JPH0418024B2 - - Google Patents

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JPH0418024B2
JPH0418024B2 JP60223406A JP22340685A JPH0418024B2 JP H0418024 B2 JPH0418024 B2 JP H0418024B2 JP 60223406 A JP60223406 A JP 60223406A JP 22340685 A JP22340685 A JP 22340685A JP H0418024 B2 JPH0418024 B2 JP H0418024B2
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JP
Japan
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temperature
extrusion
particles
aluminum alloy
alloy
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JP60223406A
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JPS6283453A (ja
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Mitsuyuki Isogai
Satoru Murakami
Kunyoshi Kawahara
Hideki Nakagami
Hideo Maeda
Hiroshi Tabuchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Keikinzoku Co Ltd
Original Assignee
Aisin Keikinzoku Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、比較的複雑な断面形状の多穴中空形
材の熱間直接押出加工(以下、押出加工という)
が可能で、高温強度に優れかつ、熱膨張率の低い
アルミニウム合金鋳塊の製造法に関するものであ
る。 (従来の技術) 従来、比較的高温に曝されかつ、高い精密度が
要求される部品、例えば内燃機関のピストン、シ
リンダ−ブロツク、シリンダ−ライナー、ブレー
キドラム、ベアリングキヤツプ等を製造する場
合、Siを含有するアルミニウム合金が用いられて
いた。その理由はアルミニウム合金としてSi含有
量が増加するに従い、熱膨張率が低いものが得ら
れるということに基づくものである。 前記の如き部品は一般的に金型鋳造或いはダイ
タカスト鋳造によつて製造される場合が多く、部
品として使用するには更に切削加工等後加工工程
が多く、また品質面においては内部欠陥、主に鋳
巣が発生するという問題点を有していた。 一方、切削加工工程および内部欠陥等の問題を
避けるために、展伸材としてのJIS規格合金であ
る4032合金を用いて連続鋳造し、更に所望形状に
押出加工する方法も考えられるが、4032合金は主
たる用途が鋳造用であるため、押出加工性が悪
く、歩留り及び生産性の点で問題を有している。
従つて複雑な形状を有する押出加工製品は従来方
法で製造することは不可能視されていた。 (発明が解決しようとする問題点) かかる事情に鑑み、本発明者らは複雑な形状が
押出加工可能で、しかも高温強度、熱膨張率の点
で優れたアルミニウム合金を取得すべく鋭意検討
した結果、切削加工工程を局限でき、比較的複雑
な断面形状の多穴中空形材の熱間押出加工が可能
で、かつ高温強度にすぐれ、熱膨張率の低い押出
加工用アルミニウム合金鋳塊の製造法を見出すに
至つた。 (問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、10.0〜13.0重量%のSi、
0.30〜2.0重量%のCuおよび0.20〜0.50重量%の
Mgを含み、残部がアルミニウムおよび不可避的
な不純物からなるアルミニウム合金を用い、該合
金の液相線温度の少なくとも80℃高い溶湯を連続
鋳造して凝固鋳塊中のSi粒子を10μm以下となし、
得られた鋳塊を450〜530℃の温度で熱処理してSi
粒子を球状化することを特徴とする多穴中空形材
の熱間押出加工が可能でかつ、熱膨張率の低い押
出加工用アルミニウム合金鋳塊の製造法を提供す
るものである。 以下、本発明方法に更に詳細に説明する。 なお、以下の説明において%は特に断らない限
り重量%で表すこととする。 本発明方法のアルミニウム合金の合金成分のう
ちSiは10.0%未満では熱膨張率の低減化が不十分
であり、逆に13.0%を越えると鋳造時に生じる初
晶Siの粗大化が著しく、押出加工時に押出材表面
に所謂カジリ様の欠陥を発生し、生産性を低下さ
せるほか、切削性や靱性をも劣化させるので初晶
Siを微細化するために特別な処理が必要となる。
また、例え微細化処理を施した場合でもその程度
は不十分で安定性に欠ける。 Cuは固溶強化により機械的性質を向上させる
有効成分であり、とくに高温暴露による強度低下
を抑える効果を持つが、0.30未満ではその効果は
少なく、一方2.0%を越えると押出加工性、耐蝕
性を損ねることになるので好ましくない。 Mgは時効処理によりSiと結びついた金属間化
合物、マグネシウムシリサイド(Mg2Si)の均一
微細な析出物による析出強化により機械的性質を
向上させ、高温暴露による強度低下抑制効果も合
わせ持つが、0.20%未満では効果が不十分であ
り、0.50%を越えると押出加工性が低下して生産
性を損なうことになる。 本発明方法で使用するアルミニウム合金は通常
の溶湯処理方法によつて合金成分が添加、精製さ
れ、常用の連続鋳造法によりビレツト等に鋳造さ
れる。この時Si粒子の大きさが10μm以上になる
と押出加工時のカジリ様欠陥を発生する危険性が
高くなり、押出時の生産性を低下させるばかりで
なく、切削性や靱性をも劣化させるのでSi粒子の
大きさは10μm以下にすることが必須条件であ
る。かかる鋳造条件として高温溶湯、すなわち少
なくとも該合金の液相線温度より80℃、好ましく
は100℃高い溶湯を水冷式連続鋳造法により急冷
凝固させることにより安定的にSi粒子の大きさを
10μm以下とすることができることを見出した。
このような鋳造条件を採用した場合には、付加的
にSi粒子を微細化するための特別な処理を施す必
要がないが、別途微細化処理を施しても何等差支
えない。 本発明方法においては、このようにして得た鋳
塊を更に熱処理することによりシヤープなエツジ
のない丸みを持つSi粒子に改変する。かかる熱処
理条件としては450〜530℃の温度で1〜10時間加
熱処理されるが、具体的な熱処理温度、時間は合
金成分、連続鋳造品の大きさ、長さ等により適宜
選択すればよい。かかる熱処理によりSi粒子は球
状化され、押出加工性が著しく向上し、比較的複
雑な断面形状を有する多穴の中空形材の熱間押出
加工が工業的に可能となる。熱処理温度が450℃
以下ではSi粒子の球状化に時間がかかり、また
530℃以上では工業炉の温度管理幅と本成分合金
の非晶温度を考慮すれば鋳塊の部分溶融の危険性
があり、好ましくない。なお、押出加工に先立ち
通常、ビレツトは均質化熱処理が実施されるが、
本発明方法におけるSi粒子球状化の熱処理と兼ね
て熱処理を実施してもよい。Si粒子球状化のため
の熱処理を実施しない場合には押出形材の表面に
カジレ様の欠陥を発生し、材料はもろくなり、疲
労強度が低下するなど機械的特性も低下する。 本発明方法により得られた鋳塊(ビレツト)は
常法により押出加工に供される。すなわち熱処理
後のビレツトはそのまま、或いは一般的には一旦
冷却され、押出加工に先立ち更に適切な温度まで
予熱され、常法により押出加工される。押出温度
は通常440〜500℃程度である。 このようにして目的の形状に押出された形材は
通常140〜220℃の温度で1〜12時間加熱する所謂
T5処理が施されて強度の発現をみる。押出形材
はそのまま使用されることもあるが、塗装、切削
等の加工がなされ、製品となる。なお、塗装工程
等で高温に加熱される場合は、これをT5処理に
代用してもよいし、更に高温に加熱される場合に
はその後に人工時効を施すことにより強度を得る
ことも可能である。 (実施例) 以下、実施例により本発明方法を更に詳細に説
明するが、本発明はかかる実施例により制限され
るものではない。 実施例 第1表に示す化学組成からなるアルミニウム合
金溶湯を同表に示す条件で連続鋳造し、176mm
×600mmのビレツトを取得した。 次いで第1表に示す条件で熱処理を行い、鋳塊
中のSi粒子の形状及び大きさを観察し、その状況
を第1表に示すとともに試料No.2及び11のビレツ
トのミクロ組織を第2図に示す。なお、試料No.13
のビレツトは熱処理時に部分溶解を起こしてしま
つた。
【表】 更に得られたビレツトについて、ポートホール
ダイスにより第1図に示す如き断面形状を有する
4穴の中空押出材に押出比11、ビレツト予熱温度
465℃〜480℃で押出加工を試みた。試料No.2並び
に押出時に押出材表面にカジレ様の欠陥を生じた
試料No.8及びNo.14の押出形材について顕微鏡観察
を行い、ミクロ組織写真を第3図に示す。 次ぎに試料No.1〜7及び9の押出材を195℃の
温度で3時間加熱し、人工時効する所謂T5処理
を実施した。以上8種の試料及び更にこれらを
340℃の温度に20分間暴露した試料について機械
的性質を測定し、得られた結果を第2表に示す。 更に試料No.1、2、9について30〜150℃の温
度範囲の平均熱膨張率を測定し、第3表にその結
果を示す。
【表】
【表】 (発明の効果) 第1表に示した如く、本発明方法により取得さ
れる押出加工用アルミニウム合金は約1m/分強
の押出速度で押出加工することが可能であり、試
料No.10(JIS規格の4032合金に相当)に比べ、生産
性に優れている。また第2表に示すT5材強度を
有し、更に高温暴露後においても試料No.9(押出
用合金として最も代表的なJIS規格の6063合金に
相当)に比べ、本発明方法による合金ビレツトに
よる製品の高温暴露後の強度低下の程度は著しく
少ないことが立証された。更に第3表から本発明
方法による合金では熱膨張率が試料No.9よりかな
り低く、また第2図から熱処理によりSi粒子が球
状化され、第3図と第1表からSi粒子が10μm以
下であれば押出形材表面にカジレ様欠陥を生じ
ず、工業的に実用しうる製品を得ることが可能で
あることが明示された。 以上詳述ひたように本発明方法は比較的複雑な
断面形状の多穴中空形材を熱間押出加工すること
が可能で、高温暴露による強度低下がすくなく、
かつ熱膨張率が低い押出加工用アルミニウム合金
鋳塊の製造法を提供するものであり、例えば内燃
機関用部品のように高温に曝されながらも寸法上
の精密度を要求されるような部品の押出加工によ
る製造のため広く使用し得るビレツトを提供する
ものであり、その工業的価値は頗る大なるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法により取得されるアルミニ
ウム合金ビレツトで押出される中空形材の一実施
例の断面図であり、第2図は試料No.2及びNo.11の
ビレツトのミクロ組織の写真であり、第3図は試
料No.2並びに試料No.8及びNo.14の押出形材のミク
ロ組織の写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 10.0〜13.0重量%のSi、0.30〜2.0重量%のCu
    及び0.20〜0.50重量%のMgを含み、残部がアル
    ミニウム及び不可避的な不純物からなるアルミニ
    ウム合金を用い、該合金の液相線温度より少なく
    とも80℃高い溶湯を連続鋳造して凝固鋳塊中のSi
    粒子を10μm以下となし、得られた鋳塊を450〜
    530℃の温度でSi粒子を球状化するのに十分な時
    間熱処理することを特徴とする、熱膨張率の低い
    多穴中空形材の熱間直接押出加工用アルミニウム
    合金鋳塊の製造法。
JP22340685A 1985-10-07 1985-10-07 押出加工用アルミニウム合金鋳塊の製造法 Granted JPS6283453A (ja)

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