JPH0245937B2

JPH0245937B2 -

Info

Publication number: JPH0245937B2
Application number: JP60219447A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; Kazuyoshi Oka; Susumu Inumaru
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1990-10-12
Also published as: JPS6281249A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、耐摩耗性材料の製造法に係り、特に
コンプレツサ用ベーン材で代表される耐摩耗性部
材に好適に用いられ得る、優れた特性を有する素
材を安価に且つ連続的に製造する方法に関するも
のである。（従来技術とその問題点）従来から、コンプレツサ用ベーン材を代表とす
る、耐摩耗特性や高強度特性等が必要とされる摺
動部材には、A390合金（Al−18％Si−4.5％Cu−
0.55％Mg）などのAl−Si系鋳物合金が多用され
てきた。しかしながら、そのような鋳物合金に
は、巣或いは介在物の巻込みなどの鋳物欠陥が発
生し易く、且つ歩留りが悪い問題があつた。ま
た、耐摩耗性を向上させるために、この種の合金
には、初晶Si粒子を微細化する処理剤（Ｐなど）
の添加を行なう必要もあつた。一方、上記のような鋳物を用いることなく、連
続鋳造により押出ビレツトを作り、押出法によつ
てベーン材を製造する手法もあるが、この方法で
は、Si含有量が高くなると、初晶Siが均一、微細
に分散した押出ビレツトを作ることが難しくな
り、従つて押し出して得られるベーン材の品質が
不均一となる問題がある他、押出ダイスの摩耗が
著しく、又コスト的にも、ビレツトの加熱や押出
プロセスを必要とし、不利である。更に、この方
法でも、鋳造合金と同様に、初晶Si粒子微細化処
理が必要とされているのである。（発明の構成）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的とするとこ
ろは、品質の安定した且つ耐摩耗性に優れた、コ
ンプレツサ用ベーン材等の摺動材として好適に用
いられる耐摩耗性材料を提供することにある。そして、かかる目的を達成するために、本発明
にあつては、Siを13〜30重量％の割合で含むアル
ミニウム合金溶湯を、冷却速度が100〜400℃／
secとなる水冷による高冷却状態の下に水平連続
鋳造して、板幅：30〜250mm、板厚：５〜30mm、
板厚／板幅の比が１／２以下である板状鋳造材を
得ると共に、連続的に製出される該鋳造材を鋳造
装置に連設した切断装置によつて所要長さに切断
する工程を含み、更にその後かかる切断された鋳
造材に切削加工などの所定の加工を施すようにし
たことにあり、これによつて品質の安定した、且
つSi晶出粒子が微細な耐摩耗性材料を、簡略化さ
れた製造プロセスによつて、極めて効率的に製造
し得ることとなつたのである。（構成の具体的な説明）ところで、かかる本発明を実施するに際して
は、例えば第１図に示されるようにして行なわれ
ることになる。すなわち、第１図ａにおいて、２
はタンデイツシユであり、このタンデイツシユ２
内に、所定のSiを主合金成分とするAl合金溶湯
４が収容、保持されている。なお、このAl合金
溶湯４としては、過共晶領域の、一般に、Si含有
量が13〜30重量％のAl−Si系、AL−Si−Cu系、
Al−Si−Cu−Mg系等のAl合金溶湯が用いられ
ることとなる。そして、このタンデイツシユ２内のAl合金溶
湯４は、該タンデイツシユ２の下部を通じて、水
平方向に配置された筒状の直接水冷鋳型６内に導
かれる。この鋳型６は、その内部に設けられた冷
却水室内を流通せしめられる冷却水８にて冷却さ
れ、またそれによつてタンデイツシユ２から導か
れたAl合金溶湯４を冷却、凝固せしめ、そして
かかる凝固によつて得られる板状鋳造材１０がピ
ンチロール１２やテーブルローラ等によつて、水
平方向に取り出されるのである。なお、直接水冷
鋳型６は、目的とする板状鋳造材１０の断面形状
に対応したスリツト状の鋳込孔を有している。ま
た、かかる直接水冷鋳型６から連続的に取り出さ
れる板状鋳造材１０の完全な凝固を図るため、第
１図ｂに示されるように、かかる鋳型６の鋳込孔
の鋳造材出口部分に、前記冷却水室に通じる噴出
口１４が設けられ、該噴出口１４を通じて噴出す
る冷却水８にて、かかる板状鋳造材１０の更なる
冷却が行なわれることとなる。従つて、このように、水平連続鋳造方式にてコ
ンプレツサ用ベーン材の如き所定の板状鋳造材１
０を連続的に鋳造せしめることによつて、かかる
板状鋳造材１０の両側の面が直接水冷により冷却
せしめられることとなるために、高い冷却速度
（100〜400℃／sec）が得られ、これによつて初晶
Si粒子が均一に微細化されることとなるのであ
る。そして、このために、初晶Si微細化のための
処理を殆ど必要とせず、またそのようなSi微細化
のための添加剤を添加する場合においても、従来
に比べて少量でよく、その歩留りが著しく向上す
るのである。因みに、Al−13〜30％Siの過共晶合金では、
初晶Siが大きくなると、切削工具の摩耗、耐摩耗
性が悪くなるため、通常50〜100μｍの初晶Si粒を
Ｐ（リン）添加により、20〜40μｍとしているが、
本発明手法によれば、急速効果により微細化剤と
してのＰを添加することなく、微細な初晶Si粒が
得られるのである。なお、本発明に従つて鋳造される板状鋳造材１
０は、板厚／板幅の比が１／２以下のものであ
り、また板厚としては５mm〜30mm、板幅としては
30〜250mmのサイズにおいて、連続的に鋳造され
ることとなる。このような板厚、板幅条件を採用
することによつて、目的とする高冷却状態が有利
に実現されるのであり、特に、本発明にあつて
は、高い冷却状態を得る上においても板厚の薄い
方が望ましく、特に15mm以下の板厚の鋳造材１０
が好適に鋳造され、このような薄肉化に伴う大き
な冷却速度によつて、鋳造材内部の晶出物をより
効果的に微細化、均一化し得るのである。そして、このように連続的に水平鋳造して得ら
れた板状の鋳造材１０は、第１図ａに示される如
き、鋳造装置に連接された切断装置（例えばフラ
イングソーなど）１６によつて所要長さに切断さ
れ、そして得られた鋳造片１８に対しては、更に
その後、切削加工などの所定の加工が施されて、
目的とする耐摩耗性材料として仕上げられるので
ある。なお、この耐摩耗性材料への加工を容易に或い
は簡略化するためには、板状鋳造材１０の形状
を、第２図ａ〜ｄに示される如き最終製品形状に
近い形状にすることが望ましく、これによつて仕
上切削加工量などの所定の加工工程における加工
量を少なくて済ませることが出来る。（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明手法に
従えば、耐摩耗性、高強度を必要とする部材が最
終製品に近い形で溶湯から直接、連続的に得られ
ることとなり、また連続鋳造方式のために鋳造材
品質が安定しており、従来の鋳物等で観察される
欠陥は殆ど認められないのである。しかも、板状鋳造材、特に薄板を直接水冷によ
つて鋳造するため、高い冷却速度が得られ、初晶
Siが微細となり、そのために初晶Si微細化のため
の処理が殆ど必要とされず、仮にそのような処理
が必要である場合においても、結晶粒微細化剤な
どの処理剤の添加量は従来に比べて少量でよく、
且つその歩留りも向上するのである。さらに、本発明手法により製造される部材の耐
摩耗性、強度などの特性は、従来材に比べて優れ
たものであり、しかもその製造プロセスが簡略化
されて、コストダウンを図ることも可能であつ
て、そこに本発明の大きな工業的意義が存するの
である。（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発
明を更に具体的に明らかにするが、本発明が、そ
のような実施例の記載によつて何等限定的に解釈
されるものではないことが、理解されるべきであ
る。また、本発明は、上記した具体例や、以下に例
示の実施例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる
変形、改良、修正などを加えた形態において実施
され得るものであり、本発明が、そのような実施
形態のものをもその範囲に含むものであること、
言うまでもないところである。実施例１ Al−18％Siなる組成のAl合金溶湯を用いて、
第１図ａに示される鋳造装置によつて、板厚：８
mm、板幅60mmの薄板材１０を通常の水平連続鋳造
手法に従つて連続的に鋳造し、そしてこの連続的
に得られる鋳造材１０を、切断装置（フライング
ソー）１６によつて所望の長さに切断した。かくして得られた鋳造材は、鋳造時に上下両面
からの直接水冷により急冷されたものであるとこ
ろから、そのデントライトアームスペーシングは
４〜6μｍであつた。この値から冷却速度を推定
すると、100〜400℃／secの冷却速度であつた。
また、得られた鋳造材中の初晶Si粒子径は20〜
30μｍであり、従来の如き初晶Siの微細化処理を
実施していないにも拘わらず、微細化処理並の初
晶Si粒径を得た。しかも、この鋳造材は、長手方
向においても初晶Si粒が均一に微細化されている
ことが認められた。そして、かくして得られた、切断装置１６によ
つて切断された所定寸法の素材（鋳造片１８）
は、その後最低限の切削加工を施すことによつ
て、目的とするコンプレツサ用ベーン材として用
いることが出来た。一方、Si含量が略同様なA390合金溶湯を用い
て、常法に従つてベーン材用鋳物を鋳造したとこ
ろ、巣の発生や酸化物の巻込みが認められ、更に
は初晶Siの沈降による初晶Siの偏析も認められ
て、性能的にも、品質上においても不良であつ
た。また、A390合金溶湯を用い、通常の連鋳法に
て押出ビレツト（6″φ）を鋳造したところ、鋳塊
中央部、即ち低冷却速度になるに従つて初晶Siが
粗大となり、鋳肌部分から鋳塊中央部まで10μｍ
〜40μｍ程度の初晶Si粒径変化を示した。実施例２下記第１表に示される各組成の過共晶Al−Si
合金溶湯を用い、実施例１と同様にして、水平連
続鋳造を行ない、板厚：10mm、板幅：100mmの、
第２図ｃの如き断面形状を有する連続した薄板材
を製造した。次いで、この薄板材を切断装置（フ
ライングソー）１６によつて所定長さに順次切断
した後、得られた薄板材片１８を切削加工するこ
とにより、目的とするコンプレツサー用ベーン素
材とした。かくして得られたベーン素材中の初晶
Si粒は、水平連続鋳造手法による高冷却によつて
著しく微細化され（第１表に示す）、またその組
織も均一なものであつた。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明を実施するための水平連続
鋳造装置の一例を示す縦断面説明図であり、第１
図ｂは、その直接水冷鋳型の出口部分を示す拡大
説明図であり、第２図ａ〜ｄはそれぞれ本発明に
従つて製造される板状鋳造材の断面形状を示す説
明図である。２：タンデイツシユ、４：Al合金溶湯、６：
直接水冷鋳型、８：冷却水、１０：板状鋳造材、
１２：ピンチロール、１４：噴出口、１６：切断
装置、１８：鋳造片。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Siを13〜30重量％の割合で含むアルミニウム
合金溶湯を、冷却速度が100〜400℃／secとなる
水冷による高冷却状態の下に水平連続鋳造して、
板幅：30〜250mm、板厚：５〜30mm、板厚／板幅
の比が１／２以下である板状鋳造材を得ると共
に、連続的に製出される該鋳造材を鋳造装置に連
設した切断装置によつて所要長さに切断する工程
を含み、更にその後かかる切断された鋳造材に切
削加工などの所定の加工を施すことを特徴とする
耐摩耗性材料の製造法。