JPH05247575A - アルミニウム合金製自動車衝撃吸収部材 - Google Patents
アルミニウム合金製自動車衝撃吸収部材Info
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- JPH05247575A JPH05247575A JP4047349A JP4734992A JPH05247575A JP H05247575 A JPH05247575 A JP H05247575A JP 4047349 A JP4047349 A JP 4047349A JP 4734992 A JP4734992 A JP 4734992A JP H05247575 A JPH05247575 A JP H05247575A
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- Body Structure For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 曲げ強度が高く、衝撃吸収エネルギが高い軽
量のアルミニウム合金製自動車衝撃吸収部材を提供す
る。 【構成】 アルミニウム合金の押出材の外表面に70μｍ
以上の厚さの再結晶層を形成する。
量のアルミニウム合金製自動車衝撃吸収部材を提供す
る。 【構成】 アルミニウム合金の押出材の外表面に70μｍ
以上の厚さの再結晶層を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の衝撃吸収用補強
部材、例えば側面衝突保護用のドア補強用の横梁及びバ
ンパビーム等に使用されるアルミニウム合金製自動車衝
撃吸収部材に関する。
部材、例えば側面衝突保護用のドア補強用の横梁及びバ
ンパビーム等に使用されるアルミニウム合金製自動車衝
撃吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の補強部材としては、通常鋼が使
用されているが、軽量化要求に対応するため、近年では
アルミニウム合金の適用が検討されている。これらの補
強部材には、自動車の衝突の際の衝撃荷重に耐えること
と、エネルギ吸収量の高いことが要求される。
用されているが、軽量化要求に対応するため、近年では
アルミニウム合金の適用が検討されている。これらの補
強部材には、自動車の衝突の際の衝撃荷重に耐えること
と、エネルギ吸収量の高いことが要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルミニウム合金では、強度及び材料の伸びが不十分で
あるため、対荷重性能とエネルギ吸収能の双方を満足さ
せることができなかった。
アルミニウム合金では、強度及び材料の伸びが不十分で
あるため、対荷重性能とエネルギ吸収能の双方を満足さ
せることができなかった。
【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、対荷重性能、即ち曲げ強度が高く、且つエ
ネルギ吸収能が高いアルミニウム合金製自動車衝撃吸収
部材を提供することを目的とする。
のであって、対荷重性能、即ち曲げ強度が高く、且つエ
ネルギ吸収能が高いアルミニウム合金製自動車衝撃吸収
部材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金製自動車衝撃吸収部材は、アルミニウム合金の押
出材で構成され、この押出材の外表面に70μｍ以上の厚
さの再結晶層が存在することを特徴とする。
ム合金製自動車衝撃吸収部材は、アルミニウム合金の押
出材で構成され、この押出材の外表面に70μｍ以上の厚
さの再結晶層が存在することを特徴とする。
【０００６】この場合に、前記押出材としては、0.5乃
至1.7重量％のＳｉと、0.5乃至1.5重量％のＭｇとを含
有し、且つＺｒ；0.05乃至0.25重量％、Ｍｎ；0.2乃至
0.6重量％、Ｃｒ；0.05乃至0.3重量％及びＣｕ；0.1乃
至1.0重量％から選択された１種又は２種以上の元素を
含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニ
ウム合金を使用するか、又は、0.5乃至1.5重量％のＭｇ
と、4乃至7重量％のＺｎとを含有し、且つＺｒ；0.05乃
至0.25重量％、Ｖ；0.03乃至0.15重量％、Ｍｎ；0.2乃
至0.6重量％、Ｃｒ；0.05乃至0.3重量％及びＣｕ；0.05
乃至0.6重量％から選択された１種又は２種以上の元素
を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミ
ニウム合金を使用することが好ましい。
至1.7重量％のＳｉと、0.5乃至1.5重量％のＭｇとを含
有し、且つＺｒ；0.05乃至0.25重量％、Ｍｎ；0.2乃至
0.6重量％、Ｃｒ；0.05乃至0.3重量％及びＣｕ；0.1乃
至1.0重量％から選択された１種又は２種以上の元素を
含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミニ
ウム合金を使用するか、又は、0.5乃至1.5重量％のＭｇ
と、4乃至7重量％のＺｎとを含有し、且つＺｒ；0.05乃
至0.25重量％、Ｖ；0.03乃至0.15重量％、Ｍｎ；0.2乃
至0.6重量％、Ｃｒ；0.05乃至0.3重量％及びＣｕ；0.05
乃至0.6重量％から選択された１種又は２種以上の元素
を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミ
ニウム合金を使用することが好ましい。
【０００７】
【作用】本願発明者等は、上記従来技術の欠点を解消し
たアルミニウム合金を開発すべく、鋭意研究を行った結
果、補強部材をアルミニウム合金製押出材で構成し、且
つ、この押出材の外表面に70μｍ以上の厚さの再結晶層
を形成することが有効であるとの知見を得、本発明を完
成するに至った。
たアルミニウム合金を開発すべく、鋭意研究を行った結
果、補強部材をアルミニウム合金製押出材で構成し、且
つ、この押出材の外表面に70μｍ以上の厚さの再結晶層
を形成することが有効であるとの知見を得、本発明を完
成するに至った。
【０００８】アルミニウム合金押出材の組織は一般に亜
結晶粒からなる繊維状の結晶形態と、再結晶からなる結
晶形態とが混在するが、本願発明者らの実験研究によれ
ば、再結晶組織の方が繊維状組織に比して伸びが高い。
従って、曲げ荷重によって引張力が生じる押出材の表面
に再結晶層を適正厚さ（70μｍ以上）で付与すると、破
断しにくくなるという効果を奏する。その結果、この再
結晶層を設けたアルミニウム合金は衝突の際のエネルギ
吸収量が高い部材となる。
結晶粒からなる繊維状の結晶形態と、再結晶からなる結
晶形態とが混在するが、本願発明者らの実験研究によれ
ば、再結晶組織の方が繊維状組織に比して伸びが高い。
従って、曲げ荷重によって引張力が生じる押出材の表面
に再結晶層を適正厚さ（70μｍ以上）で付与すると、破
断しにくくなるという効果を奏する。その結果、この再
結晶層を設けたアルミニウム合金は衝突の際のエネルギ
吸収量が高い部材となる。
【０００９】次に、請求項２及び３に記載のアルミニウ
ム合金の各成分の添加理由及び組成限定理由について説
明する。自動車用補強部材として現在使用されている鋼
材と同等の曲げ強度を有し、前記鋼材より軽い補強部材
とするためには、アルミニウム合金の強度は一定値以上
であることが必要である。従って、この一定値以上の材
料強度を得るという観点から、アルミニウム材料の各成
分範囲が決まる。
ム合金の各成分の添加理由及び組成限定理由について説
明する。自動車用補強部材として現在使用されている鋼
材と同等の曲げ強度を有し、前記鋼材より軽い補強部材
とするためには、アルミニウム合金の強度は一定値以上
であることが必要である。従って、この一定値以上の材
料強度を得るという観点から、アルミニウム材料の各成
分範囲が決まる。
【００１０】先ず、請求項２に記載のアルミニウム合金
の成分範囲限定理由を説明する。この請求項２に記載の
ものは6000系のアルミニウム合金である。
の成分範囲限定理由を説明する。この請求項２に記載の
ものは6000系のアルミニウム合金である。
【００１１】Ｓｉ，Ｍｇ アルミニウム合金中のＳｉ及びＭｇの含有量が多くなる
と強度が向上するが、多くなり過ぎるとアルミニウム合
金の押出性が低下する。所要の強度を得るためには、Ｓ
ｉは0.5重量％以上、Ｍｇは0.5重量％以上必要である。
また、一定の押出性を維持するため、Ｓｉの上限値は1.
7重量％、Ｍｇの上限値は1.5重量％とする。
と強度が向上するが、多くなり過ぎるとアルミニウム合
金の押出性が低下する。所要の強度を得るためには、Ｓ
ｉは0.5重量％以上、Ｍｇは0.5重量％以上必要である。
また、一定の押出性を維持するため、Ｓｉの上限値は1.
7重量％、Ｍｇの上限値は1.5重量％とする。
【００１２】Ｚｒ，Ｍｎ，Ｃｒ Ｚｒ，Ｍｎ，Ｃｒはいずれも同様の作用を有する。即
ち、Ｚｒ，Ｍｎ、Ｃｒはアルミニウム合金の結晶粒を繊
維状としてその強度を高める。これらの元素の含有量が
多い場合は、押出材の全肉厚に亘って繊維状組織とな
り、表面に再結晶層が付与されず、表面の伸びが低下す
ると共に、押出性が低下する。
ち、Ｚｒ，Ｍｎ、Ｃｒはアルミニウム合金の結晶粒を繊
維状としてその強度を高める。これらの元素の含有量が
多い場合は、押出材の全肉厚に亘って繊維状組織とな
り、表面に再結晶層が付与されず、表面の伸びが低下す
ると共に、押出性が低下する。
【００１３】Ｚｒ，Ｍｎ，Ｃｒは、所要強度を得るため
に必要な量として含有量の下限値を決め、再結晶層を付
与するため、且つ押出性を維持するために、その添加量
の上限値を制限する。
に必要な量として含有量の下限値を決め、再結晶層を付
与するため、且つ押出性を維持するために、その添加量
の上限値を制限する。
【００１４】Ｚｒが0.05重量％未満では再結晶層が多く
なり過ぎ、強度が低下する。Ｚｒが0.25重量％を超える
と再結晶層の付与が十分でなく、又は押出性が悪くな
る。従って、Ｚｒの量を0.05乃至0.25重量％とする。同
様の理由から、Ｍｎの含有量を0.2乃至0.6重量％、Ｃｒ
を0.05乃至0.3重量％とする。
なり過ぎ、強度が低下する。Ｚｒが0.25重量％を超える
と再結晶層の付与が十分でなく、又は押出性が悪くな
る。従って、Ｚｒの量を0.05乃至0.25重量％とする。同
様の理由から、Ｍｎの含有量を0.2乃至0.6重量％、Ｃｒ
を0.05乃至0.3重量％とする。
【００１５】Ｃｕ Ｃｕはアルミニウム合金の強度を高める作用を有する。
しかし、Ｃｕ含有量が過剰であると、押出性及び耐食性
が劣化する。Ｃｕ量は強度を維持するため、0.1重量％
以上必要である。単独でＣｕを含有する場合は、0.3重
量％以上必要である。一方、Ｃｕ含有量が1.0重量％を
超えると、押出性及び耐食性が悪くなる。従って、Ｃｕ
含有量は0.1乃至1.0重量％とする。
しかし、Ｃｕ含有量が過剰であると、押出性及び耐食性
が劣化する。Ｃｕ量は強度を維持するため、0.1重量％
以上必要である。単独でＣｕを含有する場合は、0.3重
量％以上必要である。一方、Ｃｕ含有量が1.0重量％を
超えると、押出性及び耐食性が悪くなる。従って、Ｃｕ
含有量は0.1乃至1.0重量％とする。
【００１６】次に、請求項３に記載のアルミニウム合金
の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。
の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。
【００１７】Ｍｇ，Ｚｎ Ｍｇ，Ｚｎはアルミニウム合金の強度を維持するために
必要な元素である。Ｍｇが0.5重量％未満、Ｚｎが4重量
％未満では、所望の強度が得られない。また、Ｍｇが1.
5重量％、Ｚｎが7重量％を超えると、アルミニウム合金
の押出性が低下すると共に、伸びも低下し、所要の特性
値が得られなくなる。以上の理由から、Ｍｇ含有量は0.
5乃至1.5重量％、Ｚｎ含有量は4乃至7重量％とする。
必要な元素である。Ｍｇが0.5重量％未満、Ｚｎが4重量
％未満では、所望の強度が得られない。また、Ｍｇが1.
5重量％、Ｚｎが7重量％を超えると、アルミニウム合金
の押出性が低下すると共に、伸びも低下し、所要の特性
値が得られなくなる。以上の理由から、Ｍｇ含有量は0.
5乃至1.5重量％、Ｚｎ含有量は4乃至7重量％とする。
【００１８】Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒ Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒは、アルミニウム合金の強度を高
める。これらの元素の含有量は、前述の請求項２に記載
のアルミニウム合金におけるこれらの成分の組成限定理
由と同様の理由によって、その範囲が決まる。即ち、所
要強度を得るために必要な量として、これらの元素の含
有量の下限値を決め、再結晶層を付与するため、且つ押
出性を維持するために、その添加量の上限値を制限す
る。このため、これらの元素の含有量を下記範囲に規定
する。
める。これらの元素の含有量は、前述の請求項２に記載
のアルミニウム合金におけるこれらの成分の組成限定理
由と同様の理由によって、その範囲が決まる。即ち、所
要強度を得るために必要な量として、これらの元素の含
有量の下限値を決め、再結晶層を付与するため、且つ押
出性を維持するために、その添加量の上限値を制限す
る。このため、これらの元素の含有量を下記範囲に規定
する。
【００１９】Ｚｒ；0.05〜0.25重量％、Ｖ；0.03〜0.15
重量％、Ｍｎ；0.2〜0.6重量％、Ｃｒ；0.05〜0.3重量
％とする。
重量％、Ｍｎ；0.2〜0.6重量％、Ｃｒ；0.05〜0.3重量
％とする。
【００２０】Ｃｕ Ｃｕは、アルミニウム合金の強度と耐応力腐食割れ性を
改善するために添加される。Ｃｕ含有量が0.05重量％未
満ではその効果は少ない。一方、Ｃｕ含有量が0.6重量
％以上になると、一般耐食性と押出性が悪くなる。従っ
て、Ｃｕの含有量を0.05〜0.6重量％とする。
改善するために添加される。Ｃｕ含有量が0.05重量％未
満ではその効果は少ない。一方、Ｃｕ含有量が0.6重量
％以上になると、一般耐食性と押出性が悪くなる。従っ
て、Ｃｕの含有量を0.05〜0.6重量％とする。
【００２１】なお、請求項２に記載のアルミニウム合金
においては、必須添加元素はＭｇ、Ｓｉであり、請求項
３に記載のアルミニウム合金においては、必須添加元素
はＭｇ，Ｚｎである。これ以外の添加元素は、選択的に
添加するものである。
においては、必須添加元素はＭｇ、Ｓｉであり、請求項
３に記載のアルミニウム合金においては、必須添加元素
はＭｇ，Ｚｎである。これ以外の添加元素は、選択的に
添加するものである。
【００２２】Ｔｉ いずれの合金系においても、鋳塊組織の微細化のため
に、Ｔｉを0.005乃至0.05重量％含有させてもよい。
に、Ｔｉを0.005乃至0.05重量％含有させてもよい。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２４】下記表１及び表２に示す成分のアルミニウ
ム合金を、常法により溶製し、直径が200mmの鋳塊に鋳
造した。なお、表１は請求項２に記載のアルミニウム合
金の実施例及び比較例であり、表２は請求項３に記載の
アルミニウム合金の実施例及び比較例である。
ム合金を、常法により溶製し、直径が200mmの鋳塊に鋳
造した。なお、表１は請求項２に記載のアルミニウム合
金の実施例及び比較例であり、表２は請求項３に記載の
アルミニウム合金の実施例及び比較例である。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】そして、各鋳塊に所要の均質化処理を加え
た後、図１に示す形状の補強部材に押出した。この押出
し材を、図２に示すように、その両端部で支持しつつ、
その中央部に荷重Ｐを印加して曲げ試験を行い、その破
断時の最大荷重と破断までの変位を調べた。
た後、図１に示す形状の補強部材に押出した。この押出
し材を、図２に示すように、その両端部で支持しつつ、
その中央部に荷重Ｐを印加して曲げ試験を行い、その破
断時の最大荷重と破断までの変位を調べた。
【００２８】図３は曲げ荷重と変位の曲線の一例を示
す。エネルギ吸収量は、図３の斜線の領域の面積で示さ
れる。この曲げ試験において、押出形材が破断すると、
荷重及び変位曲線は図３の（ロ）の曲線のようになり、
荷重は急激に低下し、エネルギ吸収量が小さい。一般的
には最大荷重が高く、破断までの変位が長いものが、エ
ネルギ吸収量が多く、衝撃吸収部材として適することと
なる。この曲げ試験の結果を表１及び表２の合金に対応
させて夫々下記表３及び表４に示す。
す。エネルギ吸収量は、図３の斜線の領域の面積で示さ
れる。この曲げ試験において、押出形材が破断すると、
荷重及び変位曲線は図３の（ロ）の曲線のようになり、
荷重は急激に低下し、エネルギ吸収量が小さい。一般的
には最大荷重が高く、破断までの変位が長いものが、エ
ネルギ吸収量が多く、衝撃吸収部材として適することと
なる。この曲げ試験の結果を表１及び表２の合金に対応
させて夫々下記表３及び表４に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】但し、押出性は、高速で押出すと、割れが
発生するが、この割れが生じない範囲の最大速度でその
優劣を評価した。その基準は、◎は最大押出速度が10m
／分以上、○は最大押出速度が5〜9m／分、×は最大押
出速度が2m／分の場合である。また、曲げ最大荷重は、
この曲げ試験の条件で、800kg以上であれば、鋼材より
も軽量化することができるので、最大強度が800〜1100k
gの場合を○、1100kg以上の場合を◎で表した。更に、
破断までの変位は、350mm以上の場合を◎、350〜250mm
の場合を○、200mm以下の場合を×で表した。
発生するが、この割れが生じない範囲の最大速度でその
優劣を評価した。その基準は、◎は最大押出速度が10m
／分以上、○は最大押出速度が5〜9m／分、×は最大押
出速度が2m／分の場合である。また、曲げ最大荷重は、
この曲げ試験の条件で、800kg以上であれば、鋼材より
も軽量化することができるので、最大強度が800〜1100k
gの場合を○、1100kg以上の場合を◎で表した。更に、
破断までの変位は、350mm以上の場合を◎、350〜250mm
の場合を○、200mm以下の場合を×で表した。
【００３２】その結果、表３及び表４から明らかなよう
に、本発明の実施例の場合には、再結晶層の厚さが70μ
ｍ以上であるので、押出性が優れており、曲げ強度が高
く、破断までの変位が大きくてエネルギの吸収能が優れ
ている。これに対し、再結晶層の厚さが70μｍに達しな
いか、又は再結晶層が全く存在しない比較例の場合に
は、いずれかの特性が低く、総合評価が悪いものであっ
た。
に、本発明の実施例の場合には、再結晶層の厚さが70μ
ｍ以上であるので、押出性が優れており、曲げ強度が高
く、破断までの変位が大きくてエネルギの吸収能が優れ
ている。これに対し、再結晶層の厚さが70μｍに達しな
いか、又は再結晶層が全く存在しない比較例の場合に
は、いずれかの特性が低く、総合評価が悪いものであっ
た。
【００３３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アルミニウム合金の押出材の表面に70μｍ以上の
厚さの再結晶層を形成したので、曲げ強度が高く、エネ
ルギ吸収能が高い軽量の自動車衝撃吸収部材を得ること
ができる。
れば、アルミニウム合金の押出材の表面に70μｍ以上の
厚さの再結晶層を形成したので、曲げ強度が高く、エネ
ルギ吸収能が高い軽量の自動車衝撃吸収部材を得ること
ができる。
【図１】本発明の実施例及び比較例に係る衝撃吸収部材
の形状の一部を示す斜視図である。
の形状の一部を示す斜視図である。
【図２】曲げ試験方法を示す斜視図である。
【図３】
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウム合金の押出材で構成され、
この押出材の外表面に70μｍ以上の厚さの再結晶層が存
在することを特徴とするアルミニウム合金製自動車衝撃
吸収部材。 - 【請求項２】 前記押出材が0.5乃至1.7重量％のＳｉ
と、0.5乃至1.5重量％のＭｇとを含有し、且つＺｒ；0.
05乃至0.25重量％、Ｍｎ；0.2乃至0.6重量％、Ｃｒ；0.
05乃至0.3重量％及びＣｕ；0.1乃至1.0重量％から選択
された１種又は２種以上の元素を含有し、残部がＡｌ及
び不可避的不純物であるアルミニウム合金からなること
を特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金製自動
車衝撃吸収部材。 - 【請求項３】 前記押出材が0.5乃至1.5重量％のＭｇ
と、4乃至7重量％のＺｎとを含有し、且つＺｒ；0.05乃
至0.25重量％、Ｖ；0.03乃至0.15重量％、Ｍｎ；0.2乃
至0.6重量％、Ｃｒ；0.05乃至0.3重量％及びＣｕ；0.05
乃至0.6重量％から選択された１種又は２種以上の元素
を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるアルミ
ニウム合金からなることを特徴とする請求項１に記載の
アルミニウム合金製自動車衝撃吸収部材。 - 【請求項４】 前記押出材は、Ｔｉを0.005乃至0.05重
量％含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
か１項に記載のアルミニウム合金製自動車衝撃吸収部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4734992A JP2908929B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | アルミニウム合金製自動車衝撃吸収部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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