JPH06322467A - コンプレッサー部品用アルミニウム合金とその製造方法 - Google Patents

コンプレッサー部品用アルミニウム合金とその製造方法

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JPH06322467A
JPH06322467A JP5132988A JP13298893A JPH06322467A JP H06322467 A JPH06322467 A JP H06322467A JP 5132988 A JP5132988 A JP 5132988A JP 13298893 A JP13298893 A JP 13298893A JP H06322467 A JPH06322467 A JP H06322467A
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JP
Japan
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aluminum alloy
compressor parts
alloy
compressor
wear resistance
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JP5132988A
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English (en)
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Akira Ichinose
晃 市之瀬
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐磨耗性、冷間鍛造性、かしめ性に優れたコ
ンプレッサー部品用アルミニウム合金とその製造方法を
提供する。 【構成】 Cu2.0〜6.0wt%、Si1.0〜5.
0wt%、Mg0.5〜2.0wt%を含有し、残部Alと
不可避的不純物とからなることを特徴とするコンプレッ
サー部品用アルミニウム合金であり、熱間押出、冷間鍛
造の工程または連続鋳造圧延、引抜加工、冷間鍛造の工
程により製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空調装置のコンプレッ
サー部品であるピストン、ロッドプレート等、高い強度
と耐磨耗性、及び冷間鍛造性が要求される部品に好適な
コンプレッサー部品用アルミニウム合金とその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ルームエアコン、カーエアコン等
の空調装置のコンプレッサー部品の中で強い磨耗を受け
る部品には、鉄系の材料が使用されていた。しかし、最
近特にカーエアコンのコンプレッサー部品には、軽量化
を目的としてアルミニウム合金を用いる比率が高くなっ
てきている。このコンプレッサー部品用アルミニウム合
金としては、従来AlにSiを添加して耐磨耗性を向上
させ、さらにCuやMgを添加して、強度を向上させた
Al−Si系合金(例えばJISAC4C合金等)の鋳
物品が使用されていた。しかし、最近カーエアコンにお
いては、フロンガス規制により、より強度と耐磨耗性に
優れたコンプレッサー部品が必要とされてきており、ア
ルミニウム合金製のコンプレッサー部品としても前記鋳
物品から鍛造品に変更する必要が生じてきている。
【0003】そしてこの鍛造品としてもAl−Si系合
金(JIS4810合金、JIS4032合金等)が使
用できるがその製造方法としては、所定の合金組成の鋳
塊を鍛造加工した後、切削加工して所定の形状に仕上げ
る方法が採られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近コン
プレッサーとして、片側斜板式のコンプレッサーが増加
してきており、このコンプレッサーにおけるピストンや
ロッドプレートは、最終的にコネクティングロッドとか
しめ加工で連結される。従って、ピストンやロッドプレ
ートの材料としてはかしめ加工が可能な程度の伸びを有
することが要求される。しかるに前記従来使用されてい
るAl−Si系合金では、焼入れ、焼戻しの熱処理によ
り強度を高めた場合は伸びが不足し、かしめ加工の際に
割れが生じてしまう。また焼鈍処理を行って軟化させ、
伸びを高めると、かしめ加工は可能となるが、強度、耐
磨耗性が不足してしまい、使用中にかしめ部にゆるみが
生じるという問題がある。
【0005】このようにAl−Si系合金は、最近のコ
ンプレッサー部品用アルミニウム合金としては、強度、
耐磨耗性、かしめ性のバランスが悪く、新たなコンプレ
ッサー部品用アルミニウム合金の開発が望まれている。
また製造方法としても、従来の溶解、鋳造、鍛造、切削
という工程に代わるより効率的な製造方法の開発が望ま
れている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる状況に鑑
み、鋭意検討の結果、コンプレッサー部品に要求される
強度、耐磨耗性を有し、かつかしめ加工が可能なコンプ
レッサー部品用アルミニウム合金とその製造方法を開発
したものであり、請求項1記載の発明はCu2.0〜
6.0wt%、Si1.0〜5.0wt%、Mg0.5〜
2.0wt%を含有し、残部Alと不可避的不純物とから
なることを特徴とするコンプレッサー部品用アルミニウ
ム合金であり、請求項2記載の発明はCu2.0〜6.
0wt%、Si1.0〜5.0wt%、Mg0.5〜2.0
wt%を含有し、残部Alと不可避的不純物とからなるア
ルミニウム合金鋳塊を熱間押出した後、冷間鍛造するこ
とを特徴とするコンプレッサー部品用アルミニウム合金
の製造方法であり、請求項3記載の発明は、Cu2.0
〜6.0wt%、Si1.0〜5.0wt%、Mg0.5〜
2.0wt%を含有し、残部Alと不可避的不純物とから
なるアルミニウム合金溶湯を連続鋳造圧延した後、引抜
加工を施してコイル状に巻き取った後、冷間鍛造するこ
とを特徴とするコンプレッサー部品用アルミニウム合金
の製造方法である。
【0007】
【作用】先ず本発明コンプレッサー部品用アルミニウム
合金の合金組成を上記のように限定した理由について説
明する。CuはAl中に固溶するとともに、CuAl2
化合物を生成し、このCuAl2 化合物の析出によっ
て、マトリックスに強度を付与し、かつ耐磨耗性を向上
させる効果を有する。その含有量が2.0wt%未満では
この効果が十分でなく、6.0wt%を超えると加工性が
悪くなるため、製造する際の圧延性、押出性或いは冷間
鍛造性が低下し、またかしめ性も劣化する。
【0008】SiはAlと不可避的不純物であるFe、
Cr、Zrのうち少なくとも1つと共存することによ
り、Al−Fe−Si系金属間化合物(α相)等を生成
し、この金属間化合物がマトリックス中に分散して、耐
磨耗性を向上させる効果がある。その含有量が1.0wt
%未満ではこの効果が十分でなく、5.0wt%を超える
と冷間鍛造性、かしめ性が劣化する。
【0009】Mgはマトリックス中に固溶して強度を付
与するとともに、Cuと共存して合金に時効硬化性を与
え強度、耐磨耗性を向上させる効果がある。その含有量
が0.5wt%未満ではこの効果が十分でなく、2.0wt
%を超えるとCuと同様に圧延性、押出性或いは冷間鍛
造性が低下し、またかしめ性も劣化する。
【0010】次に本発明の製造方法について説明する。
第一の製造方法は、上記所定の合金組成を有するAl合
金鋳塊を、熱間押出した後、冷間鍛造することを特徴と
するものである。この製造方法によれば、熱間押出の
際、押出材の断面形状をコンプレッサー部品の投影形状
にできるだけ近似させることにより、後工程である冷間
鍛造を、従来のように鋳塊から直接鍛造するよりも遙に
効率的に行うことができる。この製造方法は、Al合金
鋳塊を上記合金組成とすることにより、Al−Si系合
金では問題となっていた熱間押出の際の割れ、冷間鍛造
やかしめ時の割れを防止できるため、採用できたもので
ある。
【0011】第二の製造方法は、上記所定の合金組成を
有するAl合金溶湯を、連続鋳造圧延した後、引抜加工
を施してコイル状に巻き取った後、冷間鍛造することを
特徴とするものである。この製造方法によっても、連続
鋳造圧延の際、圧延材の断面形状をコンプレッサー部品
の投影形状にできるだけ近似させることにより、後工程
の冷間鍛造を従来より遙に効率的に行うことができる。
また、連続鋳造圧延・引抜の工程で、素材をコイル化す
ることで、著しく生産性を向上させることができる。こ
の製造方法も、Al合金溶湯を上記合金組成とすること
により、Al−Si系合金では問題となっていた連続鋳
造圧延時の鋳塊割れ、引抜加工時の割れを防止できるた
めに、採用できたものである。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
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を
水冷鋳造により、219mmφの鋳塊に鋳造し、470
℃で12時間の均質化処理を施した後、450℃に再加
熱し、熱間押出して30mmφの棒材とした。この棒材
から焼鈍処理したO材と、溶体化・焼入れ処理した後、
人工時効処理したT6材を得て試料とした。尚、熱処理
条件は標準条件で行った。T6材については、引張試験
を行って引張強さ、耐力、伸びを測定し、また大越式磨
耗試験機で比磨耗量を求め、耐磨耗性を評価した。耐磨
耗性の評価基準は、大越式耐磨耗試験による乾式と湿式
で得られる比磨耗量を材料間相対比較で評価した。O材
については、据込試験による加工限界から冷間鍛造性を
評価し、またピストン形状のものを球でかしめて割れの
発生しやすさからかしめ性を評価した。冷間鍛造性の評
価基準は、据込率による加工限界を指標として60%以
上加工可能のものを良好とし、60%未満の材料を悪い
とした。またかしめ性の評価基準は、ピストンに鉄球を
挿入し、かしめ加工を施してその割れ易さで評価した。
表2にこれらの結果を示す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】表2から明らかなように、本発明例No. 1
〜3は耐磨耗性、冷間鍛造性、かしめ性のいずれも良好
である。これに対し、従来例No. 4(JIS 4810
相当)は、冷間鍛造性、かしめ性は良好であるが、強度
が不足のために耐磨耗性が悪い。また従来例No. 5、6
(JIS 4032相当)は、強度は本発明例と同等
で、耐磨耗性は良好であるが、伸びが小さく冷間鍛造
性、かしめ性が悪い。
【0016】(実施例2)表1に示す合金組成のアルミ
ニウム合金溶湯を、プロペルチ方式の連続鋳造機により
断面積約1500mm2 の鋳塊を作製し、熱間圧延温度
400℃前後で、4段圧延により32mmφとし、引き
続いて冷間引抜加工により30mmφの棒材とした。こ
の棒材に実施例1と同様な熱処理を施して0材とT6材
の試料を得た。これらの試料について実施例1と同様な
試験を行って、機械的性質の測定と、耐磨耗性、冷間鍛
造性、かしめ性の評価をした。それらの結果を表3に示
す。
【0017】
【表3】
【0018】表3から明らかなように、本発明例No. 1
1〜13は耐磨耗性、冷間鍛造性、かしめ性のいずれも
良好である。これに対し、従来例No. 14(JIS 4
810相当)は、冷間鍛造性、かしめ性は良好である
が、強度が不足のために耐磨耗性が悪い。また従来例N
o. 15、16(JIS 4032相当)は、強度は本
発明例と同等で、耐磨耗性は良好であるが、伸びが小さ
く冷間鍛造性、かしめ性が悪い。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば耐磨
耗性、冷間鍛造性、かしめ性のいずれにも優れたコンプ
レッサー部品用アルミニウム合金が得られるもので、工
業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cu2.0〜6.0wt%、Si1.0〜
    5.0wt%、Mg0.5〜2.0wt%を含有し、残部A
    lと不可避的不純物とからなることを特徴とするコンプ
    レッサー部品用アルミニウム合金。
  2. 【請求項2】 Cu2.0〜6.0wt%、Si1.0〜
    5.0wt%、Mg0.5〜2.0wt%を含有し、残部A
    lと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金鋳塊を
    熱間押出した後、冷間鍛造することを特徴とするコンプ
    レッサー部品用アルミニウム合金の製造方法。
  3. 【請求項3】 Cu2.0〜6.0wt%、Si1.0〜
    5.0wt%、Mg0.5〜2.0wt%を含有し、残部A
    lと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金溶湯を
    連続鋳造圧延した後、引抜加工を施してコイル状に巻き
    取った後、冷間鍛造することを特徴とするコンプレッサ
    ー部品用アルミニウム合金の製造方法。
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