JPH04172140A

JPH04172140A - 高力黄銅製細径パイプおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH04172140A
Application number: JP30027790A
Authority: JP
Inventors: Kazuichi Hamada; 濱田　和一
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1992-06-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野ｊこの発明は高力黄銅製細径パイプおよびその製造方法に
係わり、特に、産業機械の軸受等に利用されるものに関
する。

「従来の技術」この種の軸受として、例えば、自動車のターボチャージ
ャー用軸受が挙げられる。この軸受は細径の円筒状をな
しており、その内部にメインシャフトがラジアル方向に
摺動自在に支持されるようになっている。

上記軸受は、通常、青銅、黄銅によって形成されている
が、近年、エンジンの高性能化および高速化に伴って、
ターボチャージャーが高温化するため、特に、高温耐摩
耗性、耐熱性および耐熱疲労性に優れた素材からなる軸
受の開発が望まれている。

ところで、上記のような特殊高力黄銅製の軸受を製造す
るには、基本的にこの種の高力黄銅は冷間加工が困難で
あるので、大径のパイプから温間引抜きで形成すること
が考えられるが、この場合、４００°Ｃ以上の高い温度
で引き抜きを行わなければならないので、装置および潤
滑面で問題がある。

そこで、−船釣には、丸棒押出後、この丸棒の中心部に
切削加工により穴を明けることにより製造していた。

「発明が解決しようとする課題」しかしながら、上記のように切削加工で穴明けを行うと
、特に、上記の高力黄銅製リングは被削性が悪（、充分
な精度が得られないという問題があった。また、切削に
より穴を形成するので、加工硬化が期待できず高強度が
得られないという問題があった。

「発明の目的」この発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高温
耐摩耗性、耐熱性、耐熱疲労性および熱伝導性に優れる
とともに、中心部の穴の偏心を防止できかつ高強度の高
力黄銅製細径パイプおよびその製造方法を提供すること
を目的としている。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するために、この発明の請求項１の高力
黄銅製細径パイプは、円筒状をなし、かつその成分組成
が、Ｃｕ：６０．０〜６４．０重量％、Ａａ：１．５〜３５
重量％、Ｍ　ｎ　：　２　、　０〜４　、０重量％、Ｃ
ｒ：　１　、０重量％以下、Ｎｉ：１．Ｏｆ！量％以下
、Ｐｂ：１．０重量％以下、Ｆ　ｅ：　１　、０重量％
以下、Ｚｎ；残り、からなるものである。

また、請求項２の高力黄銅製細径パイプの製造方法は、
高力黄銅製のパイプに、２個以上のロールまたはボール
を回転させつつ圧接して１００〜４００℃で転造加工を
施すことにより、上記パイプの径を縮径してなり、上記
高力黄銅の成分組成を、Ｃｕ：６０．０〜６４．０重量％、／ｌ：１．５〜３゜
５重量％、Ｍれ１２．０〜４．０重量％、Ｃｒ：１．０
重量％以下、Ｎ　ｉ：　１　、０重量％以下、Ｐ　ｂ：
　１　、　ＯｆＩ重量％下、Ｆｅ：１．０重量％以下、
Ｚｉ、残り、にしたものである「作用」この発明の高力黄銅製細径パイプにあっては、Ｚｎが固
溶することによって硬さが向上した素地に、Ｍｎ−３目
ヒ合物とＣｒｓ　Ｎ　ｒｓ　Ｆ　ｅとの相互反応によっ
て生じる金属間化合物が均一微細に共存分散した組織を
もつようになることから、Ｃｕ自体によってもたらされ
る熱伝導性が損なわれることなく、特に、上記金属間化
合物の作用で高温耐摩耗性が著しく向上するようになり
、かつ優れた耐熱性および耐熱疲労性も有し１．さらに
、ＡＱを含有させることにより、これが素地に固溶して
、特に酸化性雰囲気で一段と優れた耐熱性を示すように
なる。また、Ｐｂを添加することにより切削性およびな
じみ性が向上する。

また、高力黄銅製細径パイプの製造方法にあっては、ロ
ールまたはボールが回転および公転しつつパイプの外周
部に圧接して、このパイプを縮径することにより、肉厚
が均一でかつ中心部の穴の偏心が殆ど無い高力黄銅製細
径パイプを製造する。

また、パイプに圧縮加工が加わるので、加工硬化が生じ
るとともに組織がより均一かして高強度の高力黄銅製細
径パイプが得られる。なお、成分組成による作用は上記
と同様である。

ここで、上記のように成分組成を限定した理由を説明す
る。

（ａ）ＡＱ２ ΔＱ酸成分は、素地に固溶して強度を高めるとともに、
特に、酸化性雰囲気での耐熱性を一段と向上させる作用
があるが、その含有量が１．５重量％未満では所望の耐
熱性向上効果が得られず、一方、３．５重量％を越える
と、熱伝導性に低下傾向が現れるとともに、材質の脆化
を生じることから、その含有量を１．５〜３．５重量％
と定めた。

（ｂ）ＭｎＭｎ成分は、Ｓｉと化合してＭｎ−Ｓｉ化合物を生成し
、このＭｎ−Ｓｉ化合物とＣｒ、　Ｎｉ、　Ｆｅとの間
で金属間化合物を形成して高温耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量が２．０重量％未満では所望の
高温耐摩耗性を確保することができず、一方、４．０重
量％を越えると、熱伝導性が低下するとともに、材質の
脆化を生じることから、その含有量を２．０〜４．０重
量％に定めた。

（ｃ）ＳｉＳｉ成分は、Ｍｎと化合してＭｎ−Ｓｉ化合物を生成し
、これが上記と同様にして金属間化合物を形成して高温
耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．
５重量％未満では所望の高温耐摩耗性を確保することが
できず、一方、２．０重量％を越えると、熱伝導性が低
下するとともに、材質の脆化を生じることから、その含
有量をＯ１５〜２．０重量％に定めた。

（ｃｌ）Ｃｒ、　Ｎｉ％Ｆｅこれらの成分は、それぞれ上記Ｍｎ−Ｓｉ化合物との間
で金属間化合物を形成して高温耐摩耗性を向上させる作
用があるが、それぞれの含有量が１゜０重量％を越える
と、溶解によっても合金化せず、金属元素として残存す
るので材質の性能を害することから、その含有量を１．
０重量％以下に定めた。

（ｅ）ＰｂＰｂ成分は、合金の切削性およびなじみ性を向上させる
作用があるが、その含有量が１．０重量％を越えると、
強度が低下することから、その含有量を１．０重量％以
下に定めた。

また、上記転造の際の温度条件を１００〜４００℃に設
定したのは、１００°Ｃ未満ではパイプに割れやクラッ
クが生じるためであり、一方４００℃を越えると、高力
黄銅製のパイプが軟化しすぎて、製造される高力黄銅製
細径パイプの形状か不安定になるからである。

「実施例」以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

通常の高周波溶解炉を用い、黒鉛るつぼ中で、成分組成
を、Ｃｕ：６０．０〜６４．０重量％、ＡＱ：１．５〜
３．５重量％、Ｍ　ｎ　：　２　、０〜４　、０重量％
、Ｃｒ：１．０重量％以下、Ｎｉ：１．０重量％以下、
Ｐｂ：　ｔ　、　ｏ重量％以下、Ｆ　ｅ：　１　、０重
量％以下、Ｚｎ残り、に調整した高力黄銅溶湯を溶製し
、金型に鋳造してビレットを作製し、このビレットに押
出加工を施して高力黄銅製のパイプ（外径３５１１１゜
内径２７＋＋禦）ｌを製造した。

次に、このパイプｌに転造加工を施して該パイプ１を縮
径するが、この転造加工法を説明する前に、転造加工装
置について説明する。

第１図において、符号２１・・・は転造ボールであり、
符号２２は転造ボール２１の半径方向の力を保持する径
方向保持部材である。転造ボール２１・・・は、径方向
保持部材２２内にパイプｌの回りに等間隔で４個回転自
在に配設されており、この径方向保持部材２２は第１の
枠体２３および第２の枠体２４によって挾持されている
。また、径方向保持部材２２は、超硬含金で形成された
内リング２５と、この内リング２５をバックアップする
外リング２６とにより構成されたものである。

第１の枠体２３および第２の枠体２４には、それらの同
軸位置に上記径方向保持部材２２の外周に嵌合して該径
方向保持部材２２を保持するための太径凹部２３ａおよ
び大径凹部２４ａが形成されているとともに、これらの
太径凹部２３ａおよび大径凹部２４ｍの内側に、該大径
凹部２３ａおよび大径凹部２４ａと同軸の小径凹部２３
ｂおよび２４ｂが形成されている。そして、小径凹部２
３ｂおよび小径凹部２４ｂには、転造ボール２１の軸方
向の位置を規制する第１の軸方向保持部材２７および第
２の軸方向保持部材２８がそれぞれ設けられている。こ
れらの軸方向保持部材２７．２８は環状に形成されてい
て、パイプｌの外径より十分大きく形成されている。ま
た、第１の枠体２３には、小径凹部２３ｂの内側に、第
１の軸方向保持部材２７の内周面に連続する径の貫通孔
２３ｃが形成されており、一方、第２の枠体２４の小径
凹部２４ｂの内側には、該小径四部２４ｂに同軸に貫通
孔２４ｃが形成されている。この貫通孔２４ｃには転造
ボール２４で転造されて縮径されたパイプｌの外周面を
整える整形ダイス２９が嵌合されており、この整形ダイ
ス２９は当板３０によって軸方向後段側（図中右側）へ
の移動が規制されている。

そして、上記構成の転造加工装置は、図示しないホルダ
が枠体２３．２４に嵌合され、このホルダを介して電動
モータ等によりパイプ１の中心線口りに回転されるよう
になっている。

上記構成の転造加工装置によって、パイプｌを縮径する
には、まず、枠体２３．２４を６０　Ｏｒｐｍで回転さ
せるとともに、パイプｌを貫通孔２３ｃから転造ボール
２１・・・間に送り速度４．　５　ｍ／ｓｉｎで挿入す
る。なお、このとき、パイプ１を挾んで対向する位置に
設けられた転造ボール２１．２１間の離間距離はしは２
０！鱈こ設定されている。するとパイプｌの外周におい
て転造ボール２１・・・が自転および公転しつつ、パイ
プ１の外周面に圧接し、これによりパイプ１の外径を２
０ｆｆ１１まで縮径する。なお、このときの温度は２０
０℃に設定する。

次いで、上記転造ボール２１．２１間の離間距離りを１
２ｍｍ＋こ設定した後、外径が２０＋ｍに縮径されたパ
イプｌを再び貫通孔２３ｃから転造ボール２１・・・に
送り速度４　　ｍ／＋ｉｎで押入する。このとき、直径
７ｓｖの円筒状のマンドレルｌＯをパイプ１に挿入して
、転造ボール２１・・・に対向する部位に位置させる。

ここで、このマンドレルｌＯはロッド１１に回転自在に
支持されたものであり、このロッド１１を図示しない支
持手段により支持することによりマンドレル１０を転造
ボール２１・・と対向する位置に位置させるようになっ
ている。

すると、パイプ１の外周において転造ボール２１・・・
が自転および公転しつつ、パイプ１の外周面に圧接する
とともに、パイプｌの内周面がマンドレル１０に圧接す
る。これによりパイプ１の外径を１２ｉ＋ｍまで縮径す
るとともに、内径を７１に縮径する。なお、このときの
温度は２００℃に設定する。

このようにして、縮径されたパイプ１は、肉厚が均一で
かつ中心部の穴に偏心が殆どなく、しかも転造ボール２
１・・・による圧縮加工であるのて、加工硬化が生じる
とともに、組織が均一化して高強度が得られる。ちなみ
に、上記方法により縮径されたパイプｌの引張強度は６
５　ｋｇｆ／ｍｍ”であった。

また、上記パイプ１は、その成分組成が、Ｃｕ：６０．
０〜６４．０重量％、ｌｊ：１．５〜３．５重量％、Ｍ
ｎ：２．０〜４．０重量％、Ｃｒ：１．０重量％以下、
Ｎｉ：１．０重量％以下、Ｐｂ：１．０重量％以下、Ｆ
ｅ：１．０重量％以下、Ｚｎ：残り、であるので、高温
耐摩耗性、耐熱性、耐熱疲労性および熱伝導性に優れて
いる。

次に比較例により、この発明に係わる上記実施例の効果
を明確にする。

（比較例１）上記実施例と同様の成分組成のビレットから直径１４Ｉ
の押出丸棒を製造した後、切削加工により直径を１２ｓ
ｖに落とし、次いで、この丸棒の中心部にドリルを用い
て内径７ｍｍの穴加工を行うことによりパイプを製造し
た。そして、外径と内径の偏肉を測定したところ０．３
１１のずれが生じた。

また、このパイプの引張強度を測定したところ、５５　
ｋｇｒ／ｍｍ″であり、上記実施例に比べて低かった。

（比較例２）上記実施例と同様の成分組成のビレットから外径３５ｓ
ｕ＋、内径２７ｍｍの押出しパイプを製造し。

この押出しパイプに、４００℃で１０Ｐａｓｓの温間引
き抜きを行い、外径を１４．５１１１こ落とし、さらに
、マンドレルを使用して４００℃で２ＰａｓＳの温間引
き抜きを行い、外径１２１Ｎ、内径７■のパイプを製造
した。そして、穴の偏心量を測定したところ穴の長さｌ
０００ｘｘｊこ対して０．３肩肩のずれが生じた。また
、このパイプの引張強度を測定したところ、５７　ｋｇ
ｒ／ａｍ”であり、比較例１より若干向上したが、上記
実施例に比べて低かった。

ナオ、上記実施例では、転造加工においてボール２１・
・・を使用したが、これの代わりに、円筒状のロールを
用いてもよい。ロールは比較的太径のパイプを縮径する
場合に使用し、ボールは細径のパイプを縮径する場合に
使用するが、その境界は縮径後のパイプの直径２０■を
目安とする。

「発明の効果」以上説明したように、この発明の高力黄銅製細径パイプ
は、高忍耐摩耗性、耐熱性、耐熱疲労性および熱伝導性
に優れているので、これらの特性が要求される自動車の
ターボチャージャー用軸受として有効であり、これらの
高性能化および高速化に伴う過酷な条件下での使用に際
しても十分満足して対応することができ、長期に亙って
すくれた性能を発揮することができる。

また、この発明の高力黄銅製細径パイプの製造方法によ
れば、ロールまたはボールが回転および公転しつつパイ
プの外周部に圧接して、このパイプを縮径するので、肉
厚が均一でかつ中心部の穴の偏心が殆ど無い高力黄銅製
細径パイプを製造することができるとともに、パイプに
圧縮加工が加わるので、加工硬化が生じるとともに組織
がより均一かして高強度の高力黄銅製細径パイプを得る
ことができる。

また、ロールまたはボールによって圧縮されて縮径され
る圧縮加工であるので、引抜加工よりも塑性変形に必要
なエネルギーが少なく、変形も容易に行えることから、
温間加工を行う場合に低温側での加工が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の高力黄銅製細径ノくイブの製造方
法を実施例するための転造加工装置の断面図である。１・・・・・・パイプ、２１・・・・・・転造ボール。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状をなし、かつその成分組成が、Ｃｕ：６０
．０〜６４．０重量％、Ａｌ：１．５〜３．５重量％、
Ｍｎ：２．０〜４．０重量％、Ｃｒ：１．０重量％以下
、Ｎｉ：１．０重量％以下、Ｐｂ：１．０重量％以下、
Ｆｅ：１．０重量％以下、Ｚｎ：残り、であることを特
徴とする高力黄銅製細径パイプ。
（２）高力黄銅製のパイプ外周部に、２個以上のロール
またはボールを回転させつつ圧接して１００〜４００℃
で転造加工を施すことにより、上記パイプの径を縮径し
てなり、上記高力黄銅の成分組成が、Ｃｕ：６０．０〜６４．０重量％、Ａｌ：１．５〜３．
５重量％、Ｍｎ：２．０〜４．０重量％、Ｃｒ：１．０
重量％以下、Ｎｉ：１．０重量％以下、Ｐｂ：１．０重
量％以下、Ｆｅ：１．０重量％以下、Ｚｎ：残り、であ
ることを特徴とする高力黄銅製細径パイプの製造方法。