程は、温間鍛造加工された内部異形筐体の底部形状を整える工程である。底部の板厚を調整する板厚調整処理、天面平面修正処理からなり、フランジトリミング処理を加えることができる。
（２－４－１）板厚調整処理
図８は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における板厚調整処理の説明図である。底面の板厚を均一にすると同時に所定厚みとする処理である。
（２－４－２）天面平面修正処理
図９は、本願発明の内部異形筐体の１つの実施態様における天面平面修正処理の説明図である。底面に平面性を付与する処理である。
（２－４－３）フランジトリミング処理
内部異形筐体の鍔の縁取りを行う処理である。内部異形筐体の納品形態とする処理である。
（２－５）トランスファ装置
ブランク体成形（冷間鍛造）加工装置、内部異形筐体成形（温間鍛造）加工装置、板厚調整加工装置、天面平面修正加工装置及びフランジトリミング加工装置をトランスファ装置を介して加工品を移送する。
ブランク体成形（冷間鍛造）加工装置、内部異形筐体成形（温間鍛造）加工装置、板厚調整加工装置、天面平面修正加工装置及びフランジトリミング加工装置をトランスファ装置を介して加工品を移送する。
本願発明の効果を奏する実施態様を実施例として示し、対比した実施態様を比較例として示す。また、対比のまとめを表１に示す。
＜実施例１＞
（１）内部異形筐体の製作
（１－１）事前熱処理
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）コイル材から円柱体（Φ１４ｍｍ×ｈ４ｍｍ）を打ち抜き、加熱炉で加熱（５３０℃、４時間）した後、常温水槽内で焼き入れを行い、室温に放置して自然時効処理を行った。処理材（円柱体）の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、８０ＨＶであった。
（１－２）ブランク体成形
次いで、処理材（円柱体）を平つぶし冷間鍛造加工（ブランク体成形加工）して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行った。
（１－３）内部異形筐体成形
次いで、ブランク体（円柱体）を上下金型温度１４０℃で温間鍛造加工して内部異形筐体を成形した。
（１－４）内部異形筐体整形
内部異形筐体を板厚調整して底部の厚みを調整し、天面平面修正を行い内部異形筐体の底面（天面）の平面性を修正した。さらに、フランジトリミングして鍔の縁取りを行った。これにより、内部異形筐体（「実施例１品」）を得た。
（１）内部異形筐体の製作
（１－１）事前熱処理
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）コイル材から円柱体（Φ１４ｍｍ×ｈ４ｍｍ）を打ち抜き、加熱炉で加熱（５３０℃、４時間）した後、常温水槽内で焼き入れを行い、室温に放置して自然時効処理を行った。処理材（円柱体）の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、８０ＨＶであった。
（１－２）ブランク体成形
次いで、処理材（円柱体）を平つぶし冷間鍛造加工（ブランク体成形加工）して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行った。
（１－３）内部異形筐体成形
次いで、ブランク体（円柱体）を上下金型温度１４０℃で温間鍛造加工して内部異形筐体を成形した。
（１－４）内部異形筐体整形
内部異形筐体を板厚調整して底部の厚みを調整し、天面平面修正を行い内部異形筐体の底面（天面）の平面性を修正した。さらに、フランジトリミングして鍔の縁取りを行った。これにより、内部異形筐体（「実施例１品」）を得た。
（２）内部異形筐体の評価
「実施例１品」について、底部の硬度及び結晶形態並びに底面（天面）の平面性を評価した。
（２－１）硬度
「実施例１品」の底部断面の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（２－２）結晶形態
「実施例１品」の底部断面を耐水ペーパーでバフ研磨後、研磨液（過塩素酸：エタノール＝１：８）中で電解研磨（電解電圧１０Ｖ）した。研磨後の「実施例１品」の底部断面について電解放出型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製 ＳＵ５０００型）により結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像を取得した（図３（ａ））。熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を認めなかった。
（２－３）平面性
「実施例１品」の底面（天面）のＸ方向及びＹ方向の高低差を３Ｄ形状測定機（キーエンス社製 ＶＲ－６０００）により計測した。高低差は、Ｘ方向（０．００４ｍｍ）、Ｙ方向（０．００６ｍｍ）であった（図４（ａ））。
「実施例１品」について、底部の硬度及び結晶形態並びに底面（天面）の平面性を評価した。
（２－１）硬度
「実施例１品」の底部断面の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（２－２）結晶形態
「実施例１品」の底部断面を耐水ペーパーでバフ研磨後、研磨液（過塩素酸：エタノール＝１：８）中で電解研磨（電解電圧１０Ｖ）した。研磨後の「実施例１品」の底部断面について電解放出型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製 ＳＵ５０００型）により結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像を取得した（図３（ａ））。熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を認めなかった。
（２－３）平面性
「実施例１品」の底面（天面）のＸ方向及びＹ方向の高低差を３Ｄ形状測定機（キーエンス社製 ＶＲ－６０００）により計測した。高低差は、Ｘ方向（０．００４ｍｍ）、Ｙ方向（０．００６ｍｍ）であった（図４（ａ））。
＜実施例２＞
（１）内部異形筐体の製作
（１－１）熱処理
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）コイル材から円柱体（Φ１４ｍｍ×ｈ４ｍｍ）を打ち抜き、加熱炉で加熱（５３０℃、４時間）した後、常温水槽内で焼き入れ処理を行い、人工時効処理（１７０℃、１時間）を行った。処理材（円柱体）の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（１－２）ブランク体成形
次いで、処理材（円柱体）を平つぶし冷間鍛造加工（ブランク体成形加工）して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行った。
（１－３）内部異形筐体成形
次いで、ブランク体（円柱体）を上下金型温度１８０℃で温間鍛造加工して内部異形筐体を成形した。
（１－４）内部異形筐体整形
内部異形筐体を板厚調整して底部の厚みを調整し、天面平面修正を行い内部異形筐体の底面（天面）の平面性を修正した。さらに、フランジトリミングして鍔の縁取りを行った。これにより、内部異形筐体（「実施例２品」）を得た。
（１）内部異形筐体の製作
（１－１）熱処理
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）コイル材から円柱体（Φ１４ｍｍ×ｈ４ｍｍ）を打ち抜き、加熱炉で加熱（５３０℃、４時間）した後、常温水槽内で焼き入れ処理を行い、人工時効処理（１７０℃、１時間）を行った。処理材（円柱体）の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（１－２）ブランク体成形
次いで、処理材（円柱体）を平つぶし冷間鍛造加工（ブランク体成形加工）して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行った。
（１－３）内部異形筐体成形
次いで、ブランク体（円柱体）を上下金型温度１８０℃で温間鍛造加工して内部異形筐体を成形した。
（１－４）内部異形筐体整形
内部異形筐体を板厚調整して底部の厚みを調整し、天面平面修正を行い内部異形筐体の底面（天面）の平面性を修正した。さらに、フランジトリミングして鍔の縁取りを行った。これにより、内部異形筐体（「実施例２品」）を得た。
（２）内部異形筐体の評価
「実施例２品」について、底部の硬度及び結晶形態並びに底面（天面）の平面性を評価した。
（２－１）硬度
「実施例２品」の底部断面の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１２０HVであった。
（２－２）結晶形態
「実施例２品」の底部断面を耐水ペーパーでバフ研磨後、研磨液（過塩素酸：エタノール＝１：８）中で電解研磨（電解電圧１０Ｖ）した。研磨後の「実施例２品」の底部断面について電解放出型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製 ＳＵ５０００型）により結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像を取得した。図３（ａ）と同様であり、熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を認めなかった。
（２－３）平面性
「実施例２品」の底面（天面）のＸ方向及びＹ方向の高低差を３Ｄ形状測定機（キーエンス社製 ＶＲ－６０００）により計測した。高低差は、Ｘ方向（０．００３ｍｍ）、Ｙ方向（０．００６ｍｍ）であった（図４（ｂ））。
「実施例２品」について、底部の硬度及び結晶形態並びに底面（天面）の平面性を評価した。
（２－１）硬度
「実施例２品」の底部断面の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１２０HVであった。
（２－２）結晶形態
「実施例２品」の底部断面を耐水ペーパーでバフ研磨後、研磨液（過塩素酸：エタノール＝１：８）中で電解研磨（電解電圧１０Ｖ）した。研磨後の「実施例２品」の底部断面について電解放出型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製 ＳＵ５０００型）により結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像を取得した。図３（ａ）と同様であり、熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を認めなかった。
（２－３）平面性
「実施例２品」の底面（天面）のＸ方向及びＹ方向の高低差を３Ｄ形状測定機（キーエンス社製 ＶＲ－６０００）により計測した。高低差は、Ｘ方向（０．００３ｍｍ）、Ｙ方向（０．００６ｍｍ）であった（図４（ｂ））。
＜比較例１＞
（１）内部異形筐体の製作
（１－１）ブランク体成形
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）コイル材から円柱体（Φ１４ｍｍ×ｈ４ｍｍ）を打ち抜き、処理材（円柱体）を平つぶし冷間鍛造加工（ブランク体成形加工）して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行った。
（１－２）内部異形筐体成形
次いで、ブランク体（円柱体）を上下金型温度を常温で冷間鍛造加工して内部異形筐体を成形した。
（１－３）内部異形筐体成形
内部異形筐体を板厚調整して底部の厚みを調整し、天面平面修正を行い内部異形筐体の底面（天面）の平面性を修正した。さらに、フランジトリミングして鍔の縁取りを行った。
（１－４）事後熱処理
内部異形円筒筐体を加熱炉で加熱（５３０℃、４時間）した後、常温水槽内で焼き入れを行い、人工時効処理（１７０℃、１時間）を行った。これにより、内部異形筐体（「比較例１品」）を得た。
熱処理後の内部異形筐体の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（１）内部異形筐体の製作
（１－１）ブランク体成形
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）コイル材から円柱体（Φ１４ｍｍ×ｈ４ｍｍ）を打ち抜き、処理材（円柱体）を平つぶし冷間鍛造加工（ブランク体成形加工）して、内部異形筐体を成形する基材であるブランク体（円柱体）の輪郭形状、天面及び底面の平面化を行った。
（１－２）内部異形筐体成形
次いで、ブランク体（円柱体）を上下金型温度を常温で冷間鍛造加工して内部異形筐体を成形した。
（１－３）内部異形筐体成形
内部異形筐体を板厚調整して底部の厚みを調整し、天面平面修正を行い内部異形筐体の底面（天面）の平面性を修正した。さらに、フランジトリミングして鍔の縁取りを行った。
（１－４）事後熱処理
内部異形円筒筐体を加熱炉で加熱（５３０℃、４時間）した後、常温水槽内で焼き入れを行い、人工時効処理（１７０℃、１時間）を行った。これにより、内部異形筐体（「比較例１品」）を得た。
熱処理後の内部異形筐体の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（２）内部異形筐体の評価
「比較例１品」について、底部の硬度及び結晶形態並びに底面（天面）の平面性を評価した。
（２－１）硬度
「比較例１品」の底部断面の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（２－２）結晶形態
「比較例１品」の底部断面を耐水ペーパーでバフ研磨後、研磨液（過塩素酸：エタノール＝１：８）中で電解研磨（電解電圧１０Ｖ）した。研磨後の「比較例１品」の底部断面について電解放出型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製 ＳＵ５０００型）により結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像を取得した（図３（ｂ））。熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を認めた。
（２－３）平面性
「比較例１品」の底面（天面）のＸ方向及びＹ方向の高低差を３Ｄ形状測定機（キーエンス社製 ＶＲ－６０００）により計測した。高低差は、Ｘ方向（０．００９ｍｍ）、Ｙ方向（０．０１１ｍｍ）であった（図４（ｃ））。
「比較例１品」について、底部の硬度及び結晶形態並びに底面（天面）の平面性を評価した。
（２－１）硬度
「比較例１品」の底部断面の表面硬度（ビッカース硬さ（ＨＶ０．２））をマイクロビッカース硬さ試験機（明石製作所製 ＨＭ－１２４）により測定した。ビッカース硬さ（HV０．２）は、１００ＨＶであった。
（２－２）結晶形態
「比較例１品」の底部断面を耐水ペーパーでバフ研磨後、研磨液（過塩素酸：エタノール＝１：８）中で電解研磨（電解電圧１０Ｖ）した。研磨後の「比較例１品」の底部断面について電解放出型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製 ＳＵ５０００型）により結晶方位解析（ＥＢＳＤ）画像を取得した（図３（ｂ））。熱処理により粗大成長した再結晶粒からなる結晶組織を認めた。
（２－３）平面性
「比較例１品」の底面（天面）のＸ方向及びＹ方向の高低差を３Ｄ形状測定機（キーエンス社製 ＶＲ－６０００）により計測した。高低差は、Ｘ方向（０．００９ｍｍ）、Ｙ方向（０．０１１ｍｍ）であった（図４（ｃ））。
（３）まとめ
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）を溶体化処理後自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す事前熱処理を温間鍛造加工前に行った内部異形筐体（実施例１、実施例２）の底部は、温間鍛造加工後に溶体化処理後人工時効処理（Ｔ６）を熱処理施した内部異形筐体（比較例１）のように粗大成長した再結晶粒がない結晶組織である。
内部異形筐体（実施例１、実施例２）の底部の硬度は、内部異形筐体（比較例１）の底部の硬度と同等以上である。
内部異形筐体（実施例１、実施例２）の底面高低差は、内部異形筐体（比較例１）の底面高低差に比べて小さい。
ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｏ）を溶体化処理後自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す事前熱処理を温間鍛造加工前に行った内部異形筐体（実施例１、実施例２）の底部は、温間鍛造加工後に溶体化処理後人工時効処理（Ｔ６）を熱処理施した内部異形筐体（比較例１）のように粗大成長した再結晶粒がない結晶組織である。
内部異形筐体（実施例１、実施例２）の底部の硬度は、内部異形筐体（比較例１）の底部の硬度と同等以上である。
内部異形筐体（実施例１、実施例２）の底面高低差は、内部異形筐体（比較例１）の底面高低差に比べて小さい。
本願発明により、耐食性、機械的性質に優れた内部異形筐体を生産性よく提供できる。
１ 内部（中空部）
２ Ｘ軸壁面
３ Ｙ軸壁面
４ 底部
１０ 内部異形筐体
２ Ｘ軸壁面
３ Ｙ軸壁面
４ 底部
１０ 内部異形筐体
Claims (2)
- 底部が粗大成長した再結晶粒がない結晶組織で構成され、かつ前記底部の硬度が１００ＨＶ～１２０ＨＶであるアルミニウム合金からなる内部異形筐体の製造方法であって、
熱処理型アルミニウム合金（Ｏ材）を溶体化処理後、自然時効処理（Ｔ４）または人工時効処理（Ｔ６）を施す熱処理工程と、
熱処理をしたアルミニウム合金から加工部品輪郭形状を成形するブランク体成形工程と、
ブランク体から内部異形筐体を成形する内部異形筐体成形工程と、
内部異形筐体の底部形状を整える内部異形筐体整形工程と、を備え、
前記内部異形筐体成形工程が上下金型を１３０℃～１８０℃に保持した温間鍛造加工工程であることを特徴とするアルミニウム合金からなる内部異形筐体の製造方法。 - 前記内部異形筐体成形工程が底厚調整工程及び天面平面修正工程を含むことを特徴とする請求項１に記載するアルミニウム合金からなる内部異形筐体の製造方法。
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