JPH05117795A - バーリング加工性に優れたドローレス方式フイン用アルミニウム合金薄板およびその製造方法 - Google Patents

バーリング加工性に優れたドローレス方式フイン用アルミニウム合金薄板およびその製造方法

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JPH05117795A
JPH05117795A JP30846991A JP30846991A JPH05117795A JP H05117795 A JPH05117795 A JP H05117795A JP 30846991 A JP30846991 A JP 30846991A JP 30846991 A JP30846991 A JP 30846991A JP H05117795 A JPH05117795 A JP H05117795A
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JP
Japan
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burring
drawless
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diameter
fin
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JP30846991A
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Hiroshi Shibata
浩 柴田
Hiroaki Takeuchi
宏明 竹内
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ルームエアコン用フィンとして使用される高
強度でバーリング加工性等のフィン加工性に優れたバー
リング加工性に優れたドローレス方式フィン用アルミニ
ウム合金薄板とその製造方法を提供する。 【構成】 Si0.10〜0.30重量%、Fe0.6
0〜1.00重量%、Cu0.05〜0.15重量%、
を含み残部Alと不可避的不純物とからなり、成形加工
前の金属組織中に直径が0.1μm以下の金属間化合物
を数密度にして5個/μm3 以上分布していることを特
徴とするバーリング加工性に優れたドローレス方式フィ
ン用アルミニウム合金薄板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は張出し加工、バーリング
加工、しごき加工、伸びフランジ加工を施してルームエ
アコン用フィンとして使用されるバーリング加工性に優
れたドローレス方式フィン用アルミニウム合金薄板およ
びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】一般に空調用熱交換器の
アルミニウム合金フィンは図1(イ) 〜(ニ) に示すように
プレート部(1) に熱交チューブを装着するためのカラー
部(2) を形成したものでありプレート部形状に応じてフ
ラットタイプ(イ) 、ルーバータイプ(ロ) 、スリットタイ
プ(ハ) 、コルゲートタイプ(ニ) に区分される。また、カ
ラー部の成形方法はドロー方式とドローレス方式に区分
される。ドロー方式は図2(イ) 〜(ヘ) に示すように、張
出し(イ) 、絞り(ロ) 〜(ニ) 、打ち抜き−バーリング(ホ)
、リフレアー(ヘ) の工程からなり、張出し加工が中心
をなしている。従ってフィン材には優れた伸びが要求さ
れており、通常は厚さ0.13mm以上の厚いフィンの製
造に用いられている。また、ドローレス方式は図3(イ)
〜(ニ)に示すように打ち抜き−バーリング(イ) 、アイア
ニング(ロ) 、(ハ) 、リフレアー(ニ) の工程からなり、し
ごき加工が中心をなしている。従ってフィン材にはしご
き加工性に優れることが要求され、通常0.13mm以下
の薄いフィンの製造に用いられている。最近、省エネル
ギー、省資源の面から熱交換器の軽量化が望まれ、アル
ミニウム合金フィンにおいても薄肉軽量化が図られ、フ
ィンの製造にもドローレス方式が多用されるようになっ
ている。
【0003】いずれの成形方式についても空調器のサイ
ズ、用途に応じてフィン成形各工程の寸法を変更してい
るが、フィンの間隔を決める役割をするカラー部の高さ
は、通常ドロー方式の場合、張出し工程の張出し高さと
リフレアー工程のポンチ押し込み量で調整し、ドローレ
ス方式の場合、しごき工程のしごき高さとリフレアー工
程のポンチ押し込み量で調整している。しかし材料の薄
肉化による変形能の低下、および製品サイズの多品種化
に伴い、上記の変更だけでは対応できず、打ち抜き−バ
ーリング工程での打ち抜き穴径あるいはバーリングの立
ち上げ高さ等も調整しているのが現状である。
【0004】しかしドローレス方式硬質フィン材では打
ち抜き穴径が小さい場合、あるいはバーリング加工時の
立ち上げ高さが高い場合、即ちバーリング率が大きい場
合には最終工程であるリフレアー工程でひどい花割れを
生じるという問題がある。この割れはカラー部と熱交チ
ューブの密着性を損ない、熱交特性を低下させるととも
に成形フィンの外観を害するものであり、製品としての
価値を下げる場合がある。従って、この割れ発生を避け
るため、自ずから製品サイズの自由度が小さくならざる
を得ず、この成形不良低減が強く望まれている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために検討を重ねた結果、 従来のドローレス方式に用いられる硬質フィン材は、
バーリング加工時のバーリング率が大きい場合には、そ
の打ち抜き穴端面に板厚減少部分(ネッキング)あるい
はクラックを生じ、これがしごき加工時に拡大され、最
終工程のリフレアー工程で割れの起点となりひどい花割
れを生じること。 バーリング成形時のネッキングを防ぐためには素材自
体のバーリング性向上が必要であり、このためには素材
の軟質化による伸び値向上が最も容易且つ有効である
が、冷間加工度の高い硬質フィン材の場合、調質焼鈍の
高温化により容易に再結晶核を生じ、そこを起点として
ネッキングあるいはクラックを生じるため、軟質化によ
る伸び値向上にも限界があること。 フィン剛性を保持する観点からある程度の強度も必要
であること。等の知見を得た。 そこで、これらの知見に基づき、強度とバーリング性を
同時に向上し得る材料について鋭意検討を行った結果、
アルミマトリックス中に回復サブグレインの成長を抑制
する0.1μm径程度の微細な金属間化合物を多数析出
させると共に、最終板の加工組織を旧粒界等の再結晶起
点を含まない均一な組織とすることにより、調質焼鈍時
の再結晶発生をかなり低強度まで抑制することが出来、
その結果バーリング性を向上し得ることが判った。
【0006】本発明は上記の金属組織の作り込み方法に
ついて更に検討を重ねた結果、得られたもので、請求項
1記載の発明は、Si0.10〜0.30重量%、Fe
0.60〜1.00重量%、Cu0.05〜0.15重
量%、を含み残部Alと不可避的不純物とからなり、成
形加工前の金属組織中に直径が0.1μm以下の金属間
化合物を数密度にして5個/μm3 以上分布しているこ
とを特徴とするバーリング加工性に優れたドローレス方
式フィン用アルミニウム合金薄板であり、請求項2記載
の発明は、Si0.10〜0.30重量%、Fe0.6
0〜1.00重量%、Cu0.05〜0.15重量%、
を含み残部Alと不可避的不純物とからなる合金鋳塊に
500〜580℃の温度で20時間以下保持する均質化
処理を施し、常法により熱間圧延を行った後、圧下率8
0%以上で冷間圧延し、得られた薄板に210〜250
℃の温度で調質焼鈍を施すことによって、成形加工前の
金属組織中に直径が0.1μm以下の金属間化合物を数
密度にして5個/μm3 以上分布させることを特徴とす
るバーリング加工性に優れたドローレス方式フィン用ア
ルミニウム合金薄板の製造方法である。
【0007】
【作用】本発明において合金組成、製造条件を上記の通
り限定した理由を説明する。本発明アルミニウム合金薄
板はSi0.10〜0.30重量%、Fe0.60〜
1.00重量%、Cu0.05〜0.15重量%、を含
み残部Alと不可避的不純物とからなることを特徴とす
る。Si、Fe成分には一部アルミニウムに固溶し、薄
板の強度を高める効果に加え、合金板中に直径が1〜1
0μm程度のAl−Fe系、Al−Fe−Si系の非常
に硬い金属間化合物となって均一に分散し、しごき加工
における工具との焼き付きを防止し、直径0.1μm程
度の微細な金属間化合物は回復サブグレインの成長を妨
げ、調質焼鈍時の再結晶発生を低強度まで抑制すること
が出来、バーリング加工性を向上する効果がある。Cu
成分には合金薄板の強度を向上する効果がある。
【0008】ここで、Siの添加量が0.10重量%未
満、Feの添加量が0.60重量%未満、Cuの添加量
が0.05重量%未満では所望の強度、伸びが得られな
いばかりか、0.1μm径以下の微細な金属間化合物も
少なくなるため、回復サブグレインを形成し易くなりし
ごき性およびバーリング性が劣化する。一方、Siの添
加量が0.30重量%より多く、Feの添加量が1.0
0重量%より多く、且つCuの添加量が0.15重量%
より多くなると、しごき加工時に加工硬化が促進され易
くなりしごき性、リフレアー性が劣化する。従って、S
i添加量は0.10〜0.30重量%、Fe添加量は
0.60〜1.00重量%、Cu添加量は0.05〜
0.15重量%であることが必要である。
【0009】本発明で成形加工前の金属組織中の微細な
金属間化合物を直径0.1μm以下と規定したのは、直
径が0.1μmより大きいとサブグレイン粒界の移動を
遅延する効果が小さくなり回復サブグレインが発生し易
くなるためである。更に直径0.1μm以下の金属間化
合物の分布を数密度にして5個/μm3 以上と規定した
のは、5個/μm3 未満では上記の効果が得られにく
く、従ってバーリング性向上効果が得られなくなるため
である。なお上記の微細な金属間化合物はマトリックス
中に不均一に分布した場合には効果が少ないため、望ま
しくは均一に分散させた方が高い効果が得られる。
【0010】次に本発明の製造方法について説明する。
本発明アルミニウム合金薄板の製造方法の特徴は、上記
組成を有する鋳塊に、500〜580℃の温度で20時
間以下の均質化熱処理を施した後、熱間圧延および圧下
率80%以上で冷間圧延し、得られた薄板に210〜2
50℃の範囲内で調質焼鈍を施すことによって直径0.
1μm以下の金属間化合物の析出を促進させることであ
る。ここで、均質化熱処理温度が500℃未満では、鋳
塊組織の均質化が不十分であると共に、鋳造時に強制固
溶された元素固溶量を低減することができないため、し
ごき加工時に加工硬化し易く、しごき割れを多発する。
一方580℃より高い温度では、再結晶の発生を抑制し
伸び値を向上させる0.1μm径程度の微細な金属間化
合物を、十分に析出させることが困難となり、所定のバ
ーリング性向上効果が得られない。また保持時間が20
時間を超えた場合には上記金属間化合物の粗大化を招
き、これが調質焼鈍時に再結晶核となりやすいため、却
ってバーリング性が劣化することとなり、好ましくな
い。圧下率80%以上で冷間圧延を行うと規定したの
は、80%未満ではドローレス用フィン材として必要な
強度が不足するためである。従って圧下率80%以上で
冷間圧延を行う必要がある。調質焼鈍を210〜250
℃の範囲内の温度で行うと規定したのは、210℃未満
では直径が0.1μm以下の金属間化合物が充分に析出
しないため成形性が劣化し、250℃を超えると再結晶
粒を生じ、これが割れの起点となり成形性が劣化する。
従って、210〜250℃の範囲内の温度で調質焼鈍を
行う必要がある。
【0011】
【実施例】
以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。 〔実施例1〕表1に示す合金組成のアルミニウム合金鋳
塊を水冷鋳造により作製し、その鋳塊(厚さ400mm)
を片面10mmずつ両面面削後、表2に示した条件で均質
化熱処理、熱間圧延を行い、厚さ6mmの熱延板とした。
この熱延板を冷間圧延により厚さ0.115mm(圧延率
98.1%)とした後、それぞれ210〜250℃温度
範囲で調質焼鈍を施して、引張強さ14〜15kgf /mm
2 のドローレス方式フィン用アルミニウム合金薄板を得
た。このようにして得られたフィン材の直径0.1μm
以下の金属間化合物分布およびバーリング性試験、フィ
ン成形性試験の結果を表3に示す。ここで、金属間化合
物の分布状態は透過電子顕微鏡を用いて粒子径およびそ
の粒子の一定体積中の存在数を測定した。なお、その粒
子径は粒子の投影面積と等しい面積の円の直径とした。
バーリング加工性試験は、薄板に直径6.57mmの穴を
打ち抜き加工した後、直径9.20mmのポンチを用い、
バーリング率40%の条件でフィンカラー部を20個成
形した時のフィンカラー部端面のネッキングおよび割れ
の発生状況により評価した。しごき加工性は、ドローレ
スフィン実機により直径8.34mmの第2アイアニング
ダイスと直径8.24mmの第2アイアニングポンチを用
い、しごき率57%の条件でフィンカラー部を160個
成形した時のしごき割れ不良率で評価した。コルゲート
加工性は、ドローレスフィン実機により、成形高さ1.
3mmのコルゲート板を用いてコルゲート部を100個成
形した時の割れの有無により評価した。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】表3から明らかなように本発明合金板試料
No.1〜5は、従来合金板試料No.11に比べバーリン
グ性に優れている。これは、本発明合金板には、従来合
金板に比べ、直径0.1μm以下の金属間化合物が数多
く均一に分布しており、これらの微細析出物が調質焼鈍
時に回復サブグレインの成長を妨げる結果、再結晶核の
発生をかなり低強度まで抑制することが出来ることか
ら、バーリング加工時に再結晶核を起点としたネッキン
グ、割れの発生が抑制され、バーリング加工性は優れる
結果となり、それにより最終工程のリフレアー工程での
割れの発生を低減出来る。これに対し合金組成が本発明
の範囲からはずれる比較合金板試料No.6〜8はバーリ
ング性、しごき性、コルゲート性のいずれかが劣化する
ことがわかる。すなわち、Fe含有量が下限未満の比較
合金板試料No.6、7は、所定の製造条件で薄板を作製
しても、伸びが不足しコルゲート性が劣化するばかりで
なく、0.1μm径以下の金属間化合物が少なくなるた
め、回復サブグレインを形成し易くなり、バーリング性
が劣化する。一方、Si含有量が上限を超える比較合金
板試料No.8は、バーリング性は劣化しないものの、し
ごき加工時に加工硬化が促進されやすくなるためしごき
性、リフレアー性が劣化する。また製造条件が本発明の
範囲からはずれる比較合金板試料No.9、10はバーリ
ング性が向上されていないことがわかる。すなわち均質
化熱処理温度が低すぎる比較合金板9は固溶量が低減出
来ないため、しごき加工時に加工硬化し易く、しごき性
が劣化する。また均質化熱処理温度が高すぎる比較合金
板試料No.10は0.1μm径以下の金属間化合物が少
ないため、バーリング性向上効果は得られない。
【0016】〔実施例2〕表3に示す調質焼鈍前の本発
明合金板試料No.5および比較合金板試料No.9および
従来合金板試料No.11を用いて表4に示す温度で調質
焼鈍を施し、引張試験、バーリング加工性試験およびド
ローレスフィン実機による成形試験を行った。その結果
を表4に併記して示す。
【0017】
【表4】
【0018】表4から明らかなように、調質焼鈍前の本
発明合金板試料No.5に210〜250℃の調質焼鈍を
施すことにより得られた薄板は、比較合金板試料No.9
および従来合金板試料No.11に同じ調質焼鈍を施した
薄板に比べてバーリング性が優れると共にしごき性、コ
ルゲート性も良好である。
【0019】
【発明の効果】このように本発明によって得られたフィ
ン材はドローレス方式フィン成形におけるバーリング加
工性、しごき性、コルゲート性に優れ、最終工程である
リフレアー工程の不良率を著しく低減し得るという顕著
な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ) 〜(ニ) はそれぞれ熱交換器のアルミニウム
フィンの形態を示すものであり、(イ) はフラットタイ
プ、(ロ) はルーバータイプ、(ハ) はスリットタイプ、
(ニ)はコルゲートタイプである。
【図2】(イ) 〜(ヘ) はドロー方式によるフィンの成形方
法を断面図で示す説明図。
【図3】(イ) 〜(ニ) はドローレス方式によるフィンの成
形方法を、断面図で示す説明図。
【符号の説明】
1 プレート部 2 カラー部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si0.10〜0.30重量%、Fe
    0.60〜1.00重量%、Cu0.05〜0.15重
    量%、を含み残部Alと不可避的不純物とからなり、成
    形加工前の金属組織中に直径が0.1μm以下の金属間
    化合物を数密度にして5個/μm3 以上分布しているこ
    とを特徴とするバーリング加工性に優れたドローレス方
    式フィン用アルミニウム合金薄板。
  2. 【請求項2】 Si0.10〜0.30重量%、Fe
    0.60〜1.00重量%、Cu0.05〜0.15重
    量%、を含み残部Alと不可避的不純物とからなる合金
    鋳塊に500〜580℃の温度で20時間以下保持する
    均質化処理を施し、常法により熱間圧延を行った後、圧
    下率80%以上で冷間圧延し、得られた薄板に210〜
    250℃の温度で調質焼鈍を施すことによって、成形加
    工前の金属組織中に直径が0.1μm以下の金属間化合
    物を数密度にして5個/μm3以上分布させることを特
    徴とするバーリング加工性に優れたドローレス方式フィ
    ン用アルミニウム合金薄板の製造方法。
JP30846991A 1991-10-28 1991-10-28 バーリング加工性に優れたドローレス方式フイン用アルミニウム合金薄板およびその製造方法 Pending JPH05117795A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010285688A (ja) * 2009-05-14 2010-12-24 Fujikura Ltd Al合金及びAl合金導電線
JP2011252185A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Fujikura Ltd Al合金導電線

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JP2010285688A (ja) * 2009-05-14 2010-12-24 Fujikura Ltd Al合金及びAl合金導電線
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