JPH05123809A - 穴を有する精密アルミニウム製品の加工方法 - Google Patents

穴を有する精密アルミニウム製品の加工方法

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JPH05123809A
JPH05123809A JP14776891A JP14776891A JPH05123809A JP H05123809 A JPH05123809 A JP H05123809A JP 14776891 A JP14776891 A JP 14776891A JP 14776891 A JP14776891 A JP 14776891A JP H05123809 A JPH05123809 A JP H05123809A
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知一 川村
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HIGASHI NIPPON TANZOU KK
Furukawa Aluminum Co Ltd
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HIGASHI NIPPON TANZOU KK
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 穴の部分の加工精度が高くかつ当該部分の強
度及び耐摩耗性の高い穴付きアルミニウム製品をより低
コストで加工できる加工方法を提供すること。 【構成】 製品寸法よりやや大きな寸法の金型を使用し
て150〜350℃の範囲で温間鍛造又は熱間鍛造する
か、あるいは製品寸法とほぼ同じ寸法の鋳型で鋳造する
ことによって半製品を加工し、この製品を製品寸法とほ
ぼ同寸法の金型で冷間鍛造することによって製品を加工
する。材質によっては、冷間鍛造する前に半製品を焼鈍
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内壁の全部又は一部が
垂直であって、比較的高い寸法精度が要求される穴を有
する精密なアルミニウム又はアルミニウム合金(以下単
に「アルミニウム」という。)製品の加工方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、コンプレッサのピストンを圧入
する穴を有し、全体としてピストンを支持する構造の受
け板のように、要求される寸法精度が高く垂直な内壁面
の穴を有する精密アルミニウム製品においては、温間鍛
造又は熱間鍛造により製品寸法に近い形状の半製品を加
工し、この半製品の穴の部分をボ−ルエンドミルなどで
切削加工により仕上げていた。これは、温間鍛造(15
0〜300℃)や熱間鍛造(300〜500℃)では大
まかな加工度は得られるが、寸法精度を高めることがで
きないことによる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来は、温間鍛造又は
熱間鍛造で加工された半製品の穴の部分を切削により仕
上げていたので、切削に手間がかかってコスト高になっ
ていた。また、例えば穴底が凹球面であるような場合
は、切削加工がより一層高度になってさらに高価になる
欠点があった。本発明の目的は、このような問題点を解
決し、より能率的に寸法精度の高い穴加工ができる精密
アルミニウム製品の加工方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明方法は前述の目的
を達成するため、製品寸法よりやや大きな寸法の金型に
より150〜350℃で温間鍛造又は熱間鍛造によって
半製品を加工する工程と、この半製品を製品寸法とほぼ
同寸法の金型により冷間鍛造する工程とを含んでいる。
温間鍛造及び熱間鍛造における温度の選択は、材料であ
るアルミニウム又はその合金の硬さと穴形状の複雑さな
いし寸法によって選択される。一般に軟らかい材料の場
合、及び穴形状が単純で要求される寸法精度が比較的低
い場合は低い温度が選択され、その逆の場合は高い温度
が選択される。
【0005】本発明方法において、要求される穴の寸法
精度が比較的低いものについては、半製品を温間鍛造又
は熱間鍛造によって加工することに代え、鋳造によって
加工することができる。
【0006】前記の各加工方法において、半製品の加工
時の加工硬化の程度が高い材料の場合には、鍛造又は鋳
造による半製品を冷間鍛造する前に焼鈍するのが望まし
い。
【0007】
【作用】本発明に係る加工方法によれば、温間鍛造又は
熱間鍛造若しくは鋳造によって加工される半製品の穴の
部分の寸法精度は低いが、これを冷間鍛造することによ
り穴の寸法精度が矯正され、設計上の寸法との誤差が非
常に小さい穴を有する精密な製品が量産される。また、
冷間鍛造のときの塑性加工によって穴の部分の強度及び
耐摩耗性が増大する。
【0008】
【実施例】図1及び図2は本発明方法の実施例で使用す
る鍛造用の金型の例を、図4は本発明方法の実施例で加
工する穴付きアルミニウム製品をそれぞれ示すもので、
図3及び図4の製品4は自動車における図示しないコン
プレッサのピストンを受ける輪状の受け金であり、外周
部に図示しないコンプレッサのピストンをそれぞれ圧入
するための穴4aを等角度(ほぼ72度)間隔に有し、
中央に打ち抜きによる孔4bを有しており、前記穴4a
は凹球面状の内底を有している。
【0009】図4における製品4の直径Lは97mm、
孔4bの直径lは35mm、穴4a相互の中心を結ぶ円
の直径は75mm、穴4aの直径Rは14.3mm、穴
4aの垂直壁の深さd1は5.5mm、凹球面状の内底
の半径d2は7.15mmにそれぞれ設計されている。
【0010】鍛造用の金型はSKD−11とSKH−9
のほぼ中間の鋼材で製造されており、機台10上に固定
されたダイス1とパンチ3から構成されている。ダイス
1内には前記製品4の穴4aを成形するための中子11
を有し、中央部にはノックアウトピン2が設けられ、こ
のノックアウトピン2の上部中央には、材料のフラッシ
ュの逃げ孔20が形成されている。
【0011】以下本発明方法の第一実施例を具体的に説
明すると、先ずケイ素10%を含むA4032合金に近
い組成のアルミニウム合金により、直径ほぼ100mm
の中空棒材を押出成形し、これを肉厚16mm程度にス
ライスした図1の材料41を製造する。
【0012】この材料41の表面にナトリウム系金属石
鹸からなる潤滑剤を塗布(皮膜厚さ1ミクロン程度)し
た後、これを図示しない炉内に供給して300℃程度に
加熱し、次いで図1のダイス1内に供給してパンチ3に
より63kg/mm2 程度で0.5秒程度加圧し、図2
の半製品40を鍛造加工する。この半製品40は、前記
鍛造後ダイス1からノックアウトして室温まで冷却す
る。この温間鍛造のダイス1及びパンチ3の寸法は、図
3及び図4の製品4の寸法よりやや大きく設定されてい
るが、半製品40は冷却することによって縮小し、設計
寸法のほぼ85%程度の寸法精度の半製品40が製造さ
れる。
【0013】次に前記半製品40を図示しない炉内に供
給し、320℃程度でほぼ2時間保持した後、8時間程
度かけて徐冷する。
【0014】前記冷却後、半製品40の表面を前述した
潤滑処理の要領と同様に潤滑処理し、図1の金型と同じ
構造で製品4の設計寸法とほぼ同寸法の別の金型によ
り、常温下で前記温間鍛造の場合と同様な圧力で同様な
時間加圧することによって、15%程度形状及び寸法を
矯正するとともに塑性加工し、内側に押し出された図2
のフラッシュ42の部分を図示しないプレスでカットし
て製品4を製造した。
【0015】以上の要領で製品4を30個製造したとこ
ろ、穴4aの垂直壁の深さd1は設計値の±0.06m
m以下、穴4aにおける凹球面底の半径d2は設計値の
+0.025mm以内、穴4aの直径Rは設計値の+
0.02mm以内、穴4aの中心間隔は設計値の±1
0′以下であった。また、温間鍛造又は熱間鍛造によっ
て半製品を加工し、この半製品の前記穴の部分を切削加
工して必要な寸法精度を確保する場合に比べ、量産性が
はるかに向上するとともに、穴4aの部分は塑性加工に
より強度及び耐摩耗性が向上した。
【0016】次に本発明方法の第二実施例を説明する
と、製品4の設計寸法と同じ寸法の図示しない鋳型(金
型)を予め準備し、鋳物用アルミニウム合金AC4Aを
720℃程度で溶解させ、この溶湯を前記鋳型内に注入
し、鋳型の周囲に冷却水を供給して2〜3分間冷却し、
鋳型内から取り出した合金塊の湯口及び湯溜まりをプレ
スでカットし、製品の設計寸法のほぼ70%程度の寸法
精度をもつ図示しない半製品を製造した。この半製品
を、前記第一実施例の場合と同様に焼鈍し、これを表面
潤滑処理後前述と同様な要領で冷間鍛造により、30%
程度形状及び寸法を矯正するとともに塑性加工し、内側
に形成されたフラッシュの部分をプレスでカットして製
品4を製造した。
【0017】前記第二実施例の要領で製品4を30個製
造したところ、穴4aの垂直壁の深さd1は設計値の±
0.09mm以下、穴4aにおける凹球面底の半径d2
は設計値の+0.035mm以内、穴4aの直径Rは設
計値の+0.04mm以内、穴4aの中心間隔は設計値
の±15′以下であった。この実施例の加工方法の他の
効果は、前記実施例の方法と同様であった。
【0018】前記各実施例では、半製品を冷間鍛造する
前に焼鈍したが、加工硬化が比較的小さい合金を使用す
る場合、例えばA6000系のアルミニウム合金を使用
する場合は半製品を焼鈍しないで冷間鍛造することがで
きる。
【0019】前記各実施例では、製品4の穴4aは丸穴
で凹球面上の内底を有しているが、本発明方法はこのよ
うな穴4aをもつアルミニウム製品の加工のみでなく、
平底の穴や錐形底の穴,多角穴などをもつアルミニウム
製品を加工する場合にも有効であり、むしろこのような
形状の穴を有する製品の方が、冷間鍛造時の加圧抵抗や
変形量が小さいのでより精密にかつより容易に加工する
ことができる。また、本発明方法はアルミニウム又はそ
の合金からなる製品に限らず、例えば銅及びその合金や
マグネシウム系その他の金属からなる精密孔付き製品の
加工にも適用することができるものである。
【0020】一般に300℃以下で鍛造する場合を温間
鍛造、300℃以上で鍛造する場合を熱間鍛造という
が、350℃より高い温度で熱間鍛造する場合は、材料
の表面を潤滑処理しても効果がなく、熱間鍛造で使用す
る金型に抜き勾配を必要とし、この抜き勾配は冷間鍛造
のときに矯正できないため、内壁に垂直な部分をもつ穴
を加工することができない。
【0021】
【発明の効果】本発明方法によれば、寸法精度は劣るが
加工度の大きい温間鍛造又は熱間鍛造若しくは鋳造によ
って半製品を加工し、加工度は小さいが高い寸法精度が
得られる冷間鍛造によって穴の寸法を矯正するとともに
塑性加工をするので、従来のように切削により穴寸法を
矯正する場合に比べ量産性がはるかに向上し、低コスト
で穴付きアルミニウム製品を提供することができるほ
か、製品の穴の部分の強度及び耐摩耗性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の実施例で使用される鍛造用金型に
材料を供給した状態の断面図である。
【図2】図1の金型において材料を加圧した状態の半裁
断面図である。
【図3】本発明方法の実施例で製造される穴を有する精
密アルミニウム製品の平面図である。
【図4】図3の矢印A−Aに沿う断面図である。
【符号の説明】
1 ダイス 11 中子 2 ノックアウトピン 20 逃げ孔 3 パンチ 4 製品 40 半製品 41 材料 42 フラッシュ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製品寸法よりやや大きな寸法の金型によ
    り150〜350℃で温間鍛造又は熱間鍛造によって半
    製品を加工する工程と、この半製品を製品寸法とほぼ同
    寸法の金型により冷間鍛造する工程とを含むことを特徴
    とする、穴を有する精密アルミニウム製品の加工方法。
  2. 【請求項2】 製品寸法とほぼ同寸法の鋳型により半製
    品を鋳造する工程と、この半製品を製品寸法とほぼ同寸
    法の金型により冷間鍛造する工程とを含むことを特徴と
    する、穴を有する精密アルミニウム製品の加工方法。
  3. 【請求項3】 半製品を冷間鍛造する前に焼鈍すること
    を特徴とする、請求項1又は2に記載の穴を有する精密
    アルミニウム製品の加工方法。
JP3147768A 1991-05-23 1991-05-23 穴を有する精密アルミニウム合金製品の穴加工方法 Expired - Lifetime JP2518980B2 (ja)

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