JPH083139B2 - 厚肉・複雑形状の熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法 - Google Patents
厚肉・複雑形状の熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法Info
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- JPH083139B2 JPH083139B2 JP2318965A JP31896590A JPH083139B2 JP H083139 B2 JPH083139 B2 JP H083139B2 JP 2318965 A JP2318965 A JP 2318965A JP 31896590 A JP31896590 A JP 31896590A JP H083139 B2 JPH083139 B2 JP H083139B2
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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、熱処理型アルミニウム合金を素材として、
突出部、陥入部および／または貫通孔部を含む特定形状
部を有する厚肉・複雑形状の軽合金部材を製造するのに
適用される熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法に
関する。
突出部、陥入部および／または貫通孔部を含む特定形状
部を有する厚肉・複雑形状の軽合金部材を製造するのに
適用される熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法に
関する。
［従来技術］ 熱処理型アルミニウム合金としては、例えば昭和58年
４月25日に丸善株式会社が発行した「増補版 航空宇宙
工学便覧」の第514頁に記載されているように、Al−Cu
−Mg系（JIS 2000系）,Al−Mg−Si系（JIS 6000系）,
Al−Zn−Mg系（JIS 7000系）などがある。
４月25日に丸善株式会社が発行した「増補版 航空宇宙
工学便覧」の第514頁に記載されているように、Al−Cu
−Mg系（JIS 2000系）,Al−Mg−Si系（JIS 6000系）,
Al−Zn−Mg系（JIS 7000系）などがある。
従来、複雑な形状を有する熱処理型アルミニウム合金
部材を製造するに際しては、上記熱処理型アルミニウム
合金からなる鋳造材を鍛造加工により矩形状の中間素材
に成形し、次いで前記矩形状の中間素材に対して溶体化
処理を施し、続いて前記溶体化処理後の残留応力を除去
するために、前記矩形状の中間素材に対して、一方向、
例えば厚さ方向の冷間圧縮を行った後、時効処理を施
し、さらに前記時効処理後の中間素材に対し切削加工を
行うことによって、突出部や陥入部あるいは貫通孔部な
どの特定形状部を有する複雑な形状のアルミニウム合金
部材を得ている。
部材を製造するに際しては、上記熱処理型アルミニウム
合金からなる鋳造材を鍛造加工により矩形状の中間素材
に成形し、次いで前記矩形状の中間素材に対して溶体化
処理を施し、続いて前記溶体化処理後の残留応力を除去
するために、前記矩形状の中間素材に対して、一方向、
例えば厚さ方向の冷間圧縮を行った後、時効処理を施
し、さらに前記時効処理後の中間素材に対し切削加工を
行うことによって、突出部や陥入部あるいは貫通孔部な
どの特定形状部を有する複雑な形状のアルミニウム合金
部材を得ている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の熱処理型アルミニウ
ム合金部材の製造方法にあっては、鍛造加工によって成
形する矩形状の中間素材は、後に切削除去される陥入部
や余肉部分をも含んだ厚肉ブロック状に成形されてお
り、この状態で溶体化処理されるため、溶体化処理時に
おいて矩形状中間素材の厚さがかなり大きくなってお
り、溶体化処理の効果が十分でなく、高強度、高靭性の
ものを得ることが困難である。また、本合金は溶体化処
理時に発生する残留応力を十分除去しておかなければ、
切削加工時に歪や割れが発生するだけでなく、潮風や海
水にさらされると応力腐食割れを助長することになる。
そこで従来は矩形状の中間素材に対し溶体化処理後に一
軸の冷間圧縮を施こすことにより、残留応力を除去して
いた。しかしながら、先に述べたように、このような方
法では、例えば7075合金の場合、100mm程度の肉厚にな
ると十分な強度・靭性が確保できなくなるため、また、
一軸のみの圧縮では十分な残留応力除去が難しいため、
新たな方法を開発する必要がある。その一つとして、突
出部や陥入部あるいは貫通孔部などの特定形状部を有す
る中間素材あるいは最終仕上材を溶体化し、圧縮の代り
に−196℃の液体窒素中に浸漬し、引き続き蒸気加熱に
より、板厚表層および内部で溶体化冷却とは逆の熱サイ
クルを与える“アップヒルクェンチ法”が開発された。
しかし、この方法では冷媒の費用が必要になるのみなら
ず、形状に合せた蒸気ノズル配置が必要など設備が極め
て複雑になるため制御が容易でなく、さらに残留応力除
去効果も十分とは言えないことから、ほとんど普及する
には至っていない。
ム合金部材の製造方法にあっては、鍛造加工によって成
形する矩形状の中間素材は、後に切削除去される陥入部
や余肉部分をも含んだ厚肉ブロック状に成形されてお
り、この状態で溶体化処理されるため、溶体化処理時に
おいて矩形状中間素材の厚さがかなり大きくなってお
り、溶体化処理の効果が十分でなく、高強度、高靭性の
ものを得ることが困難である。また、本合金は溶体化処
理時に発生する残留応力を十分除去しておかなければ、
切削加工時に歪や割れが発生するだけでなく、潮風や海
水にさらされると応力腐食割れを助長することになる。
そこで従来は矩形状の中間素材に対し溶体化処理後に一
軸の冷間圧縮を施こすことにより、残留応力を除去して
いた。しかしながら、先に述べたように、このような方
法では、例えば7075合金の場合、100mm程度の肉厚にな
ると十分な強度・靭性が確保できなくなるため、また、
一軸のみの圧縮では十分な残留応力除去が難しいため、
新たな方法を開発する必要がある。その一つとして、突
出部や陥入部あるいは貫通孔部などの特定形状部を有す
る中間素材あるいは最終仕上材を溶体化し、圧縮の代り
に−196℃の液体窒素中に浸漬し、引き続き蒸気加熱に
より、板厚表層および内部で溶体化冷却とは逆の熱サイ
クルを与える“アップヒルクェンチ法”が開発された。
しかし、この方法では冷媒の費用が必要になるのみなら
ず、形状に合せた蒸気ノズル配置が必要など設備が極め
て複雑になるため制御が容易でなく、さらに残留応力除
去効果も十分とは言えないことから、ほとんど普及する
には至っていない。
そこで、本願発明者等は先に、特願平１−179724にお
いて、熱処理型アルミニウム合金よりなる鋳造材から突
出部や陥入部あるいは貫通孔部などの特定形状部を有す
る中間素材を形成し、この中間素材に対して溶体化処理
を施した後、当該溶体化処理後の中間素材に対して圧縮
歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を一方向に行い、さらに
圧縮歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を前記一方向に対し
直交する他の方向に行う少なくとも２軸方向の冷間圧縮
を行い、その後時効処理を施すことを特徴とする熱処理
型アルミニウム合金部材の製造方法を提案した。この方
法によれば十分な強度・靭性が確保でき、また、十分に
残留応力を除去することができる。しかし、さらに検討
を重ねた結果、部分的に薄肉部が存在する場合は、上記
方法では圧縮時に座屈や割れが生じる可能性があること
が判明した。
いて、熱処理型アルミニウム合金よりなる鋳造材から突
出部や陥入部あるいは貫通孔部などの特定形状部を有す
る中間素材を形成し、この中間素材に対して溶体化処理
を施した後、当該溶体化処理後の中間素材に対して圧縮
歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を一方向に行い、さらに
圧縮歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を前記一方向に対し
直交する他の方向に行う少なくとも２軸方向の冷間圧縮
を行い、その後時効処理を施すことを特徴とする熱処理
型アルミニウム合金部材の製造方法を提案した。この方
法によれば十分な強度・靭性が確保でき、また、十分に
残留応力を除去することができる。しかし、さらに検討
を重ねた結果、部分的に薄肉部が存在する場合は、上記
方法では圧縮時に座屈や割れが生じる可能性があること
が判明した。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
って、溶体化処理による熱処理効果を高めると共に、溶
体化処理によって発生する残留応力の除去効果を十分な
ものとすることによって、強度および靭性を割れや座屈
を生じさせることなく改善することができる熱処理型ア
ルミニウム合金部材の製造方法を提供することを目的と
する。
って、溶体化処理による熱処理効果を高めると共に、溶
体化処理によって発生する残留応力の除去効果を十分な
ものとすることによって、強度および靭性を割れや座屈
を生じさせることなく改善することができる熱処理型ア
ルミニウム合金部材の製造方法を提供することを目的と
する。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る厚肉・複雑形状の熱処理型アルミニウム
合金部材の製造方法は、熱処理型アルミニウム合金より
なる鋳造材に対し、塑性加工と切削加工を行うことによ
って、または塑性加工のみを行うことによって、突出
部、陥入部および／または貫通孔部を含む特定形状部を
有する中間素材を形成し、次いで前記中間素材に対して
溶体化処理を施し、その後当該溶体化処理後の中間素材
の変形抵抗の70％以上200％以下の変形抵抗を有する金
属製ダミーブロックをその陥入部および貫通孔部に挿入
したうえで、当該中間素材に対して、圧縮歪が1.5〜5.0
％となる冷間圧縮を一方向に行うと共に圧縮歪が1.5〜
5.0％となる冷間圧縮を前記一方向に対し直交する他の
方向に行う少なくとも２軸方向の冷間圧縮を行い、その
後時効処理を施すことを特徴とする。
合金部材の製造方法は、熱処理型アルミニウム合金より
なる鋳造材に対し、塑性加工と切削加工を行うことによ
って、または塑性加工のみを行うことによって、突出
部、陥入部および／または貫通孔部を含む特定形状部を
有する中間素材を形成し、次いで前記中間素材に対して
溶体化処理を施し、その後当該溶体化処理後の中間素材
の変形抵抗の70％以上200％以下の変形抵抗を有する金
属製ダミーブロックをその陥入部および貫通孔部に挿入
したうえで、当該中間素材に対して、圧縮歪が1.5〜5.0
％となる冷間圧縮を一方向に行うと共に圧縮歪が1.5〜
5.0％となる冷間圧縮を前記一方向に対し直交する他の
方向に行う少なくとも２軸方向の冷間圧縮を行い、その
後時効処理を施すことを特徴とする。
以下、本発明に係る熱処理型アルミニウム合金部材の
製造方法について詳細に説明する。
製造方法について詳細に説明する。
本発明において適用される熱処理型アルミニウム合金
としては、前述のように例えば、JIS2014,2017,2024に
代表される2000系、6061に代表される6000系、7N01,707
5に代表される7000系等があるが、これらJISに制定され
たものだけに限定されないことはいうまでもなく、Fe,S
n,V,Cr,Mo等の元素を適宜添加し、または上記合金のこ
れら添加元素の量を増減したものが用いられる。
としては、前述のように例えば、JIS2014,2017,2024に
代表される2000系、6061に代表される6000系、7N01,707
5に代表される7000系等があるが、これらJISに制定され
たものだけに限定されないことはいうまでもなく、Fe,S
n,V,Cr,Mo等の元素を適宜添加し、または上記合金のこ
れら添加元素の量を増減したものが用いられる。
このような熱処理型アルミニウム合金を素材とするア
ルミニウム部材を本発明に基いて製造するに際しては、
まず、前記熱処理型アルミニウム合金よりなる鋳造部材
に対し、鍛造加工などの塑性加工を行うことにより、ま
たはこのような塑性加工と切削加工とを併用することに
より、第１図に例示するような中間素材１を成形する。
この中間素材１は、４ヶ所の突出部2a、１ヶ所の陥入部
2bおよび２ヶ所の貫通孔部2cを特定形状部２として有す
る厚肉で複雑な形状をなすものである。なお、ここで特
定形状部とは突出部、陥入部及び貫通孔部に代表される
加工部分を示すものであるが、必ずしもこれらに限定さ
れるものではなく他の形状部分を含んでいてもよい。ま
た、このような特定形状部として突出部、陥入部および
貫通孔部が全て存在する必要はなく、陥入部または貫通
孔部のみが存在するものであってもよい。
ルミニウム部材を本発明に基いて製造するに際しては、
まず、前記熱処理型アルミニウム合金よりなる鋳造部材
に対し、鍛造加工などの塑性加工を行うことにより、ま
たはこのような塑性加工と切削加工とを併用することに
より、第１図に例示するような中間素材１を成形する。
この中間素材１は、４ヶ所の突出部2a、１ヶ所の陥入部
2bおよび２ヶ所の貫通孔部2cを特定形状部２として有す
る厚肉で複雑な形状をなすものである。なお、ここで特
定形状部とは突出部、陥入部及び貫通孔部に代表される
加工部分を示すものであるが、必ずしもこれらに限定さ
れるものではなく他の形状部分を含んでいてもよい。ま
た、このような特定形状部として突出部、陥入部および
貫通孔部が全て存在する必要はなく、陥入部または貫通
孔部のみが存在するものであってもよい。
次に、上述の中間素材１に対して溶体化処理を施す。
この溶体化処理は、例えば2024−T62材においては490〜
500℃に加熱して溶体化した後水冷する条件、6061−T62
材においては515〜550℃に加熱して溶体化した後水冷す
る条件、7075−T62材においては460〜500℃に加熱して
溶体化した後水冷する条件で行う。
この溶体化処理は、例えば2024−T62材においては490〜
500℃に加熱して溶体化した後水冷する条件、6061−T62
材においては515〜550℃に加熱して溶体化した後水冷す
る条件、7075−T62材においては460〜500℃に加熱して
溶体化した後水冷する条件で行う。
次に、溶体化処理後の中間素材１の陥入部および貫通
孔部に、その変形抵抗の70％以上200％以下の変形抵抗
を有する金属製ダミーブロックを挿入したうえで、溶体
化処理による残留応力を除去するために、所定条件で少
なくとも２軸方向の冷間圧縮を行う。この冷間圧縮は、
少なくとも、圧縮歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を一方
向に行い、次いで圧縮歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を
前記一方向に対し直交する他の方向に行うものであり、
この場合の２軸方向としては、例えば第１図に示すよう
なＺ方向およびＹ方向を選択することができる。なお、
冷間圧縮の際の順序および方向は特に限定されず、互い
に直交する３軸のうち、加工しやすい少なくとも２軸方
向を選択すればよく、さらには要すれば３回以上繰り返
し行ってもよい。
孔部に、その変形抵抗の70％以上200％以下の変形抵抗
を有する金属製ダミーブロックを挿入したうえで、溶体
化処理による残留応力を除去するために、所定条件で少
なくとも２軸方向の冷間圧縮を行う。この冷間圧縮は、
少なくとも、圧縮歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を一方
向に行い、次いで圧縮歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を
前記一方向に対し直交する他の方向に行うものであり、
この場合の２軸方向としては、例えば第１図に示すよう
なＺ方向およびＹ方向を選択することができる。なお、
冷間圧縮の際の順序および方向は特に限定されず、互い
に直交する３軸のうち、加工しやすい少なくとも２軸方
向を選択すればよく、さらには要すれば３回以上繰り返
し行ってもよい。
本発明において、溶体化処理後の中間素材１に対して
少なくとも２軸方向に冷間圧縮するのは、当該中間素材
１の形状が複雑であるため１軸方向のみでは冷間圧縮に
よる残留応力の除去効果が期待できない領域があること
によるものである。２軸方向に冷間圧縮したときに残留
応力が減少することについて第６図，第７図および第８
図により説明する。
少なくとも２軸方向に冷間圧縮するのは、当該中間素材
１の形状が複雑であるため１軸方向のみでは冷間圧縮に
よる残留応力の除去効果が期待できない領域があること
によるものである。２軸方向に冷間圧縮したときに残留
応力が減少することについて第６図，第７図および第８
図により説明する。
第６図は板厚40mmの無限平板20を部分的に示すもので
あって、圧縮方向をＺ、板厚方向をＹ、これら二方向に
対し相互に直交する板面方向をＸとして示している。
あって、圧縮方向をＺ、板厚方向をＹ、これら二方向に
対し相互に直交する板面方向をＸとして示している。
第７図は第６図に示した平板20に対し、470℃に加熱
したあと20℃の水中に水焼入れする溶体化処理を施した
のち、Ｚ方向に圧縮した時（外力負荷状態の時）の圧縮
歪に対する内部応力の変化を熱応力解析によって計算し
た結果を示すものであり、圧縮方向（Ｚ方向）の内部応
力をσｚ、板厚方向（Ｙ方向）の内部応力をσｙ、板面
方向（Ｘ方向）の内部応力をσｘで示してある。
したあと20℃の水中に水焼入れする溶体化処理を施した
のち、Ｚ方向に圧縮した時（外力負荷状態の時）の圧縮
歪に対する内部応力の変化を熱応力解析によって計算し
た結果を示すものであり、圧縮方向（Ｚ方向）の内部応
力をσｚ、板厚方向（Ｙ方向）の内部応力をσｙ、板面
方向（Ｘ方向）の内部応力をσｘで示してある。
第７図より明らかなように、Ｚ方向の内部応力σ
ｚは、圧縮歪が1.5％以上で表面および中心とも同じよ
うな応力レベルとなり、Ｙ方向の内部応力σｙおよびＸ
方向の内部応力σｘは、圧縮歪が1.5％以上で０に収束
する。なお、この解析結果は、板厚40mmの無限平板20を
対象としたものであるので、溶体化処理後においてもＹ
方向の内部応力σｙは０となっているが実際の有限（所
定）寸法を有する平板の場合には溶体化処理後において
Ｙ方向にも内部応力σｙが存在する。従って、圧縮方向
（Ｚ方向）と直交する板厚方向（Ｙ方向）および板面方
向（Ｘ方向）の応力分布は圧縮歪が1.5％以上で０に収
束するものとなっていることから、このＺ方向からの冷
間圧縮後板厚方向（Ｙ方向）または／および板面方向
（Ｘ方向）より冷間圧縮する２軸方向以上の冷間圧縮を
行うことによって内部応力（σz,σy,σｘ）は圧縮歪が
1.5％以上で０に向けて収束することとなる。逆に言え
ば１軸のみの圧縮では内部応力（σz,σy,σｘ）をすべ
てゼロに近づけることは難しいことになる。
ｚは、圧縮歪が1.5％以上で表面および中心とも同じよ
うな応力レベルとなり、Ｙ方向の内部応力σｙおよびＸ
方向の内部応力σｘは、圧縮歪が1.5％以上で０に収束
する。なお、この解析結果は、板厚40mmの無限平板20を
対象としたものであるので、溶体化処理後においてもＹ
方向の内部応力σｙは０となっているが実際の有限（所
定）寸法を有する平板の場合には溶体化処理後において
Ｙ方向にも内部応力σｙが存在する。従って、圧縮方向
（Ｚ方向）と直交する板厚方向（Ｙ方向）および板面方
向（Ｘ方向）の応力分布は圧縮歪が1.5％以上で０に収
束するものとなっていることから、このＺ方向からの冷
間圧縮後板厚方向（Ｙ方向）または／および板面方向
（Ｘ方向）より冷間圧縮する２軸方向以上の冷間圧縮を
行うことによって内部応力（σz,σy,σｘ）は圧縮歪が
1.5％以上で０に向けて収束することとなる。逆に言え
ば１軸のみの圧縮では内部応力（σz,σy,σｘ）をすべ
てゼロに近づけることは難しいことになる。
第８図は第７図のＺ方向に冷間圧縮を行った際の圧縮
歪による内部応力の変化を示す状態からＺ方向の冷間圧
縮力を解放した後の残留応力分布を示すものである。冷
間圧縮力を解放した状態が最終の残留応力状態となり、
例えば圧縮歪が2.0％の冷間圧縮を行った場合には、第
８図に示すように残留応力は著しく小さなものとなる。
歪による内部応力の変化を示す状態からＺ方向の冷間圧
縮力を解放した後の残留応力分布を示すものである。冷
間圧縮力を解放した状態が最終の残留応力状態となり、
例えば圧縮歪が2.0％の冷間圧縮を行った場合には、第
８図に示すように残留応力は著しく小さなものとなる。
以上のように、本発明においては、冷間圧縮を行う際
の圧縮歪は前述したように内部応力が０に向かって収束
することが可能となる1.5％以上に規定する。しかし、
圧縮歪が大きすぎると中間素材１に対する負荷が過大な
ものとなるので、5.0％以下に規定する。
の圧縮歪は前述したように内部応力が０に向かって収束
することが可能となる1.5％以上に規定する。しかし、
圧縮歪が大きすぎると中間素材１に対する負荷が過大な
ものとなるので、5.0％以下に規定する。
また、ダミーブロックについては、その変形抵抗が溶
体化処理後の中間素材に対して70％より小さいとダミー
ブロックが容易に変形し座屈や割れを防ぐための拘束体
としての用を無さず、逆に200％より大きいとダミーブ
ロックが変形せず中間素材の圧縮変形がダミーブロック
と接している部分では進行しないため残留応力除去が達
成できない。また、中間素材と同様に変形するものとし
ては金属が望ましい。よって、ダミーブロックを金属製
とし、その変形抵抗を中間素材の変形抵抗の70％以上20
0％以下に規定した。なお、ダミーブロックの挿入に際
してはMoS2等の潤滑材を塗布することにより、かじり等
を防止し変形をスムーズに進行させることが望ましい。
また、ダミーブロックの形状は0.3mm以下のクリアラン
スを考慮したほぼ中間素材の陥入部および貫通孔部と同
じ寸法・形状とする。なお、ダミーブロックは、特定形
状部として陥入部および貫通孔部を有する場合にはこれ
らの両方に挿入する。
体化処理後の中間素材に対して70％より小さいとダミー
ブロックが容易に変形し座屈や割れを防ぐための拘束体
としての用を無さず、逆に200％より大きいとダミーブ
ロックが変形せず中間素材の圧縮変形がダミーブロック
と接している部分では進行しないため残留応力除去が達
成できない。また、中間素材と同様に変形するものとし
ては金属が望ましい。よって、ダミーブロックを金属製
とし、その変形抵抗を中間素材の変形抵抗の70％以上20
0％以下に規定した。なお、ダミーブロックの挿入に際
してはMoS2等の潤滑材を塗布することにより、かじり等
を防止し変形をスムーズに進行させることが望ましい。
また、ダミーブロックの形状は0.3mm以下のクリアラン
スを考慮したほぼ中間素材の陥入部および貫通孔部と同
じ寸法・形状とする。なお、ダミーブロックは、特定形
状部として陥入部および貫通孔部を有する場合にはこれ
らの両方に挿入する。
次いで、冷間圧縮を行った中間素材１に対して時効処
理を施し、その後、必要に応じて前記中間素材１の表面
に切削加工や研磨加工などの仕上げ加工を施すことによ
って所定の寸法に仕上げ、突出部2a、陥入部2b、および
貫通孔部2cなどの特定形状部２を有する熱処理型アルミ
ニウム合金部材を得る。なお、前記時効処理は、例え
ば、2024〜T62材においては185〜195℃で約９時間、606
1−T62材においては155〜165℃で約18時間、7075−T62
材においては115〜125℃で約24時間以上の条件で行うよ
うにすることができる。
理を施し、その後、必要に応じて前記中間素材１の表面
に切削加工や研磨加工などの仕上げ加工を施すことによ
って所定の寸法に仕上げ、突出部2a、陥入部2b、および
貫通孔部2cなどの特定形状部２を有する熱処理型アルミ
ニウム合金部材を得る。なお、前記時効処理は、例え
ば、2024〜T62材においては185〜195℃で約９時間、606
1−T62材においては155〜165℃で約18時間、7075−T62
材においては115〜125℃で約24時間以上の条件で行うよ
うにすることができる。
なお、参考までに前述した“アップヒルクェンチ法”
と圧縮法による残留応力除去の程度第９図に示す。焼入
れ後肉厚中心と表層での応力差がいずれも50kg f/mm2あ
ったのに対し、時効後はアップヒルクェンチを施したも
のでは15kg f/mm2、圧縮を施したものでは5kg f/mm2と
なり、圧縮法の方が残留応力除去法として優っているこ
とがわかる。
と圧縮法による残留応力除去の程度第９図に示す。焼入
れ後肉厚中心と表層での応力差がいずれも50kg f/mm2あ
ったのに対し、時効後はアップヒルクェンチを施したも
のでは15kg f/mm2、圧縮を施したものでは5kg f/mm2と
なり、圧縮法の方が残留応力除去法として優っているこ
とがわかる。
［作用］ 本発明においては、溶体化処理前に、鋳造材に対し、
鍛造加工などの塑性加工を行うことによって、あるいは
鍛造加工などの塑性加工と切削加工とを併用することに
よって、鋳造材を突出部、陥入部および／または貫通孔
部を含む特定形状部を有する最終製品形状に近似した中
間素材に成形し、次いで中間素材に対して溶体化処理を
施すので、溶体化処理時には中間素材の肉厚が薄くなっ
ていて溶体化処理による熱処理効果が十分となる。ま
た、溶体化処理後、冷間圧縮を少なくとも直交する２軸
方向で行うようにしているので、１軸方向のみでは冷間
圧縮による残留応力除去効果が期待できない領域にも冷
間圧縮が施され、しかも所定範囲の変形抵抗を有するダ
ミーブロックの存在により、陥入部など本来的には圧縮
応力が作用しない部分にも有効に圧縮応力を作用させる
ことができるので、溶体化処理により発生する残留応力
を極めて効率的に除去することができ、しかもその除去
効果が十分なものとなる。このため、高強度および高靭
性を備えた熱処理型アルミニウム合金部材を得ることが
できる。また、圧縮時、中間素材の陥入部および貫通孔
部に特定範囲の変形抵抗を有するダミーブロックを挿入
するため、薄肉部でも座屈や割れが生じない。
鍛造加工などの塑性加工を行うことによって、あるいは
鍛造加工などの塑性加工と切削加工とを併用することに
よって、鋳造材を突出部、陥入部および／または貫通孔
部を含む特定形状部を有する最終製品形状に近似した中
間素材に成形し、次いで中間素材に対して溶体化処理を
施すので、溶体化処理時には中間素材の肉厚が薄くなっ
ていて溶体化処理による熱処理効果が十分となる。ま
た、溶体化処理後、冷間圧縮を少なくとも直交する２軸
方向で行うようにしているので、１軸方向のみでは冷間
圧縮による残留応力除去効果が期待できない領域にも冷
間圧縮が施され、しかも所定範囲の変形抵抗を有するダ
ミーブロックの存在により、陥入部など本来的には圧縮
応力が作用しない部分にも有効に圧縮応力を作用させる
ことができるので、溶体化処理により発生する残留応力
を極めて効率的に除去することができ、しかもその除去
効果が十分なものとなる。このため、高強度および高靭
性を備えた熱処理型アルミニウム合金部材を得ることが
できる。また、圧縮時、中間素材の陥入部および貫通孔
部に特定範囲の変形抵抗を有するダミーブロックを挿入
するため、薄肉部でも座屈や割れが生じない。
［実施例］ 熱処理型アルミニウム合金であるJIS7075材からなる
鋳造材に対して、塑性加工として鍛造加工を行うことに
より、第２図に示すように、３ヶ所の陥入部4a,4b,4cお
よび１ヶ所の貫通孔部4dを特定形状部４として備えた、
長さL2＝680mm、幅W2＝660mm、高さH2＝285mmの中間素
材３を作成した。
鋳造材に対して、塑性加工として鍛造加工を行うことに
より、第２図に示すように、３ヶ所の陥入部4a,4b,4cお
よび１ヶ所の貫通孔部4dを特定形状部４として備えた、
長さL2＝680mm、幅W2＝660mm、高さH2＝285mmの中間素
材３を作成した。
次いで前記中間素材３に対し、第３図に示すように、
468℃に加熱して６時間保持した後水冷する条件の溶体
化処理を施した。
468℃に加熱して６時間保持した後水冷する条件の溶体
化処理を施した。
続いて、クリアランス0.3mm以下の変形抵抗が種々異
なるダミーブロックを陥入部および貫通孔部にMoS2を塗
布した状態で挿入したうえで、前記溶体化処理後の中間
素材３の残留応力を除去するために、溶体化後の中間素
材に対し２軸方向の冷間圧縮を行った。なお、比較のた
めにダミーブロックを挿入しないものについても冷間圧
縮を行い、また１軸方向の冷間圧縮についても試験し
た。この際の種々の試験条件を第１表に示す。第１表中
試験番号１〜３はこの発明の範囲内の実施例であり、試
験番号４〜９はその範囲から外れる比較例である。なお
試験番号４について後述するように特定形状部を形成し
ない中間素材を用い、後の加工で特定形状部を形成する
従来の方法を用いたものである。
なるダミーブロックを陥入部および貫通孔部にMoS2を塗
布した状態で挿入したうえで、前記溶体化処理後の中間
素材３の残留応力を除去するために、溶体化後の中間素
材に対し２軸方向の冷間圧縮を行った。なお、比較のた
めにダミーブロックを挿入しないものについても冷間圧
縮を行い、また１軸方向の冷間圧縮についても試験し
た。この際の種々の試験条件を第１表に示す。第１表中
試験番号１〜３はこの発明の範囲内の実施例であり、試
験番号４〜９はその範囲から外れる比較例である。なお
試験番号４について後述するように特定形状部を形成し
ない中間素材を用い、後の加工で特定形状部を形成する
従来の方法を用いたものである。
この際の２軸方向の冷間圧縮は、第５図に示す7075材
の圧縮荷重と圧縮歪との間の関係、すなわち、第５図の
直線部分において以下の（１）式で表わされる関係に従
って以下に示すようにして行った。
の圧縮荷重と圧縮歪との間の関係、すなわち、第５図の
直線部分において以下の（１）式で表わされる関係に従
って以下に示すようにして行った。
Ｆ≒［24.9＋3.8δ］×Ｓ ………（１） ［だだし、Ｆはプレス荷重（kg f）、δは圧縮歪
（％）、Ｓはプレス断面積（mm2）、定数の単位はkg f/
mm2である。］ すなわち、前記溶体化処理後の中間素材３に対し、ま
ず、第２図中においてＺ方向の冷間圧縮を一部の試料を
除いて約67トンの圧縮荷重により行って約2.5％の圧縮
歪が付与されるようにし、続いて、第２図中においてＹ
方向の冷間圧縮を一部の試料を除いて同じく約67トンの
圧縮荷重により行って約2.5％の圧縮歪が付与されるよ
うにして、Ｚ方向およびＹ方向の２軸方向からの冷間圧
縮を行った。なお、試験番号９についてはＺ方向のみの
一軸圧縮とした。
（％）、Ｓはプレス断面積（mm2）、定数の単位はkg f/
mm2である。］ すなわち、前記溶体化処理後の中間素材３に対し、ま
ず、第２図中においてＺ方向の冷間圧縮を一部の試料を
除いて約67トンの圧縮荷重により行って約2.5％の圧縮
歪が付与されるようにし、続いて、第２図中においてＹ
方向の冷間圧縮を一部の試料を除いて同じく約67トンの
圧縮荷重により行って約2.5％の圧縮歪が付与されるよ
うにして、Ｚ方向およびＹ方向の２軸方向からの冷間圧
縮を行った。なお、試験番号９についてはＺ方向のみの
一軸圧縮とした。
次いで、前記冷間圧縮後の中間素材３に対して、同じ
く第３図に示すように、108℃で７時間および165℃で７
時間の２段時効処理を施した後、仕上げ加工（切削加
工）を施すことによって、陥入部4a,4b,4cおよび貫通孔
部4dからなる特定形状部４を有する熱処理型アルミニウ
ム合金部材を得た。
く第３図に示すように、108℃で７時間および165℃で７
時間の２段時効処理を施した後、仕上げ加工（切削加
工）を施すことによって、陥入部4a,4b,4cおよび貫通孔
部4dからなる特定形状部４を有する熱処理型アルミニウ
ム合金部材を得た。
また、試験番号４の部材は、以下のようにして形成し
た。
た。
すなわち、まず上述の実施例と同じく熱処理型アルミ
ニウム合金であるJIS7075材からなる鋳造材に対して鍛
造加工を行い、第４図に示すように、長さL4＝680mm、
幅W4＝660mm、高さH4＝310mmの矩形ブロック状の中間素
材10を作成した。
ニウム合金であるJIS7075材からなる鋳造材に対して鍛
造加工を行い、第４図に示すように、長さL4＝680mm、
幅W4＝660mm、高さH4＝310mmの矩形ブロック状の中間素
材10を作成した。
続いて、前記ブロック状の中間素材10に対して、上述
の実施例と同じく第３図に示すように468℃に加熱して
６時間保持した後水冷する条件の溶体化処理を施した。
の実施例と同じく第３図に示すように468℃に加熱して
６時間保持した後水冷する条件の溶体化処理を施した。
次に、溶体化処理後の前記ブロック状の中間粗材10に
対し、第４図中においてＺ方向のみの冷間圧縮を約67ト
ンの圧縮荷重により行って約2.5％の圧縮歪が付与され
るようにした。
対し、第４図中においてＺ方向のみの冷間圧縮を約67ト
ンの圧縮荷重により行って約2.5％の圧縮歪が付与され
るようにした。
次いで、前記実施例と同様に同じく第３図に示すよう
に、108℃×７時間および165℃×７時間の２段時効処理
を施し、その後当該ブロック状中間素材10に対し切削加
工を施すことによって、第２図に示した前記実施例と同
一形状、同一寸法の陥入部（4a,4b,4c）、貫通孔部（4
d）および突出部（4e）からなる特定形状部４を有する
熱処理型アルミニウム合金部材を得た。
に、108℃×７時間および165℃×７時間の２段時効処理
を施し、その後当該ブロック状中間素材10に対し切削加
工を施すことによって、第２図に示した前記実施例と同
一形状、同一寸法の陥入部（4a,4b,4c）、貫通孔部（4
d）および突出部（4e）からなる特定形状部４を有する
熱処理型アルミニウム合金部材を得た。
そしてこのようにして得られたそれぞれのアルミニウ
ム合金最終仕上部材の表層残留応力（裏面中央、突出部
4eの高さ・幅中央）と引張特性、破壊靭性を評価した。
これらの結果を第１表に示す。なお、残留応力は表層の
第２図または第４図の裏面側中央位置と突出部4eの高
さ、幅中央についてドリル穿孔法（ASTM E837）により
測定し、機械的性質については陥入部4aと4bとに挟まれ
る突出部の高さ中央および肉厚中央にて測定した。
ム合金最終仕上部材の表層残留応力（裏面中央、突出部
4eの高さ・幅中央）と引張特性、破壊靭性を評価した。
これらの結果を第１表に示す。なお、残留応力は表層の
第２図または第４図の裏面側中央位置と突出部4eの高
さ、幅中央についてドリル穿孔法（ASTM E837）により
測定し、機械的性質については陥入部4aと4bとに挟まれ
る突出部の高さ中央および肉厚中央にて測定した。
第１表に示した結果から明らかなように、本発明実施
例の試験番号１〜３の場合には座屈や割れが生ずること
なく、２段時効処理後に残留応力がほとんど除去されて
いるとともに、耐力（YS）および引張強さ（TS）、破壊
靭性（KIC）についても良好な値が得られており本発明
の効果が十分に得られていることが認められた。
例の試験番号１〜３の場合には座屈や割れが生ずること
なく、２段時効処理後に残留応力がほとんど除去されて
いるとともに、耐力（YS）および引張強さ（TS）、破壊
靭性（KIC）についても良好な値が得られており本発明
の効果が十分に得られていることが認められた。
これに対し、直方体形状で焼入れした試験番号１は強
度、靭性に劣り、また試験番号５や７のようにダミーブ
ロックを挿入しなかったり、あるいは挿入しても変形抵
抗が低すぎる場合には、座屈および割れが薄肉部で発生
することが確認された。また、試験番号6,8のように圧
縮歪量が小さい場合や、ダミーブロックの変形抵抗が高
すぎると十分な残留応力除去効果が得られず、さらに試
験番号６のように一軸（Ｚ方向）のみ圧縮では残留応力
を有効に除去することができないことが確認された。
度、靭性に劣り、また試験番号５や７のようにダミーブ
ロックを挿入しなかったり、あるいは挿入しても変形抵
抗が低すぎる場合には、座屈および割れが薄肉部で発生
することが確認された。また、試験番号6,8のように圧
縮歪量が小さい場合や、ダミーブロックの変形抵抗が高
すぎると十分な残留応力除去効果が得られず、さらに試
験番号６のように一軸（Ｚ方向）のみ圧縮では残留応力
を有効に除去することができないことが確認された。
［発明の効果］ 以上説明したように、この本発明に係る熱処理型アル
ミニウム合金部材の製造方法によれば、溶体化処理時の
肉厚を薄くすることができるので、溶体化処理による熱
処理効果を十分なものとすることができる。また、圧縮
時に座屈や割れを生ずることなく十分に残留応力を除去
することができるので、優れた強度および靭性を備えた
熱処理型アルミニウム合金部材を得ることが可能であ
る。さらに、このようにアルミニウム合金部材の残留応
力を低減することができることにより、耐応力腐食割れ
性の向上をも図ることができる。
ミニウム合金部材の製造方法によれば、溶体化処理時の
肉厚を薄くすることができるので、溶体化処理による熱
処理効果を十分なものとすることができる。また、圧縮
時に座屈や割れを生ずることなく十分に残留応力を除去
することができるので、優れた強度および靭性を備えた
熱処理型アルミニウム合金部材を得ることが可能であ
る。さらに、このようにアルミニウム合金部材の残留応
力を低減することができることにより、耐応力腐食割れ
性の向上をも図ることができる。
第１図は本発明に係る熱処理型アルミニウム合金部材の
製造方法に用いる熱処理前の中間素材の一例を示す斜視
図、第２図は本発明の実施例に用いた熱処理前の中間素
材の形状を示す斜視図、第３図は本発明の実施例および
比較例において適用した熱処理条件を示す説明図、第４
図は比較例に用いた熱処理前の中間素材の形状を示す斜
視図、第５図は7075材における圧縮荷重と圧縮歪との関
係を調べた結果を例示するグラフ、第６図は２軸方向の
冷間圧縮を説明するための無限平板を示す斜視図、第７
図は２軸方向に冷間圧縮したときの応力と圧縮歪との関
係を例示するグラフ、第８図は冷間圧縮応力を解放した
後の残留応力分布を例示するグラフ、第９図は“アップ
ヒルクェンチ法”と圧縮法の残留応力除去の程度を比較
して説明する図である。 1,3……中間素材、2,4……特定形状部、2a,4e……突出
部、2b,4a,4c……陥入部、2c,4d……貫通孔部。
製造方法に用いる熱処理前の中間素材の一例を示す斜視
図、第２図は本発明の実施例に用いた熱処理前の中間素
材の形状を示す斜視図、第３図は本発明の実施例および
比較例において適用した熱処理条件を示す説明図、第４
図は比較例に用いた熱処理前の中間素材の形状を示す斜
視図、第５図は7075材における圧縮荷重と圧縮歪との関
係を調べた結果を例示するグラフ、第６図は２軸方向の
冷間圧縮を説明するための無限平板を示す斜視図、第７
図は２軸方向に冷間圧縮したときの応力と圧縮歪との関
係を例示するグラフ、第８図は冷間圧縮応力を解放した
後の残留応力分布を例示するグラフ、第９図は“アップ
ヒルクェンチ法”と圧縮法の残留応力除去の程度を比較
して説明する図である。 1,3……中間素材、2,4……特定形状部、2a,4e……突出
部、2b,4a,4c……陥入部、2c,4d……貫通孔部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 善道 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 崎山 哲雄 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 広神 勝彦 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 清水 尊治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−153252（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−116054（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】突出部、陥入部および／または貫通孔部を
含む特定形状部を有する厚肉・複雑形状の熱処理型アル
ミニウム合金部材の製造方法であって、熱処理型アルミ
ニウム合金よりなる鋳造材に対し、塑性加工と切削加工
を行うことによって、または塑性加工のみを行うことに
よって、突出部、陥入部および／または貫通孔部を含む
特定形状部を有する中間素材を形成し、次いで前記中間
素材に対して溶体化処理を施し、その後当該溶体化処理
後の中間素材の変形抵抗の70％以上200％以下の変形抵
抗を有する金属製ダミーブロックをその陥入部および貫
通孔部に挿入したうえで、前記中間素材に対して圧縮歪
が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を一方向に行うと共に圧縮
歪が1.5〜5.0％となる冷間圧縮を前記一方向に対し直交
する他の方向に行う少なくとも２軸方向の冷間圧縮を行
い、その後時効処理を施すことを特徴とする厚肉・複雑
形状の熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318965A JPH083139B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 厚肉・複雑形状の熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318965A JPH083139B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 厚肉・複雑形状の熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187747A JPH04187747A (ja) | 1992-07-06 |
| JPH083139B2 true JPH083139B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=18104975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2318965A Expired - Lifetime JPH083139B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 厚肉・複雑形状の熱処理型アルミニウム合金部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083139B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159315A (en) * | 1994-12-16 | 2000-12-12 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Stress relieving of an age hardenable aluminum alloy product |
| US6406567B1 (en) | 1996-12-16 | 2002-06-18 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Stress relieving of an age hardenable aluminium alloy product |
| EP0848073B1 (en) * | 1996-12-16 | 2002-05-08 | Corus Aluminium Walzprodukte GmbH | Stress relieving of an age hardenable aluminium alloy product |
| JP2002018696A (ja) * | 2000-06-14 | 2002-01-22 | Alcoa Inc | 航空機部分として使用するアルミニュームあるいはアルミニューム合金の面を滑らかにする方法とそのような航空機部分 |
| RU2184174C2 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-06-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Способ получения полуфабрикатов из алюминиевого сплава и изделие, полученное этим способом |
| NL1018817C2 (nl) | 2001-08-24 | 2003-02-25 | Corus Technology B V | Werkwijze voor het bewerken van een continu gegoten metalen plak of band, en aldus vervaardigde plaat of band. |
| NL1018815C2 (nl) | 2001-08-24 | 2003-02-25 | Corus Technology B V | Werkwijze voor het bewerken van een metalen plak of knuppel, en daarmee vervaardigd product. |
| JP2003309406A (ja) | 2002-04-16 | 2003-10-31 | Murata Mfg Co Ltd | 共振器、フィルタ、複合フィルタ装置、送受信装置、および通信装置 |
| BR0317336B1 (pt) * | 2002-12-17 | 2013-07-09 | processo de fabricaÇço de elementos de estrutura por usinagem de chapas espessas e peÇa metÁlica usinada | |
| US8062378B2 (en) | 2007-03-26 | 2011-11-22 | Mx Orthopedics Corp. | Proximal self-locking long bone prosthesis |
| US20160108505A1 (en) * | 2013-07-04 | 2016-04-21 | Showa Denko K.K. | Method for producing starting material for cutting |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63153252A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-25 | Kobe Steel Ltd | Ａｌ−Ｌｉ系合金の鍛造方法 |
| JPH086160B2 (ja) * | 1987-10-28 | 1996-01-24 | 日産自動車株式会社 | 円錐筒状部材の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2318965A patent/JPH083139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04187747A (ja) | 1992-07-06 |
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