JPH0547614B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明はロータリー式圧縮機やロータリー式真
空ポンプのローターに関し、特に車両積載用のロ
ータリー式圧縮機やポンプにおいて軽量で耐摩耗
性や耐焼付性にすぐれ、しかも強度の優れたアル
ミニウム合金製のローターに関するものである。
(従来の技術)
近年、自動車に積載される機器は燃料消費や性
能向上の見地から小型化と軽量化が求められてい
る。このため、これらの機器に使用される部品に
ついても軽量化が求められている。
自動車積載用の空調用ロータリー式圧縮機のロ
ーターや、ブレーキ用のロータリー式真空ポンプ
のローターに従来は鉄鋼系材料を機械加工して製
造したものや、鉄系の焼結合金が多く使用されて
いた。鉄系の焼結合金によるものは、焼結接合法
により内部を中空として軽量化が図られていた
が、素材が鉄である以上軽量化には限度があつ
た。このため、近年は軽量化の目的でローターの
アルミニウム合金が盛んに検討されるようになつ
てきた。またローターをアルミニウム合金とする
ことにより、シリンダーをもアルミニウム合金と
することが可能となり、更にこれらの部品の軽量
化を図ることが可能となる。また、ローターの熱
膨張係数がシリンダー材とほぼ同一でなければク
リアランスの変化によりリーク量が多くなるため
に、ローターがアルミニウムの場合は、シリンダ
ーもアルミニウム合金製とする方が機器の性能上
望ましい。
自動車に積載する空調用のロータリー式圧縮機
を例として、以下にローターの説明を行う。従
来、ロータリー式圧縮機のローターは、例えば第
1図に示すように、ベーンが収納される溝部2
と、該溝部2の底に応力集中係数を低下させる目
的と、溝部の仕上加工時の工具の逃げ部を形成し
加工を容易にするとともにベーンに背圧をかけて
シール性を向上させる目的で形成された円筒部3
と、鋼製シヤフトが圧入される軸穴部4とを有す
る形状をしている。
ローター1の溝底の円筒部3には、シヤフトの
圧入によつてそれぞれ円周方向に引張り応力がか
かつた状態となり、さらに圧縮機の運転時には、
ローターから飛出した状態のベーンに気体の圧力
が負荷されるため、ベーン溝底部の円筒部3には
矢印で示すような引張り応力が繰返し負荷され
る。この疲労強度の高い材質がローターとして要
求される。またこのような用途の圧縮機において
は、通常は気体状態の冷媒を圧縮するが、使用温
度条件や冷媒を注入する時には冷媒が液化した状
態が発生する。その場合には、非常に大きな圧力
がベーンに負荷されるために、非常に大きな引張
り応力が衝撃的にベーンを介してローターの溝底
の円筒部3にかかる。このため円筒部3は靭性の
高いことが必要となる。
ローター1は、溝部2を出入りするベーンと摺
動し、さらに両端面ではサイドプレートと摺動す
る。このため耐摩耗性と耐焼付性の高いことが併
せて要求される。
Al−Si合金の耐摩耗性や耐焼付性を考慮する
と、Siを10重量%(以下すべて%は重量%にて示
す)以上含有した高ケイ素アルミニウム合金が適
切である。鋳造方法でこのような高ケイ素アルミ
ニウム合金でローター形状を製造することは容易
であるが、鋳造組織の合金の強度や靭性は低いた
めに、ローターの溝底部にかかる繰返し応力や液
圧縮時の衝撃応力には耐えることが出来ない。こ
のためローターは、鋳造組織や鍛造を押出しによ
る塑性加工を行なつて鋳造組織を破壊した強度と
靭性の高いものとする必要がある。
また、ローターの形状は、機械加工で製作する
にはコストが高いものとなるため、塑性加工法を
用いて製造することが好ましい。
塑性加工法によるアルミニウム合金製ローター
の製造方法として特開昭64−5621号の提案に係る
発明がある。この提案方法の骨子は、ローターの
性能の観点から高強度と耐摩耗製を合わせもつア
ルミニウム合金をロータに使用する必要がある
が、このような合金の押出しはダイスの強度の面
から難しいので、押出方法を工夫し、アルミニウ
ム合金の大径のビレツトの先端に、、軟質のアル
ミ合金製の当て板をセツトして押出すことで初期
の押出し圧力を低減させ、ダイス寿命の延長の効
果とともに、ローター素材の断面形状をした長尺
の素材が得られるようにしたところにある。
また、この提案の中では、Siが10〜25%、Cu
が0.5〜5%、Mgが0.2〜1.5%を含有するアルミ
ニウム合金、および上記組成にさらにFe、Niお
よびMnのうちの1種又は2種以上を合計で0.2〜
10%含有するアルミニウム合金や上記組成の急冷
凝固粉末を出発原料とするアルミニウム合金から
なるローターが取り上げられている。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上述の提案の組成の範囲でSiが
14%を越えると、初晶Siが鋳造時に粗大化してお
り、鋳造材を強化と形状出しの目的で熱間押出し
ても、押出材の靭性が不足し、また粗大な初晶Si
が押出中に割れてその周りにボイドを発生し内部
欠陥となり、かかる内部欠陥を有するローターは
液圧縮時に衝撃的に負荷される応力に堪えないこ
とが、本発明者によるローターの試験結果明らか
となつた。したがつて、このような耐摩耗性の観
点から高Si%組成を選択する場合には、急冷凝固
させ、初晶Siを微細化したアルミニウム合金粉末
を用いることが合理的になる。急冷凝固アルミニ
ウム粉末の加工法は熱間押出に事実上限定され
る。ところが、このような急冷凝固アルミニウム
粉末の押出材は、Si粒子が小さいために摺動特性
が劣るという欠点がある。したがつて、摺動特
性、例えば耐摩耗性、耐焼付性等を良好にするた
めには、Si含有量をさらに多くするか、あるいは
Fe、Ni、Mnなどの遷移元素を多量に含有させる
必要がある。そうすると、靭性や伸びが低下し、
液圧縮時のような衝撃的負荷応力によりローター
が割れる不具合を生じ、またコストも高くなる。
そこで、急冷凝固アルミニウム粉末ではなく鋳造
法で製造したアルミニウム合金を使用しかつSiが
14%以下の組成の材質でローターを製造すること
が望ましい。本発明者はかかる組成を有する従来
のアルミニウム合金製ロータを圧縮機に組込試験
した結果、ベーンとの摺動面やサイドプレートと
の摺動面で焼付が発生したり、異常な摩耗を発生
することを見出した。
したがつて、本発明は上記のような従来の摺動
上の問題を解決し、また従来の熱間押出法による
全面的な塑性加工による組織の破壊による強化に
頼らず、安価で高い寸法精度と良好な表面状態の
もとに、塑性加工で強化したアルミニウム合金製
ローターを提供することを課題としている。
(課題を解決するための手段)
本発明のアルミニウム合金製ローターは、上記
課題を、Si量を焼付や異常摩耗が発生せず、強度
を大きく損なうことがないように定め、また焼付
や異常摩耗を抑制しかつ強度を向上させるように
硬度をHRB80以上に定め、さらに焼付や異常摩耗
を抑制しかつ強度を向上させるために、摺動部分
及び強度が要求される部分(溝底部)を塑性加工
により鋳造組織を破壊することで解決した。
すなわち、本発明に係るローターは、Si:10〜
14重量%、Cu:4〜8%、Mg:0.3〜2%を必
須成分とし、必要に応じてFe、Mn、Ni、Cr、
Zrの内の1種または2種以上を併せて0.5〜3%
を含有し残部が実質的にAlから成る合金組成を
有し、且つ硬度がHRB80以上であり、更に少なく
ともベーン収納部においてはデンドライトが破壊
されかつ前記1種または2種以上の元素が含有さ
れる場合は針状金属間化合物が分断され、かつ一
部以外では鋳造組織が残存していることを特徴と
する。
また、本発明の好ましい実施態様に係るロータ
ーは、アルミニウム合金中に分散するSi粒子の大
きさが平均粒径にて2μm以上であることを特徴
とする。
さらに別の好ましい実施態様に係るローター
は、アルミニウム合金中に分散するSi粒子の大き
さが5μm以上のものの面積率が全断面積の5%
以上であることを特徴とする。
以上、本発明の組成限定理由を説明する。上記
成分の内まずSiについては、10%未満では基地中
に分散するSi粒子の径が小さく且その面積率も低
くく良好な摺動特性を発揮できない。14%を越え
ると、初晶Si粒子が多く析出し、後述する塑性加
工時に内部割れを発生し得られるローターの衝撃
値を低下させる。特に好ましいSi含有量の範囲は
11〜13%である。
次に、Cuは、熱膨張率を低下させ、基地中に
分散するSi粒子径を大きくし、さらに時効硬化に
よつて150〜200℃程度までの温度範囲での強度や
硬度を高めて、ローターの摺動特性と強度を確保
することを目的としている。4%未満ではそれら
の効果が不十分であり、他方8%越えると靭性を
低下させる他、耐食性が悪くなる。特に好ましい
Cu含有量の範囲は5〜7%である。
MgはCuと同様に強度や硬度を高める目的で含
有させるが、とくに150℃までの温度範囲での強
度と硬度確保を目的としている。0.3%未満では、
時効硬化によつて強度や硬度を高めて、ローター
の摺動特性と強度を確保するには不十分である。
他方2%を越えると材質が脆くなり塑性流動しに
くくなる他、得られたローターの衝撃値を低下さ
せてしまう。特に好ましいMg含有量の範囲は0.5
〜1.5%である。
アルミニウム合金製ローターが特に回転数の高
いエンジンを積載した自動車用の圧縮機のような
用途に使用される場合は、更にFe、Mn、Ni、
Cr、Zrのうちの1種または2種以上を併せて0.5
〜3%をさらに含有させると、高温強度や高温硬
度が高くなり、また高温での寸法安定性も良くな
る。その効果は1種または2種以上を併せて0.5
%未満では効果が顕著でなく、3%を越えると粗
大な金属間化合物が析出し、材質が脆くなり塑性
流動しにくくなる他、得られるローターの衝撃値
を低下させてしまう。
本発明に係るロータは第2図に示すような溝部
2、円筒部3および軸穴部4を有するものであつ
て、これらの部分の寸法精度を高めるために仕上
機械加工をすることはあるが、その基本形状寸法
は鋳造で作られたインゴツト、ビレツト、長尺材
を塑性加工することにより作られているものであ
る。塑性加工法は鍛造、特に熱間での鋳造などが
好ましく、設備コストもまたダイスなどのランニ
ングコストも高い押出法は好ましくない。鍛造等
の塑性加工の量は、ブランクの面積減少率で5〜
50%が適当である。押出法を採用する場合は、製
品はコスト高になる。
続いて、他の1つの課題である使用条件下にお
ける繰返し応力と液圧縮状態での衝撃的な応力に
耐えるための手段につき説明する。鋳造組織のま
ま上記の素材は疲労強度や衝撃値が低いために、
ローターの応力が集中する部分から破壊を生じ
る。このため塑性流動によつて鋳造組織を破壊し
強化する必要がある。本発明では、使用時に負荷
応力が集中する部分を塑性加工することでその部
分の負荷応力に対する信頼性を向上させる。すな
わち、ベーン収納部は特に疲労強度、靭性、耐焼
付性などが優れていることが要求されるので、こ
の部分のデンドライトを破壊し、針状に晶出して
いる金属間化合物を分断して微細化し、また塑性
加工後の熱処理により加工組織を再結晶させて微
細化する。
ベーン収納部のみで鋳造組織を破壊する方法の
具体例を第5図を参照して説明する。
連続鋳造丸棒を、外周側を旋削して表面欠陥部
を除き、次に切断して所定寸法の鍛造用ブランク
を得る。次に、400〜450℃に加熱保持したブラン
ク15を同様に加熱保持されたコンテナ12中に
挿入し(第5図a参照)、ダイプレート13によ
りバツクアツプされ加熱保持されたダイズ8の穴
の中にパンチ16によつてブランク15を押込
み、ダイス8穴内に充満させ(第5図b参照)、
ダイプレート13内のノツクアウトパンチ14に
よつてブランク15をコンテナ12を通して取り
出す(第5図c)。その際、ダイス穴の軸方向に
垂直な断面積に対するコンテナ内の軸方向に垂直
な断面積の比が1:1〜1:2であるコンテナの
内部から同軸のダイス穴の中に加圧によりブラン
ク15が押込まれることにより、ローターのベー
ン収納部の溝部、及び溝底の円筒部近傍の組織は
塑性流動し鋳造組織が破壊されて強化される。一
方、その他の部分でも塑性流動は起こるが鋳造組
織は残存している。第5図を参照として説明した
製造方法では、局部的に鋳造組織を破壊できるこ
とに加えて次のような利点もある。
ブランクが長尺材に押出されるのでなく、型
に鍛造されるために、ネジレにくく、また曲り
や反りを生じないため寸法精度良好であり、仕
上加工時の歩留りが高い。
型にかかる応力が低く、ダイスの寿命が長
い。
鍛造法では1回の鍛造毎に金型に潤滑剤をス
プレーで塗布するので鍛造ダイスとブランクの
間で潤滑効果をもたせることができる。したが
つて、ローターの表面にはカジリやムシレを生
じない。仕上加工時の加工基準となる外周部に
このようなガジリやムシレがあると加工軸が偏
芯しベーンを収納する溝部との位置精度が確保
できなくなる。また溝底の円筒部に発生したカ
ジリ傷やムシレの傷は使用時に応力が負荷され
る時に切り欠きとして作用し、その部分から破
壊しやすく信頼性を低下させる。上記した本発
明の方法では、位置精度が高く信頼性に優れた
ローターが得られる。
押出法の場合は、800ton以上の大きな加圧力
が必要であるため大型の高価な設備が必要であ
るが、上記した鍛造方法によれば、ブランクの
重量にもよるが、数十トンのハンマーでロータ
ーの製造が可能である。
押出法の場合はダイスと押出材の摺接する部
分が多いため、低速でなければ押出材にクラツ
クが発生する。このため高額な設備でありなが
ら生産性が低いので、ローターのコストは高い
ものとなる。一方、鍛造法は押出法に比較して
加工速度が高く、生産性に優れている。
本発明において、ベーン収納部以外の鋳造組織
を破壊することは必須ではない。すなわち、ベー
ン収納部以外では鋳造組織を残存させる(破壊し
ない)軽度の加工法を採用する。一般に押出法等
では被加工材の鋳造組織が全体として破壊される
が、ダイスの寿命が短く、製品のコスト高を招
く。本発明ではローターの特定部分のみの鋳造組
織を破壊すればローターとして十分な強度が得ら
れる。
さらに、硬度の限定理由について説明する。な
お、本発明で言うローターの硬度は鋳造組織破壊
部を含む全体の硬度を指す。ローターの硬度が
HRB80未満であると、耐摩耗性、耐焼付性が不足
する。なお、Siが14%以上の高Si−Al合金では
初晶Siを粗大かつ/または多量に分散させると、
硬度が低くても耐摩耗性の劣化は少なくないが、
本発明ではSiを14%以下に限定しているために、
良好な耐摩耗性を確保するためには硬度をHRB80
以上、好ましくはHRB85以上にする必要がある。
このような硬度を得るにはCuを多量に含有させ
た本発明のAl合金を、塑性加工後に、Cuを十分
に固溶体化処理させ、その後時効処理することが
必要である。溶体化処理は480〜510℃で、また時
効処理は180〜200℃で行うことが好ましい。
上記した本発明の化学組成をを有する溶湯を連
続鋳造法によつて長尺の丸棒とする連続鋳造法に
あたり、冷却水量を減らすことで冷却速度を遅く
し、さらに得られた連属鋳造丸棒を500〜530℃の
温度で2〜10時間の保持する処理で、Si粒子の粗
大化と組織の均一化を図る。このことによつて基
地中に分散するSi粒子の大きさを平均粒径で2〜
30μmとし、且つ5μmを超えるものの面積率を全
断面積に対して5%以上とすることが可能となつ
た。
このように硬質相が分散した組織の材料では、
同一組成であつても耐摩耗性や耐焼付性は硬質相
の大きさによつて大きく影響される。すなわち、
硬質相が大きい場合には相手材との接触が硬質相
で荷重をささえるような状態となり、摺動面間の
油膜は切れにくい。このため、摩擦係数は低くな
り焼付も発生しにくく、摩耗量も少ない。硬質相
が小さい場合には油膜は形成されにくく、硬質相
は基地ごと摩耗粉として脱落するようになり、摩
耗量も多く焼付も発生しやすい。特に摺動相手材
の硬度が高く表面が粗い場合には、硬質相の大き
さの影響は顕著である。
(作用)
通常、Al−Si系アルミニウム合金では、靭性
や塑性加工性を良好なものとするために如何にSi
粒子を小さくするかが課題となつていたが、Si粒
子を微細化するとローターとして要求される耐摩
耗性や耐焼付性が劣つたものとなる。そこで、本
発明では、Cuを多く含有させて、基地中に分散
するsi粒子径を大きくする配慮を加えた組成にし
ている。なお、Cuは主としてアルミニウム基地
に固溶して、Al−Si合金の共晶点を下げる作用
もあり、晶出するSi粒子を大きくする作用があ
る。このような配慮を加えた組成のアルミニウム
合金であつても、それだけではSiの平均粒子径を
2〜30μmとするには不十分である。
また、鋳造時の冷却速度を遅くし、且つ得られ
た連続鋳造丸棒を高温で加熱保持することで、基
地中に分散するSi粒子の大きさとその面積率を制
御することにより摺動特性をさらに良好にする。
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明
する。
(実施例)
第1表に示す化学組成を有する3種類のインゴ
ツトを作成し、これをそれぞれ再溶解し実験用の
連続鋳造機で径53mmの丸棒とした。合金組成No.
A、B、Cは本発明の組成範囲であり、合金組成
No.Dは比較材であり、耐熱性と耐摩耗性に優れた
ピストン用合金として多用されているJIS−
AC8Aである。鋳造条件と鋳造材に対する高温保
持の条件を変更して、第2表に示すような鍛造用
ブランク試料を作成した。
(Industrial Application Field) The present invention relates to rotors for rotary compressors and rotary vacuum pumps, and in particular for rotary compressors and pumps mounted on vehicles, which are lightweight, have excellent wear resistance and seizure resistance, and have high strength. It concerns a rotor made of superior aluminum alloy. (Prior Art) In recent years, equipment mounted on automobiles has been required to be smaller and lighter from the standpoint of fuel consumption and improved performance. Therefore, the parts used in these devices are also required to be lighter. Traditionally, the rotors of rotary compressors for air conditioning used in automobiles and the rotors of rotary vacuum pumps for brakes have traditionally been manufactured by machining steel-based materials or made from iron-based sintered alloys. Ta. Items made of iron-based sintered alloys were made hollow inside by sintering and joining to reduce weight, but since the material was iron, there was a limit to how much weight could be reduced. For this reason, in recent years, aluminum alloys for rotors have been actively studied for the purpose of weight reduction. Furthermore, by making the rotor of aluminum alloy, the cylinder can also be made of aluminum alloy, and it is possible to further reduce the weight of these parts. Furthermore, if the rotor's coefficient of thermal expansion is not nearly the same as that of the cylinder material, the amount of leakage will increase due to changes in clearance, so if the rotor is made of aluminum, it is desirable for the cylinder to be made of an aluminum alloy in terms of equipment performance. The rotor will be explained below using a rotary compressor for air conditioning installed in a car as an example. Conventionally, the rotor of a rotary compressor has a groove portion 2 in which a vane is housed, for example, as shown in FIG.
The purpose is to reduce the stress concentration coefficient at the bottom of the groove 2, to form a relief part for the tool during finishing machining of the groove, to facilitate machining, and to improve sealing performance by applying back pressure to the vane. Formed cylindrical part 3
and a shaft hole 4 into which a steel shaft is press-fitted. The cylindrical portion 3 at the bottom of the groove of the rotor 1 is subjected to tensile stress in the circumferential direction due to the press-fitting of the shaft, and furthermore, when the compressor is operating,
Since gas pressure is applied to the vanes that have protruded from the rotor, tensile stress as shown by the arrows is repeatedly applied to the cylindrical portion 3 at the bottom of the vane groove. This material with high fatigue strength is required for the rotor. Compressors for such applications usually compress refrigerant in a gaseous state, but depending on the operating temperature conditions and when the refrigerant is injected, the refrigerant may become liquefied. In that case, a very large pressure is applied to the vane, so that a very large tensile stress is impulsively applied to the cylindrical part 3 at the groove bottom of the rotor via the vane. For this reason, the cylindrical portion 3 needs to have high toughness. The rotor 1 slides on the vanes going in and out of the groove 2, and further slides on the side plates on both end surfaces. Therefore, high wear resistance and seizure resistance are also required. Considering the wear resistance and seizure resistance of the Al-Si alloy, a high-silicon aluminum alloy containing 10% by weight or more of Si (all percentages are expressed in weight% below) is suitable. Although it is easy to manufacture a rotor shape using such a high-silicon aluminum alloy using a casting method, the strength and toughness of the alloy in the cast structure are low, so the repetitive stress applied to the groove bottom of the rotor and the impact during liquid compression are low. It cannot withstand stress. For this reason, the rotor must be made of high strength and toughness by plastically working the cast structure or forging by extrusion to destroy the cast structure. Further, since the shape of the rotor would be expensive to manufacture by machining, it is preferable to manufacture it by using a plastic working method. There is an invention proposed in JP-A-64-5621 as a method for manufacturing an aluminum alloy rotor using a plastic working method. The gist of this proposed method is that from the perspective of rotor performance, it is necessary to use an aluminum alloy for the rotor that has both high strength and wear resistance, but extruding such an alloy is difficult due to the strength of the die. By devising an extrusion method and extruding by setting a soft aluminum alloy backing plate at the tip of a large-diameter aluminum alloy billet, we reduced the initial extrusion pressure and extended the life of the die. It is possible to obtain a long material with the cross-sectional shape of the rotor material. Also, within this proposal, Si is 10-25%, Cu
An aluminum alloy containing 0.5 to 5% of Mg and 0.2 to 1.5% of Mg, and one or more of Fe, Ni and Mn in total of 0.2 to 1.5%.
A rotor made of an aluminum alloy containing 10% aluminum alloy or an aluminum alloy whose starting material is a rapidly solidified powder having the above composition has been introduced. (Problem to be solved by the invention) However, within the composition range of the above proposal, Si
If it exceeds 14%, primary Si becomes coarse during casting, and even if the cast material is hot extruded for the purpose of strengthening and shaping, the extruded material will lack toughness and coarse primary Si will become coarse.
The test results of the rotor by the present inventor have revealed that the rotor cracks during extrusion and generates voids around it, resulting in internal defects, and that rotors with such internal defects cannot withstand the stress applied by impact during liquid compression. Summer. Therefore, when selecting a high Si% composition from the viewpoint of wear resistance, it is rational to use an aluminum alloy powder that is rapidly solidified and has fine primary Si crystals. Processing methods for rapidly solidified aluminum powder are effectively limited to hot extrusion. However, such an extruded material made of rapidly solidified aluminum powder has a drawback of poor sliding properties due to the small Si particles. Therefore, in order to improve sliding properties such as wear resistance and seizure resistance, it is necessary to further increase the Si content or
It is necessary to contain large amounts of transition elements such as Fe, Ni, and Mn. This will reduce toughness and elongation,
The rotor may crack due to impact load stress such as when compressing liquid, and the cost also increases.
Therefore, we used an aluminum alloy manufactured by a casting method instead of rapidly solidified aluminum powder, and the Si
It is desirable to manufacture the rotor from a material with a composition of 14% or less. The inventor conducted a test in which a conventional aluminum alloy rotor having such a composition was installed in a compressor, and as a result, seizure occurred on the sliding surface with the vanes and the sliding surface with the side plate, and abnormal wear occurred. I found out what to do. Therefore, the present invention solves the conventional sliding problems as described above, and also achieves high dimensional accuracy at low cost without relying on strengthening by destruction of the structure due to full-scale plastic working by conventional hot extrusion method. Our objective is to provide an aluminum alloy rotor that has been strengthened by plastic working and has a good surface condition. (Means for Solving the Problems) The aluminum alloy rotor of the present invention solves the above problems by determining the amount of Si so that seizure and abnormal wear do not occur and the strength is not significantly impaired. The hardness is set at H RB 80 or higher to suppress friction and improve strength. Furthermore, in order to suppress seizure and abnormal wear and improve strength, the sliding parts and parts where strength is required (groove bottom) are The problem was solved by destroying the cast structure through plastic working. That is, the rotor according to the present invention has Si: 10 to
The essential components are 14% by weight, Cu: 4-8%, Mg: 0.3-2%, and Fe, Mn, Ni, Cr,
0.5 to 3% of one or more of Zr
and has an alloy composition in which the remainder is substantially Al, and has a hardness of HRB 80 or more, and further has dendrites destroyed at least in the vane storage part and contains one or more of the above elements. In this case, the acicular intermetallic compound is fragmented, and the cast structure remains except in some parts. Further, a rotor according to a preferred embodiment of the present invention is characterized in that the size of Si particles dispersed in the aluminum alloy is 2 μm or more in average particle size. In a rotor according to yet another preferred embodiment, the area ratio of Si particles dispersed in the aluminum alloy with a size of 5 μm or more is 5% of the total cross-sectional area.
It is characterized by the above. The reasons for limiting the composition of the present invention will be explained above. Among the above components, if Si is less than 10%, the diameter of the Si particles dispersed in the matrix is small and the area ratio thereof is also low, making it impossible to exhibit good sliding properties. If it exceeds 14%, many primary Si particles will precipitate, which will cause internal cracks during plastic working as described below, reducing the impact value of the resulting rotor. The particularly preferable range of Si content is
It is 11-13%. Next, Cu lowers the coefficient of thermal expansion, increases the size of Si particles dispersed in the matrix, and increases the strength and hardness in the temperature range of about 150 to 200 degrees Celsius through age hardening. The purpose is to ensure the sliding characteristics and strength of the steel. If the content is less than 4%, these effects are insufficient, while if it exceeds 8%, the toughness and corrosion resistance will deteriorate. particularly preferred
The Cu content ranges from 5 to 7%. Like Cu, Mg is included to increase strength and hardness, and is particularly intended to ensure strength and hardness in a temperature range up to 150°C. Below 0.3%,
Age hardening is insufficient to increase strength and hardness and ensure the sliding characteristics and strength of the rotor.
On the other hand, if it exceeds 2%, the material becomes brittle and difficult to plastically flow, and the impact value of the resulting rotor is reduced. A particularly preferable Mg content range is 0.5
~1.5%. When aluminum alloy rotors are used in applications such as compressors for automobiles equipped with particularly high-speed engines, Fe, Mn, Ni,
One or more of Cr and Zr combined 0.5
If ~3% is further contained, the high temperature strength and high temperature hardness will increase, and the dimensional stability at high temperatures will also improve. The effect of one type or two or more types combined is 0.5
If it is less than 3%, the effect will not be significant, and if it exceeds 3%, coarse intermetallic compounds will precipitate, making the material brittle and difficult to plastically flow, and will also reduce the impact value of the resulting rotor. The rotor according to the present invention has a groove portion 2, a cylindrical portion 3, and a shaft hole portion 4 as shown in FIG. 2, and finishing machining may be performed to improve the dimensional accuracy of these portions. , its basic shape and dimensions are made by plastic working of cast ingots, billets, and elongated materials. For the plastic working method, forging, especially hot casting, etc. is preferable, and extrusion method, which has high equipment costs and running costs such as dies, is not preferable. The amount of plastic working such as forging is 5 to 5 in terms of blank area reduction rate.
50% is appropriate. If extrusion is used, the product will be expensive. Next, another problem to be solved, which is a means for withstanding repeated stress under use conditions and impact stress under liquid compression conditions, will be explained. Since the above materials have low fatigue strength and impact value while retaining the cast structure,
Failure occurs at the stress-concentrated parts of the rotor. Therefore, it is necessary to destroy and strengthen the cast structure by plastic flow. In the present invention, by plastically working a portion where load stress is concentrated during use, reliability against load stress in that portion is improved. In other words, the vane housing part is required to have particularly excellent fatigue strength, toughness, and seizure resistance, so the dendrites in this part are destroyed and the intermetallic compounds crystallized in needle shapes are divided to form fine particles. The processed structure is recrystallized and refined by heat treatment after plastic working. A specific example of a method for destroying the cast structure using only the vane housing will be described with reference to FIG. 5. A continuously cast round bar is turned on the outer peripheral side to remove surface defects, and then cut to obtain a forging blank of a predetermined size. Next, the blank 15 heated and held at 400 to 450°C is inserted into the container 12 which is heated and held in the same manner (see Fig. 5a), and placed into the hole of the soybean 8 which is backed up by the die plate 13 and kept heated. The blank 15 is pushed in with the punch 16 to fill the 8 holes of the die (see Fig. 5b),
The blank 15 is removed through the container 12 by a knockout punch 14 in the die plate 13 (FIG. 5c). At that time, pressure is applied from inside the container into the coaxial die hole where the ratio of the cross-sectional area perpendicular to the axial direction of the die hole to the cross-sectional area perpendicular to the axial direction inside the container is 1:1 to 1:2. When the blank 15 is pushed in, the structure in the groove of the vane storage portion of the rotor and in the vicinity of the cylindrical portion at the bottom of the groove plastically flows, and the cast structure is destroyed and strengthened. On the other hand, although plastic flow occurs in other parts, the cast structure remains. The manufacturing method described with reference to FIG. 5 has the following advantages in addition to being able to locally destroy the cast structure. Because the blank is forged into a mold rather than being extruded into a long material, it is resistant to twisting and does not bend or warp, resulting in good dimensional accuracy and high yield during finishing. The stress on the mold is low and the life of the die is long. In the forging method, a lubricant is sprayed onto the die after each forging process, so it is possible to provide a lubricating effect between the forging die and the blank. Therefore, no galling or cracking occurs on the rotor surface. If there are such kinks or cracks in the outer periphery, which serves as a processing reference during finishing processing, the processing shaft will become eccentric, making it impossible to ensure positional accuracy with respect to the groove that accommodates the vane. In addition, galling or cracking scratches that occur on the cylindrical portion of the groove bottom act as notches when stress is applied during use, and are likely to break from that portion, reducing reliability. According to the method of the present invention described above, a rotor with high positional accuracy and excellent reliability can be obtained. In the case of the extrusion method, a large pressurizing force of 800 tons or more is required, so large and expensive equipment is required, but according to the forging method described above, a hammer of several tens of tons is required, depending on the weight of the blank. It is possible to manufacture rotors. In the case of extrusion, there are many parts where the die and the extruded material come into sliding contact, so if the speed is not low, cracks will occur in the extruded material. For this reason, although it is an expensive facility, productivity is low, and the cost of the rotor is high. On the other hand, the forging method has a higher processing speed and superior productivity than the extrusion method. In the present invention, it is not essential to destroy the cast structure other than the vane storage portion. In other words, a light processing method is used that leaves (does not destroy) the casting structure in areas other than the vane storage area. Generally, in extrusion methods, etc., the cast structure of the workpiece is destroyed as a whole, but the life of the die is short and the cost of the product is increased. In the present invention, sufficient strength as a rotor can be obtained by destroying the cast structure of only a specific portion of the rotor. Furthermore, the reason for limiting the hardness will be explained. Note that the hardness of the rotor as used in the present invention refers to the hardness of the entire rotor including the part where the cast structure is destroyed. The hardness of the rotor
If HRB is less than 80, wear resistance and seizure resistance will be insufficient. In addition, in high Si-Al alloys with Si of 14% or more, if primary Si is coarsely and/or dispersed in large amounts,
Even if the hardness is low, the wear resistance will still deteriorate, but
In the present invention, since Si is limited to 14% or less,
Hardness H RB 80 to ensure good wear resistance
Above, it is necessary to preferably have an HRB of 85 or more.
In order to obtain such hardness, the Al alloy of the present invention containing a large amount of Cu must be subjected to a sufficient solid solution treatment for Cu after plastic working, and then subjected to an aging treatment. The solution treatment is preferably carried out at 480 to 510°C, and the aging treatment is preferably carried out at 180 to 200°C. In the continuous casting method in which the molten metal having the chemical composition of the present invention is made into a long round bar by a continuous casting method, the cooling rate is slowed down by reducing the amount of cooling water, and the continuous cast round bar obtained is By holding the rod at a temperature of 500 to 530°C for 2 to 10 hours, the Si particles become coarser and the structure becomes more uniform. As a result, the size of the Si particles dispersed in the base can be reduced from 2 to 2
It has become possible to set the cross-sectional area to 30 μm and to increase the area ratio of the cross-sectional area exceeding 5 μm to 5% or more of the total cross-sectional area. In materials with a structure in which the hard phase is dispersed in this way,
Even if the composition is the same, wear resistance and seizure resistance are greatly affected by the size of the hard phase. That is,
If the hard phase is large, the contact with the mating material will be such that the hard phase supports the load, and the oil film between the sliding surfaces will be difficult to break. Therefore, the coefficient of friction is low, seizure is less likely to occur, and the amount of wear is small. When the hard phase is small, it is difficult to form an oil film, and the hard phase comes off together with the base as abrasion powder, resulting in a large amount of wear and seizure. In particular, when the sliding mating material has a high hardness and a rough surface, the influence of the size of the hard phase is significant. (Function) Normally, in Al-Si aluminum alloys, how much Si is added to improve toughness and plastic workability?
The problem was how to make the particles smaller, but if the Si particles were made finer, the wear resistance and seizure resistance required for rotors would deteriorate. Therefore, in the present invention, the composition is designed to contain a large amount of Cu and to increase the size of Si particles dispersed in the base. Note that Cu mainly forms a solid solution in the aluminum matrix, has the effect of lowering the eutectic point of the Al-Si alloy, and has the effect of increasing the size of crystallized Si particles. Even if an aluminum alloy has a composition that takes such considerations into consideration, it alone is insufficient to make the average Si particle size 2 to 30 μm. In addition, by slowing down the cooling rate during casting and heating and holding the resulting continuously cast round bar at high temperatures, we can improve the sliding properties by controlling the size and area ratio of Si particles dispersed in the matrix. Make it even better. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. (Example) Three types of ingots having the chemical composition shown in Table 1 were prepared, and each ingot was remelted and made into a round bar with a diameter of 53 mm using an experimental continuous casting machine. Alloy composition No.
A, B, and C are the composition ranges of the present invention, and the alloy composition
No. D is a comparative material, JIS-
It is AC8A. Forging blank samples as shown in Table 2 were prepared by changing the casting conditions and the conditions for maintaining the cast material at high temperatures.
【表】【table】
【表】
次にこのブランクを用いてローターとする製造
法に実施例について詳細に説明する。
第2図に示すような、外形D=50.2mm、溝底部
である円筒部5を配置した円周径D1=14.33mm、
円筒部5の内径d=4.5mm、ベーン溝6の巾t=
2.7mm、ベーン溝6の開口端部の円周方向の角度
間隔θ=72°である5枚ベーンタイプの車積載の
空調用ロータリー式圧縮機のローター素材1を熱
間鍛造法により製造した。
第3図及び第4図において、型8にはローター
素材7の外周部に相当する型内周部9と、ベーン
収納部に相当するフイン部10とベーン溝底部に
相当する小円筒部11とが形成されている。
ダイス8の内径寸法は、第1図で示したロータ
ー素材1の外径寸法と同一となるように作成して
ある。
第5図は、金型構造を示すものであり、12は
コンテナであり、8は前記のダイスであり、それ
ぞれ図示しないヒーターによつて300〜450℃に加
熱保持されるようになつている。13はダイプレ
ートであり、ダイス8のフイン部10とその先端
の小円筒部11とそれぞれ完全に接触する構造と
なつており、またダイプレート13の中央部に
は、ノツクアウトパンチ14が設けてあり鍛造完
了後ローター素材15を図の上方向にノツクアウ
トするようになつている。また上部には加圧パン
チ16が、図示しないプラテンに取り付けられ手
いる。
コンテナ12の内径寸法は50.3mmとし、型の穴
部の軸方向に垂直な断面積と、コンテナ12の軸
方向に垂直な断面積の比は1:1.1である。
第2表に示した各ブランク用試料を機械加工し
て、直径50mm、高さ45mmの鍛造素材即ちブランク
とした。このブランクを430℃に加熱しコンテン
ナ温度430℃、ダイス温度400℃の条件で第5図に
示す工程のように熱間で鍛造した。鍛造時の最高
圧力は15tonとした。
第5図のa,b,cは工程の順を示すものであ
り、図中aでは図示しない外部の連続式余熱炉か
ら加熱されたブランク15を、コンテナ12の中
に自動挿入し加圧パンチ16によつて鍛造が開始
された状態を示している。なお潤滑は黒鉛系の液
状のものをダイスとコンテナ内部にスプレーして
使用した。
第5図bでは、加圧パンチ16が所定のストロ
ークを移動し終つた状態を示している。この状態
で、ブランク15はダイス8内においてほぼ密閉
状態となり、所定の寸法に仕上がる。
第5図cでは、加圧パンチ16をコンテナ12
から所定のストローク移動させ、次にノツクアウ
トパンチ14によつて鍛造の完了したブランク1
5即ちローター素材をコンテナより取り出す。
かくして得られたローター素材は、切断調査の
結果いずれもベーン溝部及び溝底部の近傍には、
鍛造工程での塑性流動によつて鋳造組織が破壊さ
れている。
次に各試料のローター素材を、495℃で溶体化
処理後に人工時効させるT7処理を施し、硬度と
組織の定量化を行なつた。組織の定量化は、倍率
800倍で画像解析装置(ルーゼツクス500)を用い
て、基地中に分散するSi粒子の粒径と粒子の面積
率を詳細に各試料とも50視野測定し平均化した。
その結果を第3表に示す。[Table] Next, an example of a method for manufacturing a rotor using this blank will be described in detail. As shown in Fig. 2, the outer diameter D = 50.2 mm, the circumferential diameter D 1 = 14.33 mm, where the cylindrical part 5, which is the groove bottom, is arranged.
Inner diameter d of cylindrical portion 5 = 4.5 mm, width t of vane groove 6 =
A rotor material 1 for a rotary compressor for an air conditioner mounted on a five-vane vehicle was manufactured by a hot forging method. In FIGS. 3 and 4, the mold 8 has an inner peripheral part 9 corresponding to the outer peripheral part of the rotor material 7, a fin part 10 corresponding to the vane storage part, and a small cylindrical part 11 corresponding to the bottom part of the vane groove. is formed. The inner diameter of the die 8 is made to be the same as the outer diameter of the rotor material 1 shown in FIG. FIG. 5 shows the structure of the mold, in which 12 is a container and 8 is the aforementioned die, each of which is heated and maintained at 300 to 450 DEG C. by a heater (not shown). Reference numeral 13 denotes a die plate, which has a structure that completely contacts the fin portion 10 of the die 8 and the small cylindrical portion 11 at the tip thereof, and a knockout punch 14 is provided in the center of the die plate 13. After dovetail forging is completed, the rotor material 15 is knocked out upward in the figure. Further, a pressure punch 16 is attached to the platen (not shown) at the top. The inner diameter of the container 12 is 50.3 mm, and the ratio of the cross-sectional area perpendicular to the axial direction of the hole of the mold to the cross-sectional area perpendicular to the axial direction of the container 12 is 1:1.1. Each blank sample shown in Table 2 was machined into a forged material, or blank, with a diameter of 50 mm and a height of 45 mm. This blank was heated to 430°C and hot forged as shown in FIG. 5 under the conditions of a container temperature of 430°C and a die temperature of 400°C. The maximum pressure during forging was 15 tons. A, b, and c in Fig. 5 show the order of the steps, and in a in the figure, a blank 15 heated from an external continuous preheating furnace (not shown) is automatically inserted into the container 12, and a pressurized punch is inserted into the container 12. 16 shows a state in which forging has started. For lubrication, graphite-based liquid was sprayed onto the die and the inside of the container. FIG. 5b shows a state in which the pressure punch 16 has completed a predetermined stroke. In this state, the blank 15 is almost sealed inside the die 8, and is finished to a predetermined size. In FIG. 5c, the pressure punch 16 is inserted into the container 12.
The forged blank 1 is then moved by a predetermined stroke from
5: Take out the rotor material from the container. As a result of the cutting investigation, the rotor material obtained in this way has the following properties:
The cast structure is destroyed by plastic flow during the forging process. Next, the rotor material of each sample was subjected to T7 treatment, which involves artificial aging after solution treatment at 495℃, and the hardness and structure were quantified. Tissue quantification, magnification
Using an image analyzer (Ruzex 500) at 800x magnification, the particle size and area ratio of Si particles dispersed in the base were measured in detail in 50 fields of view for each sample and averaged.
The results are shown in Table 3.
【表】
また各試料からなるローター素材をT−7処理
後、所定のローター寸法に仕上げ、更に鋼製シヤ
フトを軸部に圧入後、外径、両端面、溝部の最終
仕上を施して、圧縮機に組込んだ。
圧縮機による耐久試験の条件は、摩設条件の厳
しい低速高負荷の条件にて行なつた。回転数は
500rpm、吐出圧力28Kg/mm2、吸入圧力4Kg/mm2
とし、トルクと油の汚染状況を監視しながら連続
運動を行なつた。なお、圧縮機のサイドプレート
は、クラツチ側をアルミニウム合金(AC4A)の
母材に、Ni系のメツキ層(Ni−Pからなる基地
中に、平均粒径が0.8μmの窒化ケイ素が面積率で
15%となるよう分散し、且つ硬度がHmvで700)
を10μmの厚さで摺動面に設けたものを用いた。
反対側のサイドプレートは鋳鉄(FC25)材を用
いた。ベーンは、20%Si−7.5%Fe−4%Cu−1
%Mg−残部がAlからなる粉末押出材とし、ロー
ターの溝部と摺動する両面およびシリンダー内周
面と摺動する曲面部には、前述のサイドプレート
と同一のメツキを厚さ10μmで設けたものを組合
せて試験した。
試験の結果、本発明のローターであるブランク
試料No.2、3、4から熱間鍛造でローター素材と
したローターを組込んだ圧縮機は、いずれも200
時間異常なく運転でき、また圧縮機を分解して調
査した結果異常は認められなかつた。
またブランク試料No.1から熱間鍛造でローター
素材としてローターを組込んだ圧縮機は150時間
で、油中に摩耗粉が観察され、分解調査の結果ベ
ーンとの摺動面に軽度の摩耗痕が観察された。こ
れに対して比較材としてブランク試料No.5を熱間
鍛造でローター素材としてローターを組込んだ圧
縮機では、50時間で油中に摩耗粉が観察され、分
解調査の結果ベーンとの摺動面とサイドプレート
との摺動面にそれぞれ深い摩耗傷が観察された。
次に耐久試験後のブランク試料1、2、3、
4、を組込んだ圧縮機を再度組立てて、液圧縮状
態で起動を500回繰返す試験を行い分解調査した
結果、ローターの応力集中部にはクラツクの発生
は認められなかつた。
またブランク試料1、2、3、4、5から機械
加工で仕上げた(即ち、応力集中部が鋳造組織の
ままである)ローターを組込んだ圧縮機を同様の
液圧縮状態での起動繰返し試験を行い分解調査の
結果それぞれ応力集中部にクラツクを生じてい
た。
(発明の効果)
本発明請求項1記載のアルミニウム合金製ロー
ターは、塑性加工が容易な低Siの合金とし、Cu
含有量を高めて従来公知の材料よりも硬度を高め
たものとしていることにより、摩耗を大幅に軽減
させることができた。
また応力が集中するベーンの溝底部からの破壊
については、その部分の塑性加工で鋳造組織を破
壊したことによつて、実用上の余裕度を見越した
液圧縮状態での繰返し起動試験でも破壊やクラツ
クを発生していないことから判断して、溝底部で
の破壊は実用ローターにおいても起こらない。
さらに、従来公知の高ケイ素アルミニウム粉末
を押出したローターでは、原料粉末が急冷される
ため、どうしてもSi粒子が小さくなり、摺動特性
が劣る。このためsi%を高めたものとし、更に遷
移元素(Fe、Ni、Mn)を多く入れて硬度を増す
ことで摺動特性を向上させる必要があつたが、そ
うした材料では靭性(例えば伸び)の低下によつ
て、液圧縮時のような衝撃的な負荷応力に対して
ローターが割れ易くなつた。すなわち、急冷高ケ
イ素アルミニウム合金を押出したローターでは、
摺動特性と靭性をともに良好にすることは困難で
あつたが、本発明では靭性の向上は応力集中部で
の鋳造組織破壊などの手段により、摺動特性の向
上はCu含有量を高くするなどの手段により達成
し、これらの良好な性質を両立させることに成功
した。
またコストも本発明のローターは、粉末押出法
にくらべて安価であり、かつ寸法精度が高く、曲
がりや反りが少なく、表面も良好なものとなる。
このため、製品の歩留まりが高い、仕上加工代が
少ないなどの製造サイドの利点の他に、コンプレ
ツサーに組み込んだ時の信頼性も高いなどの機器
サイドの利点も生まれる。
さらに請求項2および3記載のアルミニウム合
金製ローターは基地中に分散するSi粒子を平均粒
径で2μm以上とし、その大きさが5μm以上の面
積率を5%以上とすることで摩耗量はさらに減少
する。[Table] In addition, the rotor material made from each sample was treated with T-7, finished to the specified rotor dimensions, and a steel shaft was press-fitted into the shaft, and the outer diameter, both end faces, and grooves were finished with the final finish and compressed. Built into the machine. The conditions for the durability test using the compressor were low speed and high load, which is a severe wear condition. The number of rotations is
500rpm, discharge pressure 28Kg/mm 2 , suction pressure 4Kg/mm 2
The engine was operated continuously while monitoring the torque and oil contamination status. The side plate of the compressor has an aluminum alloy (AC4A) base material on the clutch side, and a Ni-based plating layer (Ni-P base) with silicon nitride with an average grain size of 0.8 μm at an area ratio.
15%, and the hardness is Hmv 700)
A material with a thickness of 10 μm provided on the sliding surface was used.
The opposite side plate was made of cast iron (FC25). Vane is 20%Si-7.5%Fe-4%Cu-1
%Mg with the balance being Al, and the same plating as the side plate described above was provided with a thickness of 10 μm on both sides that slide on the groove of the rotor and on the curved surface that slides on the inner peripheral surface of the cylinder. A combination of things was tested. As a result of the test, compressors incorporating rotors made from blank samples Nos. 2, 3, and 4, which are the rotors of the present invention, were hot-forged as rotor materials.
The compressor was able to operate for hours without any abnormalities, and no abnormalities were found when the compressor was disassembled and investigated. In addition, abrasion powder was observed in the oil after 150 hours in the compressor in which a rotor was hot-forged from blank sample No. 1 as a rotor material, and a disassembly investigation revealed slight abrasion marks on the sliding surface with the vane. was observed. On the other hand, in a compressor in which a rotor was assembled using blank sample No. 5 as a rotor material by hot forging as a comparative material, abrasion powder was observed in the oil after 50 hours, and as a result of disassembly investigation, sliding with the vane was observed. Deep wear scratches were observed on the sliding surfaces of the surface and the side plate. Next, blank samples 1, 2, 3 after the durability test,
The compressor incorporating 4 was reassembled and tested by repeating startup 500 times under liquid compression conditions. As a result of disassembly and investigation, no cracks were observed in the stress concentration area of the rotor. In addition, a compressor incorporating a rotor machined from blank samples 1, 2, 3, 4, and 5 (that is, the stress concentration part remains as a cast structure) was subjected to repeated startup tests under the same liquid compression state. The results of a disassembly investigation revealed that cracks had occurred in stress concentration areas. (Effects of the Invention) The aluminum alloy rotor according to claim 1 of the present invention is made of a low-Si alloy that is easy to plastically work, and
By increasing the content and making the hardness higher than conventionally known materials, it was possible to significantly reduce wear. In addition, regarding fracture from the bottom of the groove of the vane, where stress is concentrated, the cast structure was destroyed by plastic working in that part, and even repeated startup tests under liquid compression to allow for practical margins did not result in fracture. Judging from the fact that no cracks were generated, destruction at the bottom of the groove does not occur even in practical rotors. Furthermore, in rotors extruded from conventionally known high-silicon aluminum powder, the raw material powder is rapidly cooled, which inevitably results in smaller Si particles and poorer sliding properties. For this reason, it was necessary to improve the sliding properties by increasing the si% and adding more transition elements (Fe, Ni, Mn) to increase the hardness. As a result, the rotor became susceptible to cracking due to impact load stress such as during liquid compression. In other words, in a rotor extruded from quenched high-silicon aluminum alloy,
It has been difficult to improve both sliding properties and toughness, but in the present invention, toughness can be improved by means such as breaking the casting structure at stress concentration areas, and sliding properties can be improved by increasing the Cu content. We succeeded in achieving both of these favorable properties. In addition, the rotor of the present invention is less expensive than the rotor produced by the powder extrusion method, has high dimensional accuracy, has less bending and warping, and has a good surface.
For this reason, in addition to advantages on the manufacturing side, such as high product yields and low finishing costs, there are also advantages on the equipment side, such as high reliability when incorporated into compressors. Furthermore, in the aluminum alloy rotor according to claims 2 and 3, the average particle diameter of the Si particles dispersed in the matrix is 2 μm or more, and the area ratio of particles having a size of 5 μm or more is 5% or more, so that the amount of wear is further reduced. Decrease.
第1図はローターの斜視図、第2図はローター
の平面図、第3図は型の平面図、第4図は第3図
の1点鎖線に沿つた断面図、第5a,b,c図は
ローターの鍛造工程を説明する図で、型とその周
辺部を断面図で示し、a図はブランクを型の中に
挿入する工程、b図はパンチング工程、c図はノ
ツクアウト工程をそれぞれ示す図面である。
2……溝部、2,3……円筒部、4……軸穴
部、12……コンテナ、13……ダイプレート、
14……ノツクアウトパンチ、15……ブラン
ク、16……加圧パンチ、18……ダイス。
Fig. 1 is a perspective view of the rotor, Fig. 2 is a plan view of the rotor, Fig. 3 is a plan view of the mold, Fig. 4 is a sectional view taken along the dashed line in Fig. 3, and Fig. 5a, b, c. The figure is a diagram explaining the rotor forging process, showing the mold and its surroundings in cross-section. Figure a shows the process of inserting the blank into the mold, figure b shows the punching process, and figure c shows the knockout process. It is a drawing. 2...Groove portion, 2, 3...Cylindrical portion, 4...Shaft hole portion, 12...Container, 13...Die plate,
14...Knockout punch, 15...Blank, 16...Pressure punch, 18...Dice.
Claims (1)
Cu:4〜8%、Mg:0.3〜2%を必須成分とし、
必要に応じてFe、Mn、Ni、Cr、Zrの内の1種
または2種以上の元素を併せて0.5〜3%を含有
し残部が実質的にAlから成る合金組成を有し、
且つ硬度がHRB80以上であり、更に少なくともベ
ーン収納部においてはデンドライトが破壊されか
つ前記1種または2種以上の元素が含有される場
合はその針状金属間化合物が分断され、かつ一部
では鋳造組織が残存していることを特徴とするア
ルミニウム合金製ローター。 2 前記アルミニウム合金中に分散するSi粒子の
大きさが平均粒径にて2μm以上であることを特
徴とする請求項1項記載のアルミニウム合金製ロ
ーター。 3 前記アルミニウム合金中に分散するSi粒子の
大きさが、5μm以上のものが全断面積に対する
面積率で5%以上であることを特徴とする請求項
1項または2記載のアルミニウム合金製ロータ
ー。[Claims] 1 Si: 10 to 14% by weight (all weight% hereinafter),
Cu: 4-8%, Mg: 0.3-2% are essential components,
It has an alloy composition containing a total of 0.5 to 3% of one or more elements of Fe, Mn, Ni, Cr, and Zr as necessary, and the remainder substantially consisting of Al,
In addition, if the hardness is HRB 80 or more, and if the dendrite is destroyed and one or more of the above elements is contained at least in the vane storage part, the acicular intermetallic compound is fragmented and partially broken. This is an aluminum alloy rotor that has a cast structure that remains. 2. The aluminum alloy rotor according to claim 1, wherein the Si particles dispersed in the aluminum alloy have an average particle size of 2 μm or more. 3. The aluminum alloy rotor according to claim 1, wherein the Si particles dispersed in the aluminum alloy have a size of 5 μm or more and an area ratio of 5% or more of the total cross-sectional area.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24642289A JPH03111531A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Rotor made of aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
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JP24642289A JPH03111531A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Rotor made of aluminum alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03111531A JPH03111531A (en) | 1991-05-13 |
JPH0547614B2 true JPH0547614B2 (en) | 1993-07-19 |
Family
ID=17148245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24642289A Granted JPH03111531A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Rotor made of aluminum alloy |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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Citations (3)
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JPS60243241A (en) * | 1984-05-15 | 1985-12-03 | Showa Alum Corp | Aluminum alloy with superior wear resistance |
JPS6254391A (en) * | 1985-08-16 | 1987-03-10 | 富士通株式会社 | Development system for sheet paper discriminator |
JPS62238347A (en) * | 1986-04-08 | 1987-10-19 | Kobe Steel Ltd | Aluminum alloy excellent in wear resistance |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2630401B2 (en) * | 1987-07-30 | 1997-07-16 | リョービ株式会社 | Aluminum alloy for wear-resistant die-casting |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP24642289A patent/JPH03111531A/en active Granted
Patent Citations (3)
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