JP2001038442A - 鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方法 - Google Patents
鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方法Info
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- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/18—Making machine elements pistons or plungers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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- B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造に
当たりアルミニウム合金の損耗を少なくでき、又、各部
を出来る限り均一な性状のアルミニウム合金とすること
によって鍛造品に十分高い強度を確保することができる
鍛造用アルミニウム合金製ビレットを製造する方法を提
供すること。 【構成】 アルミニウム合金粉末を下型（型）５１内に
収容してこれを押圧することによって該粉末を密着固化
した金属塊５２とする第１押圧工程と、前記金属塊５２
を押圧してこれを塑性変形させる第２押圧工程とを経て
鍛造前素材である鍛造用アルミニウム合金製ビレット５
７を得る。
当たりアルミニウム合金の損耗を少なくでき、又、各部
を出来る限り均一な性状のアルミニウム合金とすること
によって鍛造品に十分高い強度を確保することができる
鍛造用アルミニウム合金製ビレットを製造する方法を提
供すること。 【構成】 アルミニウム合金粉末を下型（型）５１内に
収容してこれを押圧することによって該粉末を密着固化
した金属塊５２とする第１押圧工程と、前記金属塊５２
を押圧してこれを塑性変形させる第２押圧工程とを経て
鍛造前素材である鍛造用アルミニウム合金製ビレット５
７を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
粉末を用いた鍛造前素材である鍛造用アルミニウム合金
製ビレットの製造方法に関する。
粉末を用いた鍛造前素材である鍛造用アルミニウム合金
製ビレットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金粉末を固化して鍛造用
アルミニウム合金製ビレットを製造する方法が提案され
ているが、この方法を図１３に示す。
アルミニウム合金製ビレットを製造する方法が提案され
ているが、この方法を図１３に示す。
【０００３】即ち、図１３に示すように、アルミニウム
合金粉末１００をアルミニウム容器１０１内に収容して
これを真空脱気し、真空脱気されたアルミニウム合金粉
末１００をアルミニウム容器１０１と共に炉１０２に入
れて加熱押し出しすることによって棒状の半製品１０４
を得た後、この半製品１０４を切断して所望の鍛造用ア
ルミニウム合金製ビレット１０５を得る。尚、この鍛造
用アルミニウム合金製ビレット１０５を熱間鍛造等する
ことによって例えば内燃エンジン用ピストン、シリンダ
スリーブ、コンロッド、４サイクルエンジンのバルブリ
フタ、ロッカーアーム或はコンプレッサのスクロールプ
レート等の鍛造品を得る。
合金粉末１００をアルミニウム容器１０１内に収容して
これを真空脱気し、真空脱気されたアルミニウム合金粉
末１００をアルミニウム容器１０１と共に炉１０２に入
れて加熱押し出しすることによって棒状の半製品１０４
を得た後、この半製品１０４を切断して所望の鍛造用ア
ルミニウム合金製ビレット１０５を得る。尚、この鍛造
用アルミニウム合金製ビレット１０５を熱間鍛造等する
ことによって例えば内燃エンジン用ピストン、シリンダ
スリーブ、コンロッド、４サイクルエンジンのバルブリ
フタ、ロッカーアーム或はコンプレッサのスクロールプ
レート等の鍛造品を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法によって製造された鍛造用アルミニウム合金製
ビレットにおいては、切断による損耗が発生してしま
い、材料を無駄に消費することによってコストアップを
招くことになってしまう。又、鍛造用アルミニウム合金
製ビレットの側部表面にアルミニウム容器が伸展してで
きるアルミニウム層が形成されるため、そのまま製造し
て得られる鍛造品は内部にこのアルミニウム層を巻き込
んだものとなったり、鍛造品が十分高い強度を確保する
ことができない場合がある。
来の方法によって製造された鍛造用アルミニウム合金製
ビレットにおいては、切断による損耗が発生してしま
い、材料を無駄に消費することによってコストアップを
招くことになってしまう。又、鍛造用アルミニウム合金
製ビレットの側部表面にアルミニウム容器が伸展してで
きるアルミニウム層が形成されるため、そのまま製造し
て得られる鍛造品は内部にこのアルミニウム層を巻き込
んだものとなったり、鍛造品が十分高い強度を確保する
ことができない場合がある。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、鍛造用アルミニウム合金製ビ
レットの製造に当たりアルミニウム合金の損耗を少なく
でき、又、各部を出来る限り均一な性状のアルミニウム
合金とすることによって鍛造品に十分高い強度を確保す
ることができる鍛造用アルミニウム合金製ビレットを製
造する方法を提供することにある。
で、その目的とする処は、鍛造用アルミニウム合金製ビ
レットの製造に当たりアルミニウム合金の損耗を少なく
でき、又、各部を出来る限り均一な性状のアルミニウム
合金とすることによって鍛造品に十分高い強度を確保す
ることができる鍛造用アルミニウム合金製ビレットを製
造する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、アルミニウム合金粉末を型内に収容して
これを押圧することによって該粉末を密着固化した金属
塊とする第１押圧工程と、前記金属塊を押圧してこれを
塑性変形させる第２押圧工程とを経て鍛造前素材である
鍛造用アルミニウム合金製ビレットを得ることを特徴と
する。
め、本発明は、アルミニウム合金粉末を型内に収容して
これを押圧することによって該粉末を密着固化した金属
塊とする第１押圧工程と、前記金属塊を押圧してこれを
塑性変形させる第２押圧工程とを経て鍛造前素材である
鍛造用アルミニウム合金製ビレットを得ることを特徴と
する。
【０００７】又、本発明は、アルミニウム合金粉末を型
内に収容してこれを押圧型にて常温で押圧して第１半製
品を得る冷間押圧工程と、該冷間押圧工程で得られた前
記第１半製品を型内に収容してこれを押圧型にて２００
℃〜６００℃の熱間でプレスして第２半製品を得る第１
熱間プレス工程と、該第１熱間プレス工程で得られた前
記第２半製品を床型上に載置してこれを押圧型にて２０
０℃〜６００℃の熱間でプレスする第２熱間プレス工程
を経て鍛造用アルミニウム合金製ビレットを得ることを
特徴とする。
内に収容してこれを押圧型にて常温で押圧して第１半製
品を得る冷間押圧工程と、該冷間押圧工程で得られた前
記第１半製品を型内に収容してこれを押圧型にて２００
℃〜６００℃の熱間でプレスして第２半製品を得る第１
熱間プレス工程と、該第１熱間プレス工程で得られた前
記第２半製品を床型上に載置してこれを押圧型にて２０
０℃〜６００℃の熱間でプレスする第２熱間プレス工程
を経て鍛造用アルミニウム合金製ビレットを得ることを
特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【０００９】図１は本発明方法の工程を示す説明図、図
２はビレットの強度とＬ１／Ｌ２（第２半製品の高さＬ
１と鍛造用アルミニウム合金製ビレットの高さＬ２との
比）との関係を示す図である。
２はビレットの強度とＬ１／Ｌ２（第２半製品の高さＬ
１と鍛造用アルミニウム合金製ビレットの高さＬ２との
比）との関係を示す図である。
【００１０】本発明方法は、図１に示すように、アルミ
ニウム合金粉末５を型内に収容してこれを押圧型にて常
温で押圧して第１半製品６を得る冷間押圧工程と、該冷
間押圧工程で得られた前記第１半製品６を型内に収容し
てこれを押圧型にて２００℃〜６００℃の熱間でプレス
して第２半製品７を得る第１熱間プレス工程と、該第１
熱間プレス工程で得られた前記第２半製品７を床型上に
載置してこれを押圧型にて２００℃〜６００℃の熱間で
プレスする第２熱間プレス工程を経て所望の鍛造用アル
ミニウム合金ビレット８を得る方法である。
ニウム合金粉末５を型内に収容してこれを押圧型にて常
温で押圧して第１半製品６を得る冷間押圧工程と、該冷
間押圧工程で得られた前記第１半製品６を型内に収容し
てこれを押圧型にて２００℃〜６００℃の熱間でプレス
して第２半製品７を得る第１熱間プレス工程と、該第１
熱間プレス工程で得られた前記第２半製品７を床型上に
載置してこれを押圧型にて２００℃〜６００℃の熱間で
プレスする第２熱間プレス工程を経て所望の鍛造用アル
ミニウム合金ビレット８を得る方法である。
【００１１】ところで、以上の冷間押圧工程と第１熱間
プレス工程及び第２熱間プレス工程を経て得られる鍛造
用アルミニウム合金製ビレット８の強度は、第１熱間プ
レス工程で得られる第２半製品７の高さＬ１と当該ビレ
ット８の高さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２に依存する。尚、図
２においては図１３に示した従来の押し出し法によって
製造されたビレット１０５の本体（アルミニウム容器部
が伸展してできる表層を除く内部の部分）の強度を１と
している。
プレス工程及び第２熱間プレス工程を経て得られる鍛造
用アルミニウム合金製ビレット８の強度は、第１熱間プ
レス工程で得られる第２半製品７の高さＬ１と当該ビレ
ット８の高さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２に依存する。尚、図
２においては図１３に示した従来の押し出し法によって
製造されたビレット１０５の本体（アルミニウム容器部
が伸展してできる表層を除く内部の部分）の強度を１と
している。
【００１２】而して、図２に示すように、第１熱間プレ
ス工程で得られる第２半製品７の高さＬ１と第２熱間プ
レス工程で得られるビレット８の高さＬ２との比Ｌ１／
Ｌ２を１．５以上（Ｌ１／Ｌ２≧１．５）に設定する
と、本発明方法によって得られる鍛造用アルミニウム合
金製ビレット８の強度を図１３に示した従来の押し出し
法によって製造されたビレット１０５のアルミニウム表
層を除く本体の強度と同等に保持することができる。
ス工程で得られる第２半製品７の高さＬ１と第２熱間プ
レス工程で得られるビレット８の高さＬ２との比Ｌ１／
Ｌ２を１．５以上（Ｌ１／Ｌ２≧１．５）に設定する
と、本発明方法によって得られる鍛造用アルミニウム合
金製ビレット８の強度を図１３に示した従来の押し出し
法によって製造されたビレット１０５のアルミニウム表
層を除く本体の強度と同等に保持することができる。
【００１３】＜実施の形態１＞ここでは、鍛造ピストン
用のアルミニウム合金製ビレットの製造方法とこのアル
ミニウム合金製ビレットを用いて鍛造ピストンを製造す
る方法を図３〜図６に基づいて説明する。
用のアルミニウム合金製ビレットの製造方法とこのアル
ミニウム合金製ビレットを用いて鍛造ピストンを製造す
る方法を図３〜図６に基づいて説明する。
【００１４】先ず、アルミニウム合金粉末５の製造方法
を図３に基づいて説明する。
を図３に基づいて説明する。
【００１５】図３に示すように、アルミニウム（Ａｌ）
の基材に対してシリコン（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）及びその
他の成分を含有するアルミニウム合金のインゴット１を
準備し、このインゴット１を温度約７００℃以上に加熱
して溶解させた後、これを霧状に散布して冷却速度７０
０℃／ｓｅｃ以上で急冷して凝固させることによってア
ルミニウム合金の急冷凝固粉末（パウダーメタル）３と
し、必要に応じて更に炭化シリコン（ＳｉＣ）等の粉末
４を混合することによって鍛造ピストン用のアルミニウ
ム合金製ビレット８を製造するためのアルミニウム合金
粉末５を得る。
の基材に対してシリコン（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）及びその
他の成分を含有するアルミニウム合金のインゴット１を
準備し、このインゴット１を温度約７００℃以上に加熱
して溶解させた後、これを霧状に散布して冷却速度７０
０℃／ｓｅｃ以上で急冷して凝固させることによってア
ルミニウム合金の急冷凝固粉末（パウダーメタル）３と
し、必要に応じて更に炭化シリコン（ＳｉＣ）等の粉末
４を混合することによって鍛造ピストン用のアルミニウ
ム合金製ビレット８を製造するためのアルミニウム合金
粉末５を得る。
【００１６】ところで、アルミニウム合金粉末５として
は例えば初晶シリコンの平均粒径が１０μｍ以下である
シリコンの（Ｓｉ）を５〜２２重量％の範囲で含むアル
ミニウム合金の急冷凝固粉末が使用されるが、その平均
粒径は３００μｍ以下が望ましい。
は例えば初晶シリコンの平均粒径が１０μｍ以下である
シリコンの（Ｓｉ）を５〜２２重量％の範囲で含むアル
ミニウム合金の急冷凝固粉末が使用されるが、その平均
粒径は３００μｍ以下が望ましい。
【００１７】上記アルミニウム合金の急冷凝固粉末とし
ては、アルミニウム（Ａｌ）を基材とし、全体中にシリ
コン（Ｓｉ）を５〜２５重量％、鉄（Ｆｅ）を１〜３重
量％、銅（Ｃｕ）を０．５〜５重量％、マグネシウム
（Ｍｇ）を０．５〜５重量％、マンガン（Ｍｎ）を１重
量％以下、ニッケル（Ｎｉ）を１重量％以下、クロム
（Ｃｒ）を１重量％以下、ジルコニウム（Ｚｒ）を１重
量％以下、モリブデン（Ｍｏ）を１重量％以下含むもの
が使用される。
ては、アルミニウム（Ａｌ）を基材とし、全体中にシリ
コン（Ｓｉ）を５〜２５重量％、鉄（Ｆｅ）を１〜３重
量％、銅（Ｃｕ）を０．５〜５重量％、マグネシウム
（Ｍｇ）を０．５〜５重量％、マンガン（Ｍｎ）を１重
量％以下、ニッケル（Ｎｉ）を１重量％以下、クロム
（Ｃｒ）を１重量％以下、ジルコニウム（Ｚｒ）を１重
量％以下、モリブデン（Ｍｏ）を１重量％以下含むもの
が使用される。
【００１８】上記のようなアルミニウム合金の急冷凝固
粉末の含有成分において、シリコン（Ｓｉ）は金属組織
中に硬質の初晶や共晶のシリコン粒を晶出させることに
よって耐摩耗性と耐焼付性を高めるために添加され、鉄
（Ｆｅ）は金属組織を分散強化して２００℃以上で高い
強度を得るために添加され、銅（Ｃｕ）とマグネシウム
（Ｍｇ）は２００℃以下での強度を高めるために添加さ
れるものである。
粉末の含有成分において、シリコン（Ｓｉ）は金属組織
中に硬質の初晶や共晶のシリコン粒を晶出させることに
よって耐摩耗性と耐焼付性を高めるために添加され、鉄
（Ｆｅ）は金属組織を分散強化して２００℃以上で高い
強度を得るために添加され、銅（Ｃｕ）とマグネシウム
（Ｍｇ）は２００℃以下での強度を高めるために添加さ
れるものである。
【００１９】尚、耐摩耗性や耐焼付性を高めるために、
シリコン（Ｓｉ）よりも硬い成分である炭化シリコン
（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）を１〜１０重量％の範囲で単独或
は複数組み合わせて添加しても良い。この場合、急冷凝
固の前の溶解したアルミニウム合金にこれら硬い成分の
微細粉末（望ましくは平均粒径５０μｍ以下のもの）を
混入してから急冷凝固させるか、或はアルミニウム合金
の急冷凝固粉末に硬い成分の微細粉末を混入させるよう
にする。
シリコン（Ｓｉ）よりも硬い成分である炭化シリコン
（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）を１〜１０重量％の範囲で単独或
は複数組み合わせて添加しても良い。この場合、急冷凝
固の前の溶解したアルミニウム合金にこれら硬い成分の
微細粉末（望ましくは平均粒径５０μｍ以下のもの）を
混入してから急冷凝固させるか、或はアルミニウム合金
の急冷凝固粉末に硬い成分の微細粉末を混入させるよう
にする。
【００２０】次に、以上のようにして得られたアルミニ
ウム合金粉末５を用いた本発明に係るアルミニウム合金
製ビレット８の製造方法を図４に基づいて説明する。
ウム合金粉末５を用いた本発明に係るアルミニウム合金
製ビレット８の製造方法を図４に基づいて説明する。
【００２１】図４は本発明方法をその工程順に示す説明
図であり、本発明方法においては、図４（ａ）に示すよ
うにアルミニウム合金粉末５を所定量（ビレット１個の
重量に相当する量）だけ下型１１の直径φＤ0 の円柱状
凹部内に収容し、これを上型１２にて常温で押圧して高
さＬ０の円柱状の第１半製品６を得る（冷間押圧工
程）。
図であり、本発明方法においては、図４（ａ）に示すよ
うにアルミニウム合金粉末５を所定量（ビレット１個の
重量に相当する量）だけ下型１１の直径φＤ0 の円柱状
凹部内に収容し、これを上型１２にて常温で押圧して高
さＬ０の円柱状の第１半製品６を得る（冷間押圧工
程）。
【００２２】次に、上記冷間押圧工程で得られた第１半
製品６を図４（ｂ）に示すように下型１３の直径φＤ1
の円柱状凹部内に収容し、これをヒータ１４，１５にて
２００℃〜６００℃に加熱しながら上型１６にて熱間で
プレスして直径φＤ1 、高さＬ１の第２半製品７を得る
（第１熱間プレス工程）。尚、このときの第１半製品６
の圧縮量（上型のストローク）は（Ｌ０−Ｌ１）とな
る。
製品６を図４（ｂ）に示すように下型１３の直径φＤ1
の円柱状凹部内に収容し、これをヒータ１４，１５にて
２００℃〜６００℃に加熱しながら上型１６にて熱間で
プレスして直径φＤ1 、高さＬ１の第２半製品７を得る
（第１熱間プレス工程）。尚、このときの第１半製品６
の圧縮量（上型のストローク）は（Ｌ０−Ｌ１）とな
る。
【００２３】そして、最後に図４（ｃ）に示すように上
記第１熱間プレス工程で得られた第２半製品７を床型
（下型）１７上に載置し、これをヒータ１８，１９にて
２００℃〜６００℃に加熱しながら上型２０にて熱間で
プレスして図４（ｄ）に示すような直径φＤ2 、高さＬ
２の円板状の鍛造用アルミニウム合金製ビレット８を得
る（第２熱間プレス工程）。尚、このときの第２半製品
７の圧縮量（上型のストローク）は（Ｌ１−Ｌ２）とな
る。
記第１熱間プレス工程で得られた第２半製品７を床型
（下型）１７上に載置し、これをヒータ１８，１９にて
２００℃〜６００℃に加熱しながら上型２０にて熱間で
プレスして図４（ｄ）に示すような直径φＤ2 、高さＬ
２の円板状の鍛造用アルミニウム合金製ビレット８を得
る（第２熱間プレス工程）。尚、このときの第２半製品
７の圧縮量（上型のストローク）は（Ｌ１−Ｌ２）とな
る。
【００２４】以上のように、アルミニウム合金粉末の材
料からビレットを形成するに際し、粉末材料を型内で押
圧し、その後、押圧による塑性変形工程を経てビレット
を製造しており、ビレットを製造する過程において第１
半製品及び第２半製品を切断カッターで分割するような
切断工程を経ないため、冷間押圧工程においてビレット
重量より大きな重量のアルミニウム合金粉末を使用する
必要がない。
料からビレットを形成するに際し、粉末材料を型内で押
圧し、その後、押圧による塑性変形工程を経てビレット
を製造しており、ビレットを製造する過程において第１
半製品及び第２半製品を切断カッターで分割するような
切断工程を経ないため、冷間押圧工程においてビレット
重量より大きな重量のアルミニウム合金粉末を使用する
必要がない。
【００２５】又、切断工程を経ないで押圧工程のみによ
りビレットを製造するため、ビレット表面にカッター傷
に起因するクラックが発生することはなく、又、アルミ
ニウム容器を使用しないため、アルミニウム合金粉末に
由来する均一な内部組織とすることができ、ビレットを
使った鍛造品に高い強度を確保することができる。
りビレットを製造するため、ビレット表面にカッター傷
に起因するクラックが発生することはなく、又、アルミ
ニウム容器を使用しないため、アルミニウム合金粉末に
由来する均一な内部組織とすることができ、ビレットを
使った鍛造品に高い強度を確保することができる。
【００２６】更に、直径φＤ１とφＤ２を同一にするこ
とによって共通の型を使用することができる。尚、別型
を使用する場合はφＤ０＜φＤ１とする。φＤ１とφＤ
２の関係はφＤ１＜φＤ２とすると良い。Ｌ０，Ｌ１，
Ｌ２の相互の関係はＬ０＞Ｌ１＞Ｌ２となるとともに、
前述のようにＬ１／Ｌ２を１．５以上に設定すると十分
な強度を得ることができる。
とによって共通の型を使用することができる。尚、別型
を使用する場合はφＤ０＜φＤ１とする。φＤ１とφＤ
２の関係はφＤ１＜φＤ２とすると良い。Ｌ０，Ｌ１，
Ｌ２の相互の関係はＬ０＞Ｌ１＞Ｌ２となるとともに、
前述のようにＬ１／Ｌ２を１．５以上に設定すると十分
な強度を得ることができる。
【００２７】又、第２半製品の比重量を鍛造用アルミニ
ウム合金製ビレットの比重量の９５％以上（望ましくは
９９％以上）にすると、第２熱間プレス工程の塑性変形
においてクラックが発生することがない。これはクラッ
クの起点となり易い空隙部が形成されにくくなるためで
ある。表面にクラックのあるビレットを使って鍛造によ
り製品を成形すると、クラックが拡大して不良品となっ
てしまうが、本実施の形態のものではそのようなことは
ない。
ウム合金製ビレットの比重量の９５％以上（望ましくは
９９％以上）にすると、第２熱間プレス工程の塑性変形
においてクラックが発生することがない。これはクラッ
クの起点となり易い空隙部が形成されにくくなるためで
ある。表面にクラックのあるビレットを使って鍛造によ
り製品を成形すると、クラックが拡大して不良品となっ
てしまうが、本実施の形態のものではそのようなことは
ない。
【００２８】更に、第２熱間プレス工程において、第２
半製品の外周又は床型１７或は上型２０に押圧させる面
のみ鉱物油そのもの或は平均粒径１０μｍ以下の黒鉛を
含有する鉱物油（以下、単に鉱物油と称する）を塗布す
ると、塑性変形をより効果的に実施することができる。
半製品の外周又は床型１７或は上型２０に押圧させる面
のみ鉱物油そのもの或は平均粒径１０μｍ以下の黒鉛を
含有する鉱物油（以下、単に鉱物油と称する）を塗布す
ると、塑性変形をより効果的に実施することができる。
【００２９】尚、冷間押圧工程、第１熱間プレス工程、
第２熱間プレス工程の全て或は両熱間プレス工程におい
て、金型側に鉱物油を塗布しておいても良い。又、全て
の工程或は第１熱間プレス工程、第２熱間プレス工程に
おける金型の上下の押圧面の表面粗さはＲａ１０以下
（望ましくはＲａ２．２程度）、下型の周方向側面の表
面粗さはＲａ７以下（望ましくはＲａ１．６程度）とす
ると、鍛造用アルミニウム合金製ビレットの表面がＲａ
１０以下の滑らかさとなり、後工程である鍛造において
クラックが発生する等の可能性を減らすことができる。
第２熱間プレス工程の全て或は両熱間プレス工程におい
て、金型側に鉱物油を塗布しておいても良い。又、全て
の工程或は第１熱間プレス工程、第２熱間プレス工程に
おける金型の上下の押圧面の表面粗さはＲａ１０以下
（望ましくはＲａ２．２程度）、下型の周方向側面の表
面粗さはＲａ７以下（望ましくはＲａ１．６程度）とす
ると、鍛造用アルミニウム合金製ビレットの表面がＲａ
１０以下の滑らかさとなり、後工程である鍛造において
クラックが発生する等の可能性を減らすことができる。
【００３０】更に、第１熱間プレス工程において、事前
に加熱炉で２００℃〜６００℃に加熱した第１半製品６
を、加熱した下型１３の円柱状凹部に収容した後、直ち
に２００℃〜６００℃に加熱保持した上型１６でプレス
するようにしても良い。同様に、第２熱間プレス工程に
おいて、事前に加熱炉で２００℃〜６００℃に加熱した
第２半製品７を、加熱した下型１７の上に載置した後、
直ちに２００℃〜６００℃に加熱保持した上型２０でプ
レスするようにしても良い。
に加熱炉で２００℃〜６００℃に加熱した第１半製品６
を、加熱した下型１３の円柱状凹部に収容した後、直ち
に２００℃〜６００℃に加熱保持した上型１６でプレス
するようにしても良い。同様に、第２熱間プレス工程に
おいて、事前に加熱炉で２００℃〜６００℃に加熱した
第２半製品７を、加熱した下型１７の上に載置した後、
直ちに２００℃〜６００℃に加熱保持した上型２０でプ
レスするようにしても良い。
【００３１】又、融点以下に加熱して熱間プレスするた
め、アルミニウム合金粉末が溶融して再び凝固するとき
形成される結晶粒が粗大化し、結晶粒内の析出物も粗大
化してしまうことはない。結晶粒内の析出物が粗大化す
ると、大きな応力が作用するときにクラックが発生し易
いのため、ビレットは表面或は内部に亀裂の発生したも
のとなってしまう。この結果、ビレットを使用した鍛造
による製品の強度が低下してしまう。
め、アルミニウム合金粉末が溶融して再び凝固するとき
形成される結晶粒が粗大化し、結晶粒内の析出物も粗大
化してしまうことはない。結晶粒内の析出物が粗大化す
ると、大きな応力が作用するときにクラックが発生し易
いのため、ビレットは表面或は内部に亀裂の発生したも
のとなってしまう。この結果、ビレットを使用した鍛造
による製品の強度が低下してしまう。
【００３２】然るに、本実施の形態においては、アルミ
ニウム合金の融点以下にしか加熱しないため、アルミニ
ウム合金粉末内に形成される結晶粒は、当初の平均粒径
（例えば、０．０１〜１０μｍ）が第１熱間プレス工程
及び第２熱間プレス工程においても維持されるため、結
晶粒内に大きな析出物が形成されることはなく、各工程
において発生する応力によってクラックが発生すること
はない。
ニウム合金の融点以下にしか加熱しないため、アルミニ
ウム合金粉末内に形成される結晶粒は、当初の平均粒径
（例えば、０．０１〜１０μｍ）が第１熱間プレス工程
及び第２熱間プレス工程においても維持されるため、結
晶粒内に大きな析出物が形成されることはなく、各工程
において発生する応力によってクラックが発生すること
はない。
【００３３】又、内部に形成される結晶粒が０．０１〜
１０μｍのアルミニウム合金粉末（平均粒径が１０〜３
００μｍ）を原料として冷間押圧工程及び第１熱間プレ
ス工を経て第２熱間プレス工を実施しているため、鍛造
前アルミニウム合金ビレットは強度が高いものとなる。
即ち、図１１（ａ）は第１熱間プレス工を終了して得ら
れる密度の高い金属塊となったものの任意の部位につい
て微視的に見たアルミニウム合金粉末を示す図であり、
図１１（ｂ）は第２熱間プレス工程を終了して得られる
ビレットの任意の部位について微視的に見たアルミニウ
ム合金粉末を示す図である。
１０μｍのアルミニウム合金粉末（平均粒径が１０〜３
００μｍ）を原料として冷間押圧工程及び第１熱間プレ
ス工を経て第２熱間プレス工を実施しているため、鍛造
前アルミニウム合金ビレットは強度が高いものとなる。
即ち、図１１（ａ）は第１熱間プレス工を終了して得ら
れる密度の高い金属塊となったものの任意の部位につい
て微視的に見たアルミニウム合金粉末を示す図であり、
図１１（ｂ）は第２熱間プレス工程を終了して得られる
ビレットの任意の部位について微視的に見たアルミニウ
ム合金粉末を示す図である。
【００３４】アルミニウム合金粉末内に形成される結晶
粒が０．０１〜１０μｍの場合には、結晶粒の結晶構造
が破壊されることなく結晶粒はその形状を維持しつつ結
晶粒界で滑りが発生し、アルミニウム合金粉末の形が比
較的丸いものから偏平或は或は細長い形状になる塑性変
形が起こる。一般的に球形の表面積が最も小さく、形が
扁平又は長方形状或は更に凹凸のある複雑なものになる
程表面積が増加する。即ち、アルミニウム合金粉末表面
の酸化皮膜の面積が増大し、酸化皮膜が破れてアルミニ
ウム合金粉末同士が金属結合するため、ビレットの強度
が十分なものとなる。この場合、アルミニウム合金粉末
同士の境界は無くなるか不明確なものとなるが、当初の
アルミニウム合金粉末とアルミニウム合金粉末との境界
部にあって、分散している微細（平均粒径１〜５０μ
ｍ）な炭化シリコン（ＳｉＣ）等は破壊されないで当初
の形を保ちつつ前記境界部の伸長によって僅かに移動す
るのみで分散状態は維持されるため、微細（平均粒径
０．０１〜１０μｍ）なアルミニウム合金結晶粒の集合
から成るアルミニウム合金中に均一に分散することにな
り、ビレットの強度を高めるように作用する。
粒が０．０１〜１０μｍの場合には、結晶粒の結晶構造
が破壊されることなく結晶粒はその形状を維持しつつ結
晶粒界で滑りが発生し、アルミニウム合金粉末の形が比
較的丸いものから偏平或は或は細長い形状になる塑性変
形が起こる。一般的に球形の表面積が最も小さく、形が
扁平又は長方形状或は更に凹凸のある複雑なものになる
程表面積が増加する。即ち、アルミニウム合金粉末表面
の酸化皮膜の面積が増大し、酸化皮膜が破れてアルミニ
ウム合金粉末同士が金属結合するため、ビレットの強度
が十分なものとなる。この場合、アルミニウム合金粉末
同士の境界は無くなるか不明確なものとなるが、当初の
アルミニウム合金粉末とアルミニウム合金粉末との境界
部にあって、分散している微細（平均粒径１〜５０μ
ｍ）な炭化シリコン（ＳｉＣ）等は破壊されないで当初
の形を保ちつつ前記境界部の伸長によって僅かに移動す
るのみで分散状態は維持されるため、微細（平均粒径
０．０１〜１０μｍ）なアルミニウム合金結晶粒の集合
から成るアルミニウム合金中に均一に分散することにな
り、ビレットの強度を高めるように作用する。
【００３５】しかしながら、結晶粒が１０μｍより大き
くなると、押圧により結晶構造そのものが破壊され易く
なり、たとえ塑性変形で酸化皮膜の破壊ができたとして
もビレットの強度を十分なものにすることができなくな
る。このビレットを使った鍛造品も十分な強度を保つこ
とができなくなる可能性が高い。
くなると、押圧により結晶構造そのものが破壊され易く
なり、たとえ塑性変形で酸化皮膜の破壊ができたとして
もビレットの強度を十分なものにすることができなくな
る。このビレットを使った鍛造品も十分な強度を保つこ
とができなくなる可能性が高い。
【００３６】ところで、アルミニウム合金のインゴット
１を加熱溶解した後、冷却気体（例えば、空気、窒素、
アルゴン等の不活性ガス）中に霧状に散布するとき、冷
却気体がアルミニウム合金粒子中に溶解し、アルミニウ
ム合金粒子中に析出する結晶組織内に冷却気体元素が浸
透保持される。温度が増加する程、この冷却気体の溶解
量（冷却気体元素の組織内に浸透保持される量）が減少
するため、溶解する気体元素が結晶組織内から遊離して
結晶粒界に現れて気泡が発生してしまう。
１を加熱溶解した後、冷却気体（例えば、空気、窒素、
アルゴン等の不活性ガス）中に霧状に散布するとき、冷
却気体がアルミニウム合金粒子中に溶解し、アルミニウ
ム合金粒子中に析出する結晶組織内に冷却気体元素が浸
透保持される。温度が増加する程、この冷却気体の溶解
量（冷却気体元素の組織内に浸透保持される量）が減少
するため、溶解する気体元素が結晶組織内から遊離して
結晶粒界に現れて気泡が発生してしまう。
【００３７】然るに、本実施の形態に係る鍛造用アルミ
ニウム合金製ビレットの製造方法、更には以下の実施の
形態において示す鍛造方法と製品の使用方法において、
融点（例えば、５７０℃〜６００℃）＞第１熱間プレス
工程における加熱温度（例えば、５４０℃〜５７０℃）
＞第２熱間プレス工程における加熱温度（例えば、５０
０℃〜５２０℃）＞ビレットを使った鍛造における加熱
温度（例えば、４４０℃〜４８０℃）＞製品使用環境温
度となるように各温度を設定している。このため、工程
中押圧により高い応力下にあり、結晶粒界に気泡が発生
すると、これらの工程中に気泡部を起点としてアルミニ
ウム合金の各半製品や鍛造中のビレットにクラックが発
生することになってしまう第１熱間プレス工程中、第２
熱間プレス工程中、更にはビレットを使った鍛造工程
中、溶解する気体元素が結晶組織内から遊離して結晶粒
界に現れて気泡が発生することがないため、鍛造用アル
ミニウム合金製ビレットにも、鍛造後のアルミニウム合
金部品にも高い強度を維持させることができる。又、第
１半製品６及び第２半製品７を加熱することにより、こ
れらの半製品６，７を工程中大きく変形させることがで
き、アルミニウム合金粒子表面の酸化皮膜をより破り易
くしている。
ニウム合金製ビレットの製造方法、更には以下の実施の
形態において示す鍛造方法と製品の使用方法において、
融点（例えば、５７０℃〜６００℃）＞第１熱間プレス
工程における加熱温度（例えば、５４０℃〜５７０℃）
＞第２熱間プレス工程における加熱温度（例えば、５０
０℃〜５２０℃）＞ビレットを使った鍛造における加熱
温度（例えば、４４０℃〜４８０℃）＞製品使用環境温
度となるように各温度を設定している。このため、工程
中押圧により高い応力下にあり、結晶粒界に気泡が発生
すると、これらの工程中に気泡部を起点としてアルミニ
ウム合金の各半製品や鍛造中のビレットにクラックが発
生することになってしまう第１熱間プレス工程中、第２
熱間プレス工程中、更にはビレットを使った鍛造工程
中、溶解する気体元素が結晶組織内から遊離して結晶粒
界に現れて気泡が発生することがないため、鍛造用アル
ミニウム合金製ビレットにも、鍛造後のアルミニウム合
金部品にも高い強度を維持させることができる。又、第
１半製品６及び第２半製品７を加熱することにより、こ
れらの半製品６，７を工程中大きく変形させることがで
き、アルミニウム合金粒子表面の酸化皮膜をより破り易
くしている。
【００３８】次に、以上の方法によって得られたアルミ
ニウム合金製ビレット８を用いて鍛造ピストンを製造す
る方法を図５に基づいて説明する。
ニウム合金製ビレット８を用いて鍛造ピストンを製造す
る方法を図５に基づいて説明する。
【００３９】図５はアルミニウム合金製ビレット８から
金型による鍛造を経て鍛造ピストン１０を製造する工程
を示す断面図であり、本実施の形態では、鍛造後のヘッ
ド部１０ａ（図５（ｄ）参照）の肉厚よりも厚い円板状
のビレット８を、その外表面に離型剤を塗布してから、
図５（ａ）に示すように下型２１と上型２２とで構成さ
れた鍛造用金型内に収容し、図５（ｂ）に示すようにビ
レット８を鍛造用金型の下型２１と上型２２とで挟圧し
て鍛造することによって、図５（ｃ）に示すようにヘッ
ド部９ａとピンボス部９ｂ及びスカート部９ｃを備えた
略ピストン形状の鍛造済み成形素材９を得る。
金型による鍛造を経て鍛造ピストン１０を製造する工程
を示す断面図であり、本実施の形態では、鍛造後のヘッ
ド部１０ａ（図５（ｄ）参照）の肉厚よりも厚い円板状
のビレット８を、その外表面に離型剤を塗布してから、
図５（ａ）に示すように下型２１と上型２２とで構成さ
れた鍛造用金型内に収容し、図５（ｂ）に示すようにビ
レット８を鍛造用金型の下型２１と上型２２とで挟圧し
て鍛造することによって、図５（ｃ）に示すようにヘッ
ド部９ａとピンボス部９ｂ及びスカート部９ｃを備えた
略ピストン形状の鍛造済み成形素材９を得る。
【００４０】そして、以上の工程を経て得られた鍛造済
み成形素材９に対して強度を高めるための熱処理を施し
た後、図５（ｄ）に示すように、鍛造済み成形素材９に
リング溝１０ｄやピン孔１０ｅを形成したり、不要な部
分を切除する等の機械加工を行い、更に、必要に応じて
スカート部１０ｃの側面にメッキ等の表面処理を施すこ
とによって所望の鍛造ピストン１０を得る。
み成形素材９に対して強度を高めるための熱処理を施し
た後、図５（ｄ）に示すように、鍛造済み成形素材９に
リング溝１０ｄやピン孔１０ｅを形成したり、不要な部
分を切除する等の機械加工を行い、更に、必要に応じて
スカート部１０ｃの側面にメッキ等の表面処理を施すこ
とによって所望の鍛造ピストン１０を得る。
【００４１】尚、以上の鍛造ピストン１０の製造におい
て、円板状のビレット８を略ピストン形状の鍛造済み成
形素材９に鍛造成形する工程では、ヒータを備えた下型
の凹部内にビレットを収容して４００℃〜５００℃（溶
解温度以下）に加熱した状態で、上型（パンチ）によっ
てビレットをプレスして略ピストン形状の鍛造済み成形
素材９を得る熱間鍛造を採用することによって、アルミ
ニウム合金の延性を十分利用して寸法精度良く鍛造済み
成形素材９を鍛造成形することができる。
て、円板状のビレット８を略ピストン形状の鍛造済み成
形素材９に鍛造成形する工程では、ヒータを備えた下型
の凹部内にビレットを収容して４００℃〜５００℃（溶
解温度以下）に加熱した状態で、上型（パンチ）によっ
てビレットをプレスして略ピストン形状の鍛造済み成形
素材９を得る熱間鍛造を採用することによって、アルミ
ニウム合金の延性を十分利用して寸法精度良く鍛造済み
成形素材９を鍛造成形することができる。
【００４２】以上のように、鍛造ピストン１０は、本発
明方法によってアルミニウム合金粉末５に冷間押圧工程
と第１熱間プレス工程及び第２熱間プレス工程を施して
得られるビレット８を鍛造して得られる略ピストン状の
鍛造済み成形素材９を機械加工することによって得られ
るが、鍛造前のビレット８は必要成分を粉末の状態で含
有するアルミニウム合金粉末５を固化するよって得られ
るため、鋳造によってピストンを製造する場合のように
アルミニウム合金中の含有成分の結晶粒が凝固の際に成
長するようなことがなく、ビレット８中の含有成分をそ
の粒径を小さく保ったまま金属組織中に分散させること
ができる。このため、このようなビレット８から製造さ
れる鍛造ピストン１０においては、鍛造金型（下型２１
と上型２２）による鍛造で略ピストン形状の鍛造済み成
形素材９を得る際にスカート部９ｃで材料が薄く引き延
ばされても、含有されたシリコン（Ｓｉ）の粒子が割れ
てクラックが発生することがなく、スカート部９ｃの疲
労強度が高められる。
明方法によってアルミニウム合金粉末５に冷間押圧工程
と第１熱間プレス工程及び第２熱間プレス工程を施して
得られるビレット８を鍛造して得られる略ピストン状の
鍛造済み成形素材９を機械加工することによって得られ
るが、鍛造前のビレット８は必要成分を粉末の状態で含
有するアルミニウム合金粉末５を固化するよって得られ
るため、鋳造によってピストンを製造する場合のように
アルミニウム合金中の含有成分の結晶粒が凝固の際に成
長するようなことがなく、ビレット８中の含有成分をそ
の粒径を小さく保ったまま金属組織中に分散させること
ができる。このため、このようなビレット８から製造さ
れる鍛造ピストン１０においては、鍛造金型（下型２１
と上型２２）による鍛造で略ピストン形状の鍛造済み成
形素材９を得る際にスカート部９ｃで材料が薄く引き延
ばされても、含有されたシリコン（Ｓｉ）の粒子が割れ
てクラックが発生することがなく、スカート部９ｃの疲
労強度が高められる。
【００４３】又、炭化シリコン（ＳｉＣ）のような硬質
成分を微細化した状態でアルミニウム合金組織中に均等
に分散させることができるため、鍛造ピストン１０に高
い耐摩耗性を確保することができるとともに、他の含有
成分についてもアルミニウム合金粉末５中に微細な粉末
として含有され、これらが成形固化や鍛造を経て緻密な
結晶組織となるため、結晶粒境での応力集中による強度
低下を招くことがなく、これによっても鍛造ピストン１
０の疲労強度が高められる。
成分を微細化した状態でアルミニウム合金組織中に均等
に分散させることができるため、鍛造ピストン１０に高
い耐摩耗性を確保することができるとともに、他の含有
成分についてもアルミニウム合金粉末５中に微細な粉末
として含有され、これらが成形固化や鍛造を経て緻密な
結晶組織となるため、結晶粒境での応力集中による強度
低下を招くことがなく、これによっても鍛造ピストン１
０の疲労強度が高められる。
【００４４】更に、鍛造前のビレット８は、図４に示す
ように、アルミニウム合金粉末５に冷間押圧工程と第１
熱間プレス工程及び第２熱間プレス工程を施して得られ
るため、図６（ａ），（ｂ）に示すように、該ビレット
８の内部に上型２２によって押圧された上面と下型２２
によって押圧された底面及び側面の３つの外面に沿って
外面に平行な方向のファイバーフローが中心軸の周りに
放射状に形成される。そして、このようなビレット８を
図６（ｃ）に示すような略ピストン形状の鍛造済み成形
素材９に鍛造成形することによって該鍛造済み成形素材
９のヘッド部９ａの中心部から周辺部に向かう方向のフ
ァイバーフローを形成することができる。この結果、鍛
造ピストン１０のヘッド部１０ａからスカート部１０ｃ
への熱伝導が良好となるとともに、内燃エンジンの爆発
工程において大きな応力が発生する鍛造ピストン１０の
ヘッド部１０ａとスカート部１０ｃの間の部位の強度を
高めることができ、爆発力に対するヘッド部１０ａの強
度を十分高く保つことができる。尚、図６（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
ように、アルミニウム合金粉末５に冷間押圧工程と第１
熱間プレス工程及び第２熱間プレス工程を施して得られ
るため、図６（ａ），（ｂ）に示すように、該ビレット
８の内部に上型２２によって押圧された上面と下型２２
によって押圧された底面及び側面の３つの外面に沿って
外面に平行な方向のファイバーフローが中心軸の周りに
放射状に形成される。そして、このようなビレット８を
図６（ｃ）に示すような略ピストン形状の鍛造済み成形
素材９に鍛造成形することによって該鍛造済み成形素材
９のヘッド部９ａの中心部から周辺部に向かう方向のフ
ァイバーフローを形成することができる。この結果、鍛
造ピストン１０のヘッド部１０ａからスカート部１０ｃ
への熱伝導が良好となるとともに、内燃エンジンの爆発
工程において大きな応力が発生する鍛造ピストン１０の
ヘッド部１０ａとスカート部１０ｃの間の部位の強度を
高めることができ、爆発力に対するヘッド部１０ａの強
度を十分高く保つことができる。尚、図６（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】＜実施の形態２＞次に、鍛造スリーブ用の
アルミニウム合金製ビレットの製造方法とこのアルミニ
ウム合金製ビレットを用いて鍛造スリーブを製造する方
法を図７〜図１０に基づいて説明する。
アルミニウム合金製ビレットの製造方法とこのアルミニ
ウム合金製ビレットを用いて鍛造スリーブを製造する方
法を図７〜図１０に基づいて説明する。
【００４６】図７は内燃エンジンのシリンダブロック２
３の断面図であり、該シリンダブロック２３のシリンダ
孔には鍛造スリーブ（ライナー）３０が鋳込み或は圧入
され、この鋳造スリーブ３０の内面は不図示のピストン
が摺動する摺接面を構成している。
３の断面図であり、該シリンダブロック２３のシリンダ
孔には鍛造スリーブ（ライナー）３０が鋳込み或は圧入
され、この鋳造スリーブ３０の内面は不図示のピストン
が摺動する摺接面を構成している。
【００４７】ところで、上記鍛造スリーブ３０も本発明
方法によって製造される鍛造用アルミニウム合金製ビレ
ットを鍛造することによって得られるが、鍛造用アルミ
ニウム合金製ビレットの製造方法を図８に基づいて説明
する。
方法によって製造される鍛造用アルミニウム合金製ビレ
ットを鍛造することによって得られるが、鍛造用アルミ
ニウム合金製ビレットの製造方法を図８に基づいて説明
する。
【００４８】鍛造用アルミニウム合金製ビレット２８
は、図４（ａ）に示す冷間押圧工程と図４（ｂ）に示す
第１熱間プレス工程を経て得られた図８（ａ）に示す高
さＬ１の円柱状の第２半製品２７を床型（下型）３７上
に載置し、これをヒータ３８，３９にて２００℃〜６０
０℃に加熱しながら図８（ｂ）に示すように上型４０に
よって熱間でプレスして図８（ｃ）に示すような外径φ
Ｄ2 、内径φＤ3 、高さＬ２のリング状の鍛造用アルミ
ニウム合金製ビレット２８を得る（第２熱間プレス工
程）。
は、図４（ａ）に示す冷間押圧工程と図４（ｂ）に示す
第１熱間プレス工程を経て得られた図８（ａ）に示す高
さＬ１の円柱状の第２半製品２７を床型（下型）３７上
に載置し、これをヒータ３８，３９にて２００℃〜６０
０℃に加熱しながら図８（ｂ）に示すように上型４０に
よって熱間でプレスして図８（ｃ）に示すような外径φ
Ｄ2 、内径φＤ3 、高さＬ２のリング状の鍛造用アルミ
ニウム合金製ビレット２８を得る（第２熱間プレス工
程）。
【００４９】次に、以上の方法によって得られたアルミ
ニウム合金製ビレット２８を用いて鍛造スリーブ３０を
製造する方法を図９に基づいて説明する。
ニウム合金製ビレット２８を用いて鍛造スリーブ３０を
製造する方法を図９に基づいて説明する。
【００５０】図９はアルミニウム合金製ビレット２８か
ら金型による鍛造を経て鍛造スリーブ３０を製造する工
程を示す断面図であり、本実施の形態では、図９（ａ）
に示すように厚いリング状のビレット２８を、その外表
面に離型剤を塗布してから、下型４１と上型４２とで構
成される鍛造用金型に収容し、図９（ｂ）に示すように
ビレット２８を鍛造用金型の下型４１と上型４２とで挟
圧して鍛造することによって、図９（ｃ）に示すように
底部２９ａに孔２９ｂを有する鍛造済み成形素材２９を
得る。
ら金型による鍛造を経て鍛造スリーブ３０を製造する工
程を示す断面図であり、本実施の形態では、図９（ａ）
に示すように厚いリング状のビレット２８を、その外表
面に離型剤を塗布してから、下型４１と上型４２とで構
成される鍛造用金型に収容し、図９（ｂ）に示すように
ビレット２８を鍛造用金型の下型４１と上型４２とで挟
圧して鍛造することによって、図９（ｃ）に示すように
底部２９ａに孔２９ｂを有する鍛造済み成形素材２９を
得る。
【００５１】そして、以上の工程を経て得られた鍛造済
み成形素材２９の底部２９ａを機械加工によって切除し
た後、その内外周面を機械加工することによって図９
（ｄ）に示すように薄肉円筒状の鍛造スリーブ３０を得
る。
み成形素材２９の底部２９ａを機械加工によって切除し
た後、その内外周面を機械加工することによって図９
（ｄ）に示すように薄肉円筒状の鍛造スリーブ３０を得
る。
【００５２】以上のように、鍛造スリーブ３０は、本発
明方法によってアルミニウム合金粉末５に冷間押圧工程
と第１熱間プレス工程及び第２熱間プレス工程を施して
得られるビレット２８を鍛造して得られる略円筒状の鍛
造済み成形素材２９を機械加工することによって得られ
るが、鍛造前のビレット２８は必要成分を粉末の状態で
含有するアルミニウム合金粉末５を固化するよって得ら
れるため、アルミニウム合金中の含有成分の結晶粒が凝
固の際に成長するようなことがなく、ビレット２８中の
含有成分をその粒径を小さく保ったまま金属組織中に分
散させることができ、鍛造により緻密な金属組織の鍛造
スリーブ３０を得ることができる。このため、このよう
な鍛造スリーブ３０を図７に示すシリンダブロック２３
のシリンダ孔に鋳込み又は圧入したとき、ピストンの摺
動面を成す鍛造スリーブ３０の内周面に大きな結晶粒が
露出することがなく、該鍛造スリーブ３０の内周面やピ
ストンの外周面が荒れることがなく、そのような荒れに
起因するピストンの焼き付きが防がれる。
明方法によってアルミニウム合金粉末５に冷間押圧工程
と第１熱間プレス工程及び第２熱間プレス工程を施して
得られるビレット２８を鍛造して得られる略円筒状の鍛
造済み成形素材２９を機械加工することによって得られ
るが、鍛造前のビレット２８は必要成分を粉末の状態で
含有するアルミニウム合金粉末５を固化するよって得ら
れるため、アルミニウム合金中の含有成分の結晶粒が凝
固の際に成長するようなことがなく、ビレット２８中の
含有成分をその粒径を小さく保ったまま金属組織中に分
散させることができ、鍛造により緻密な金属組織の鍛造
スリーブ３０を得ることができる。このため、このよう
な鍛造スリーブ３０を図７に示すシリンダブロック２３
のシリンダ孔に鋳込み又は圧入したとき、ピストンの摺
動面を成す鍛造スリーブ３０の内周面に大きな結晶粒が
露出することがなく、該鍛造スリーブ３０の内周面やピ
ストンの外周面が荒れることがなく、そのような荒れに
起因するピストンの焼き付きが防がれる。
【００５３】又、図１０（ａ）に示すビレット２８はア
ルミニウム合金粉末５を冷間押圧工程で押圧した後に第
１及び第２熱間プレス工程によって熱間プレスされるた
め、その中心部での材料の充填率が低く、外面に沿った
方向に弱いファイバーフローが形成されたものとなって
おり、このようなビレット２８から鍛造によって成形さ
れる図１０（ｂ）に示す鍛造済み成形素材２９には底部
２９ａに円筒部の軸線に沿った方向のファイバーフロー
が多数の層を成して強力に形成される。このため、鍛造
済み成形素材２９の底部２９ａを機械加工によって切除
して得られる図１０（ｃ）に示す鍛造スリーブ３０には
円筒部の軸線方向に沿ったファイバーフローが多数の層
を成して形成される。このため、鍛造スリーブ３０自体
の剛性と強度が高められ、エンジン運転中のピストンか
ら側圧荷重により鍛造スリーブ３０の内周面が軸方向に
おいて湾曲変形することがなく、エンジンの円滑で安定
した運転が可能となる。
ルミニウム合金粉末５を冷間押圧工程で押圧した後に第
１及び第２熱間プレス工程によって熱間プレスされるた
め、その中心部での材料の充填率が低く、外面に沿った
方向に弱いファイバーフローが形成されたものとなって
おり、このようなビレット２８から鍛造によって成形さ
れる図１０（ｂ）に示す鍛造済み成形素材２９には底部
２９ａに円筒部の軸線に沿った方向のファイバーフロー
が多数の層を成して強力に形成される。このため、鍛造
済み成形素材２９の底部２９ａを機械加工によって切除
して得られる図１０（ｃ）に示す鍛造スリーブ３０には
円筒部の軸線方向に沿ったファイバーフローが多数の層
を成して形成される。このため、鍛造スリーブ３０自体
の剛性と強度が高められ、エンジン運転中のピストンか
ら側圧荷重により鍛造スリーブ３０の内周面が軸方向に
おいて湾曲変形することがなく、エンジンの円滑で安定
した運転が可能となる。
【００５４】尚、図１２はアルミニウム合金粉末を型内
で押圧して固化した金属塊とする第１工程と、この金属
塊を押圧して塑性変形させる工程を経て鍛造前素材であ
る鍛造用アルミニウム合金ビレットを得る別の実施の形
態を示す図である。
で押圧して固化した金属塊とする第１工程と、この金属
塊を押圧して塑性変形させる工程を経て鍛造前素材であ
る鍛造用アルミニウム合金ビレットを得る別の実施の形
態を示す図である。
【００５５】本実施の形態においては、図１２（ａ）に
示すように、事前に加熱炉でアルミニウム合金粉末の融
点以下（例えば、２００〜６００℃、望ましくは５５０
〜５８０℃）に加熱した所定重量のアルミニウム合金粉
末を下型５１の中に収容して加圧する第１押圧工程と、
該第１押圧工程によりアルミニウム合金粉末が密着固化
した金属塊５２をその融点以下の温度（例えば、２００
〜６００℃、望ましくは５００〜５３０℃）に加熱して
これを下型５６の上に載置し、これを上型５５で押圧す
る第２押圧工程を経てビレット５７を製造するようにし
ている。この場合、上型５０、下型５１をそれぞれアル
ミニウム合金粉末と同程度の温度に加熱しておくと良
い。又、プレス速度は冷間押圧工程を省略しない場合の
第１熱間プレス工程におけるプレス速度よりも遅くする
と良い。
示すように、事前に加熱炉でアルミニウム合金粉末の融
点以下（例えば、２００〜６００℃、望ましくは５５０
〜５８０℃）に加熱した所定重量のアルミニウム合金粉
末を下型５１の中に収容して加圧する第１押圧工程と、
該第１押圧工程によりアルミニウム合金粉末が密着固化
した金属塊５２をその融点以下の温度（例えば、２００
〜６００℃、望ましくは５００〜５３０℃）に加熱して
これを下型５６の上に載置し、これを上型５５で押圧す
る第２押圧工程を経てビレット５７を製造するようにし
ている。この場合、上型５０、下型５１をそれぞれアル
ミニウム合金粉末と同程度の温度に加熱しておくと良
い。又、プレス速度は冷間押圧工程を省略しない場合の
第１熱間プレス工程におけるプレス速度よりも遅くする
と良い。
【００５６】図１２（ｂ）に図１２（ａ）に示すものと
は別の第２押圧工程を示す。
は別の第２押圧工程を示す。
【００５７】第１押圧工程を経て得られる金属塊５２の
外形より押圧方向と直角となる方向において余裕のある
下型６１内に例えば２００〜６００℃（望ましくは５０
０〜５３０℃）に加熱した金属塊５２を収納した後に押
圧し、金型の内矩形状の鍛造前素材を得るものである。
外形より押圧方向と直角となる方向において余裕のある
下型６１内に例えば２００〜６００℃（望ましくは５０
０〜５３０℃）に加熱した金属塊５２を収納した後に押
圧し、金型の内矩形状の鍛造前素材を得るものである。
【００５８】この第２押圧工程を図４に示す第２熱間プ
レス工程に代えて実施しても良い。このようにすること
により、外形が円形であるピストンのみでなく、多種の
外形形状の例えばコンロッド、４サイクルエンジンのバ
ルブリフタ、ロッカーアーム、コンプレッサのスクロー
ルプレートのための鍛造前素材を製造することが可能と
なる。
レス工程に代えて実施しても良い。このようにすること
により、外形が円形であるピストンのみでなく、多種の
外形形状の例えばコンロッド、４サイクルエンジンのバ
ルブリフタ、ロッカーアーム、コンプレッサのスクロー
ルプレートのための鍛造前素材を製造することが可能と
なる。
【００５９】図１２（ｃ）には、１つの押圧金型を利用
して第１押圧工程、第２押圧工程を実施するものを示
す。
して第１押圧工程、第２押圧工程を実施するものを示
す。
【００６０】下型７１内に所定量のアルミニウム合金粉
末を収容した後、上型７０で押圧固化して金属塊として
第１押圧工程としている。このとき、移動型７２は所定
の上位置にある。この後、移動型７２は所定の下位置に
移動した後、更に上型７０の金属塊を押圧するか、上型
７０の押圧移動に合わせて移動型７２を所定の下位置ま
で移動させる第２押圧工程を実施して鍛造前素材（ビレ
ット）５７を製造するようにしている。この場合、アル
ミニウム合金粉末を加熱しておくのが望ましい。
末を収容した後、上型７０で押圧固化して金属塊として
第１押圧工程としている。このとき、移動型７２は所定
の上位置にある。この後、移動型７２は所定の下位置に
移動した後、更に上型７０の金属塊を押圧するか、上型
７０の押圧移動に合わせて移動型７２を所定の下位置ま
で移動させる第２押圧工程を実施して鍛造前素材（ビレ
ット）５７を製造するようにしている。この場合、アル
ミニウム合金粉末を加熱しておくのが望ましい。
【００６１】図１２（ｄ）には、複数の押圧部を有する
金型を使って複数個分を同時に押圧する第１と押圧工程
で複数個分の金属塊８０を製造する方法を示す。金属塊
８０を切断して各々のビレットに対応した金属塊８１を
製造し、それぞれの金属塊８１を独立の第２押圧工程を
経てビレット５７を製造するか、複数個分の金属塊８０
を複数の押圧部を有する金型を使って押圧する第２押圧
工程で複数個分のビレット素材８２を製造し、切断して
個々のビレットを製造するようにする。この場合には、
切断部８０ａ及び８２ａの断面積を他の部位の断面積よ
りも小さくすることが金型形状により容易に可能であ
り、図１３に示す押し出したものを切断するものに比べ
てアルミニウム合金の損耗量を小さく抑えることができ
る。
金型を使って複数個分を同時に押圧する第１と押圧工程
で複数個分の金属塊８０を製造する方法を示す。金属塊
８０を切断して各々のビレットに対応した金属塊８１を
製造し、それぞれの金属塊８１を独立の第２押圧工程を
経てビレット５７を製造するか、複数個分の金属塊８０
を複数の押圧部を有する金型を使って押圧する第２押圧
工程で複数個分のビレット素材８２を製造し、切断して
個々のビレットを製造するようにする。この場合には、
切断部８０ａ及び８２ａの断面積を他の部位の断面積よ
りも小さくすることが金型形状により容易に可能であ
り、図１３に示す押し出したものを切断するものに比べ
てアルミニウム合金の損耗量を小さく抑えることができ
る。
【００６２】又、切断部８０ａ及び８２ａの断面積を他
の部位の断面積よりも小さくすることができるため、切
断による切断傷の発生の頻度を低く抑えることができ、
その後の押圧或は鍛造におけるクラックの発生頻度を低
く抑えて歩留りを向上させることができる。
の部位の断面積よりも小さくすることができるため、切
断による切断傷の発生の頻度を低く抑えることができ、
その後の押圧或は鍛造におけるクラックの発生頻度を低
く抑えて歩留りを向上させることができる。
【００６３】尚、アルミニウム合金粉末を製造する工程
の急冷凝固において空気中に溶融合金を噴霧して急冷凝
固する場合、できる粉末は複雑な形状となり易く、これ
を使う場合には粉末を固化して密度の高い金属塊を得る
ために複数の押圧工程を経るようにし、その後、塑性変
形のための押圧工程を実施すると、不良品の発生を抑え
ることができる。
の急冷凝固において空気中に溶融合金を噴霧して急冷凝
固する場合、できる粉末は複雑な形状となり易く、これ
を使う場合には粉末を固化して密度の高い金属塊を得る
ために複数の押圧工程を経るようにし、その後、塑性変
形のための押圧工程を実施すると、不良品の発生を抑え
ることができる。
【００６４】一方、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性
ガス中に噴霧して急冷凝固させたときは、楕円形の表面
が比較的滑らかな粉末を形成することができるため、こ
の粉末を使用する場合には、１回だけの押圧工程を実施
するだけで粉末を固着して密度の高い金属塊を得ること
が可能となる。
ガス中に噴霧して急冷凝固させたときは、楕円形の表面
が比較的滑らかな粉末を形成することができるため、こ
の粉末を使用する場合には、１回だけの押圧工程を実施
するだけで粉末を固着して密度の高い金属塊を得ること
が可能となる。
【００６５】又、鍛造用アルミニウム合金ビレットを使
って鍛造品を製造する場合であって、鍛造後Ｔ６処理を
行う場合には、Ｔ６処理の温度を第２熱間プレス工程に
おけるアルミニウム合金の融点で且つＴ６処理の温度以
上に設定し、鍛造品を製造する鍛造工程における加熱温
度をＴ６処理の温度以下に設定すると良い。尚、Ｔ６処
理の温度は実績に基づいた推奨値がＪＩＳにおいて規定
されているアルミニウム合金製品のＴ６処理温度とする
と良い。
って鍛造品を製造する場合であって、鍛造後Ｔ６処理を
行う場合には、Ｔ６処理の温度を第２熱間プレス工程に
おけるアルミニウム合金の融点で且つＴ６処理の温度以
上に設定し、鍛造品を製造する鍛造工程における加熱温
度をＴ６処理の温度以下に設定すると良い。尚、Ｔ６処
理の温度は実績に基づいた推奨値がＪＩＳにおいて規定
されているアルミニウム合金製品のＴ６処理温度とする
と良い。
【００６６】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、アルミニウム合金粉末を型内に収容して押圧す
ることによって粉末を密着固化した金属塊とする第１押
圧工程と、この金属塊を押圧して塑性変形させる第２押
圧工程を経て鍛造前素材である鍛造用アルミニウム合金
製ビレットを得るようにしているため、切断による損耗
無くすか或は少なくすることができ、材料を無駄に消費
することによるコストアップを招くことはない。又、ア
ルミニウム容器を使用しないため、アルミニウム合金粉
末に由来する均一な内部組織とすることができ、ビレッ
トを使った鍛造品に高い強度を確保することができる。
よれば、アルミニウム合金粉末を型内に収容して押圧す
ることによって粉末を密着固化した金属塊とする第１押
圧工程と、この金属塊を押圧して塑性変形させる第２押
圧工程を経て鍛造前素材である鍛造用アルミニウム合金
製ビレットを得るようにしているため、切断による損耗
無くすか或は少なくすることができ、材料を無駄に消費
することによるコストアップを招くことはない。又、ア
ルミニウム容器を使用しないため、アルミニウム合金粉
末に由来する均一な内部組織とすることができ、ビレッ
トを使った鍛造品に高い強度を確保することができる。
【００６７】又、本発明によれば、第１押圧工程と第２
押圧工程とをそれぞれ別型を使用して実施するようにし
たため、第２押圧工程における塑性変形を確実に実施す
ることができ、アルミニウム合金粉末外周の酸化皮膜を
確実に破り、十分な強度を得ることができる。
押圧工程とをそれぞれ別型を使用して実施するようにし
たため、第２押圧工程における塑性変形を確実に実施す
ることができ、アルミニウム合金粉末外周の酸化皮膜を
確実に破り、十分な強度を得ることができる。
【００６８】更に、本発明によれば、第１押圧工程を、
型内で押圧して固化した密度の低い金属塊とする第１Ａ
押圧工程と、型内で固化した密度の低い金属塊を押圧し
て密度の高い金属塊とする第１Ｂ工程とで構成し、前記
第２押圧工程は前記密度の高い金属塊を押圧するように
したため、第２押圧工程における塑性変形においてクラ
ックの発生を抑えて歩留りを向上させることができる。
型内で押圧して固化した密度の低い金属塊とする第１Ａ
押圧工程と、型内で固化した密度の低い金属塊を押圧し
て密度の高い金属塊とする第１Ｂ工程とで構成し、前記
第２押圧工程は前記密度の高い金属塊を押圧するように
したため、第２押圧工程における塑性変形においてクラ
ックの発生を抑えて歩留りを向上させることができる。
【００６９】更に、本発明によれば、第１Ａ押圧工程と
第１Ｂ押圧工程とを同一の型を使用して実施する一方、
前記第２押圧工程を別型を使用して実施するようにした
ため、型製造費を節約することができる。
第１Ｂ押圧工程とを同一の型を使用して実施する一方、
前記第２押圧工程を別型を使用して実施するようにした
ため、型製造費を節約することができる。
【００７０】更に、本発明によれば、第１押圧工程と第
２押圧工程の一方或は双方において、アルミニウム合金
粉末或は金属塊の一方或は双方を融点よりも低い所定温
度まで加熱した状態で押圧するようにしたため、押圧荷
重が小さくてもアルミニウム合金粉末を固化した金属塊
ができ、或は固化した金属塊を押圧荷重が小さくても塑
性変形可能となる。
２押圧工程の一方或は双方において、アルミニウム合金
粉末或は金属塊の一方或は双方を融点よりも低い所定温
度まで加熱した状態で押圧するようにしたため、押圧荷
重が小さくてもアルミニウム合金粉末を固化した金属塊
ができ、或は固化した金属塊を押圧荷重が小さくても塑
性変形可能となる。
【００７１】更に、本発明によれば、第１Ａ押圧工程と
第１Ｂ押圧工程及び第２押圧工程の少なくとも１つ又は
２つ或は全てにおいて、アルミニウム合金の粉末又は金
属塊を融点よりも低い温度まで加熱した状態で押圧する
ようにしたため、押圧荷重を低く抑えることができる。
第１Ｂ押圧工程及び第２押圧工程の少なくとも１つ又は
２つ或は全てにおいて、アルミニウム合金の粉末又は金
属塊を融点よりも低い温度まで加熱した状態で押圧する
ようにしたため、押圧荷重を低く抑えることができる。
【００７２】更に、本発明によれば、後工程における金
属塊の温度を前工程におけるアルミニウム合金の粉末或
は金属塊の温度と同等或はそれ以上とした状態で押圧す
るようにしたため、アルルミニウム合金を形成する結晶
中に溶解するガス成分が温度の低い後工程の方が溶解度
が高いことになるため、高い応力下となる後工程の押圧
中に結晶粒界に気泡化しにくくなり、後工程の押圧中に
クラックの発生が起きにくくすることができる。
属塊の温度を前工程におけるアルミニウム合金の粉末或
は金属塊の温度と同等或はそれ以上とした状態で押圧す
るようにしたため、アルルミニウム合金を形成する結晶
中に溶解するガス成分が温度の低い後工程の方が溶解度
が高いことになるため、高い応力下となる後工程の押圧
中に結晶粒界に気泡化しにくくなり、後工程の押圧中に
クラックの発生が起きにくくすることができる。
【００７３】更に、本発明によれば、第１押圧工程を経
て得られる中間半製品の比重量を第２押圧工程を経て得
られる鍛造用アルミニウム合金製ビレットの比重量の９
５％以上となるように第１押圧工程においてアルミニウ
ム合金粉末を密着させるようにしたため、塑性変形させ
る第２押圧工程でクラックの発生を抑えることができ
る。
て得られる中間半製品の比重量を第２押圧工程を経て得
られる鍛造用アルミニウム合金製ビレットの比重量の９
５％以上となるように第１押圧工程においてアルミニウ
ム合金粉末を密着させるようにしたため、塑性変形させ
る第２押圧工程でクラックの発生を抑えることができ
る。
【００７４】更に、本発明によれば、中間半製品の少な
くとも第２押圧工程において押圧される面に鉱物油を塗
布するか、第２押圧工程における押圧型の表面に鉱物油
を塗布するかの少なくとも一方を実施した後、第２押圧
工程を実施するようにしたため、前記中間半製品の全領
域で塑性変形させることができ、ビレットの強度を高
め、結果的にその後の工程で得られる鍛造品の強度を高
めることができる。
くとも第２押圧工程において押圧される面に鉱物油を塗
布するか、第２押圧工程における押圧型の表面に鉱物油
を塗布するかの少なくとも一方を実施した後、第２押圧
工程を実施するようにしたため、前記中間半製品の全領
域で塑性変形させることができ、ビレットの強度を高
め、結果的にその後の工程で得られる鍛造品の強度を高
めることができる。
【００７５】更に、本発明によれば、第２押圧工程を、
第１押圧工程を経て得られる中間半製品を床型上に載置
してこれを押圧する側面拘束のない自由押圧工程で構成
したため、型製作費を節約することができる。
第１押圧工程を経て得られる中間半製品を床型上に載置
してこれを押圧する側面拘束のない自由押圧工程で構成
したため、型製作費を節約することができる。
【００７６】更に、本発明によれば、第２押圧工程を、
第１押圧工程を経て得られる中間半製品を内周が該中間
半製品の外周より大きな型内に収容載置し、これを前記
外周より大きな型内に嵌合する押圧型で押圧する側面拘
束のある押圧工程で構成したため、外形が円形となる単
純なもののみでなく、コンロッドやロッカーアーム等の
外形が複雑な形状の鍛造品の鍛造前素材として使用可能
となる。そして、この鍛造前素材をそのまま或は必要最
小限の切断等を実施した上で鍛造型に収納して鍛造品を
得ることができるため、材料の無駄を省くことができ
る。
第１押圧工程を経て得られる中間半製品を内周が該中間
半製品の外周より大きな型内に収容載置し、これを前記
外周より大きな型内に嵌合する押圧型で押圧する側面拘
束のある押圧工程で構成したため、外形が円形となる単
純なもののみでなく、コンロッドやロッカーアーム等の
外形が複雑な形状の鍛造品の鍛造前素材として使用可能
となる。そして、この鍛造前素材をそのまま或は必要最
小限の切断等を実施した上で鍛造型に収納して鍛造品を
得ることができるため、材料の無駄を省くことができ
る。
【００７７】更に、本発明によれば、アルミニウム合金
粉末を型内に収容してこれを押圧型にて常温で押圧して
第１半製品を得る冷間押圧工程と、該冷間押圧工程で得
られた前記第１半製品を型内に収容してこれを押圧型に
て２００℃〜６００℃の熱間でプレスして第２半製品を
得る第１熱間プレス工程と、該第１熱間プレス工程で得
られた前記第２半製品を床型上に載置してこれを押圧型
にて２００℃〜６００℃の熱間でプレスする第２熱間プ
レス工程を経て鍛造用アルミニウム合金製ビレットを製
造するようにしたため、該アルミニウム合金製ビレット
を鍛造することによって得られる鍛造品に高さ方向のフ
ァイバーフローを形成することができ、該鍛造品に十分
高い強度を確保することができる。
粉末を型内に収容してこれを押圧型にて常温で押圧して
第１半製品を得る冷間押圧工程と、該冷間押圧工程で得
られた前記第１半製品を型内に収容してこれを押圧型に
て２００℃〜６００℃の熱間でプレスして第２半製品を
得る第１熱間プレス工程と、該第１熱間プレス工程で得
られた前記第２半製品を床型上に載置してこれを押圧型
にて２００℃〜６００℃の熱間でプレスする第２熱間プ
レス工程を経て鍛造用アルミニウム合金製ビレットを製
造するようにしたため、該アルミニウム合金製ビレット
を鍛造することによって得られる鍛造品に高さ方向のフ
ァイバーフローを形成することができ、該鍛造品に十分
高い強度を確保することができる。
【図１】本発明方法の工程を示す説明図である。
【図２】ビレットの強度とＬ１／Ｌ２（第２半製品の高
さＬ１と鍛造用アルミニウム合金製ビレットの高さＬ２
との比）との関係を示す図である。
さＬ１と鍛造用アルミニウム合金製ビレットの高さＬ２
との比）との関係を示す図である。
【図３】アルミニウム合金粉末の製造方法をその工程順
に示す説明図である。
に示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る鍛造ピストン用ア
ルミニウム合金製ビレットの製造方法をその工程順に示
す説明図である。
ルミニウム合金製ビレットの製造方法をその工程順に示
す説明図である。
【図５】アルミニウム合金製ビレットから金型による鍛
造を経て鍛造ピストを製造する工程を示す断面図であ
る。
造を経て鍛造ピストを製造する工程を示す断面図であ
る。
【図６】アルミニウム合金製ビレットと鍛造済み成形素
材に形成されたファイバーフローを示す図である。
材に形成されたファイバーフローを示す図である。
【図７】シリンダブロックの断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る鍛造スリーブ用ア
ルミニウム合金製ビレットの製造方法をその工程順に示
す説明図である。
ルミニウム合金製ビレットの製造方法をその工程順に示
す説明図である。
【図９】アルミニウム合金製ビレットから金型による鍛
造を経て鍛造スリーブを製造する工程を示す断面図であ
る。
造を経て鍛造スリーブを製造する工程を示す断面図であ
る。
【図１０】鍛造済み成形素材と鍛造スリーブに形成され
たファイバーフローを示す図である。
たファイバーフローを示す図である。
【図１１】アルミニウム合金粉末を微視的に示す図であ
る。
る。
【図１２】本発明の別実施の形態に係る鍛造用アルミニ
ウム合金ビレットの製造方法をその工程順に示す図であ
る。
ウム合金ビレットの製造方法をその工程順に示す図であ
る。
【図１３】従来の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの
製造方法をその工程順に示す説明図である。
製造方法をその工程順に示す説明図である。
５ アルミニウム合金粉末 ６，２６ 第１半製品 ７，２７ 第２半製品 ８，２８ 鍛造用アルミニウム合金製ビレット ９，２９ 鍛造済み成形素材 １０ 鍛造ピストン １１，１３ 下型（型） １２，１６，２０ 上型（押圧型） １７ 下型（床型） ３０ 鍛造スリーブ ３７ 下型（型） ４０ 上型（押圧型） ５０，６０，７０ 上型 ５１，６１，７１ 下型 ５７ 鍛造用アルミニウム合金製ビレット ７２ 移動型 ８０，８１ 金属塊
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｆ 3/14 Ｂ２２Ｆ 3/17 Ｃ 3/17 Ｃ２２Ｃ 1/04 Ｃ Ｃ２２Ｃ 1/04 Ｂ２２Ｆ 3/14 Ｄ Ｃ Ｆターム(参考） 4E087 AA02 AA05 AA10 BA04 BA14 BA23 CA08 CA11 CA15 CA33 CB01 CB02 CB03 CB04 DA04 DA05 DB13 DB15 DB23 DB24 EC11 EC12 EC22 EC37 EC46 EC54 HA62 HA63 HA64 HA67 HA69 HB17 4K018 AA15 BA08 BB04 EA03 EA06 EA44 FA02
Claims (15)
- 【請求項１】 アルミニウム合金粉末を型内に収容して
これを押圧することによって該粉末を密着固化した金属
塊とする第１押圧工程と、前記金属塊を押圧してこれを
塑性変形させる第２押圧工程とを経て鍛造前素材である
鍛造用アルミニウム合金製ビレットを得ることを特徴と
する鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方法。 - 【請求項２】 前記第１押圧工程と前記第２押圧工程と
をそれぞれ別型を使用して実施するようにしたことを特
徴とする請求項１記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレ
ットの製造方法。 - 【請求項３】 前記第１押圧工程を、アルミニウム合金
粉末を型内で押圧してこれを固化した密度の低い金属塊
とする第１Ａ押圧工程と、前記密度の低い金属塊を押圧
してこれを密度の高い金属塊とする第１Ｂ押圧工程で構
成し、前記第２押圧工程において前記密度の高い金属塊
を押圧してこれを塑性変形させることを特徴とする請求
項１記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方
法。 - 【請求項４】 前記第１Ａ押圧工程と前記第１Ｂ押圧工
程とを同一の型を使用して実施する一方、前記第２押圧
工程を別型を使用して実施するようにしたことを特徴と
する請求項３記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレット
の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１押圧工程と前記第２押圧工程の
一方或は双方において、アルミニウム合金粉末或は金属
塊の一方或は双方を融点よりも低い所定温度まで加熱し
た状態で押圧するようにしたことを特徴とする請求項１
又は２記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造
方法。 - 【請求項６】 前記第１Ａ押圧工程と前記第１Ｂ押圧工
程及び前記第２押圧工程の少なくとも１つ又は２つ或は
全てにおいて、アルミニウム合金の粉末或は金属塊を融
点よりも低い温度まで加熱した状態で押圧するようにし
たことを特徴とする請求項３又は４記載の鍛造用アルミ
ニウム合金製ビレットの製造方法。 - 【請求項７】 前記第１Ａ押圧工程を、アルミニウム合
金粉末を型内に収容してこれを常温状態で押圧する冷間
押圧工程とするとともに、前記第１Ｂ押圧工程と前記第
２押圧工程の少なくとも一方或は双方において、アルミ
ニウム合金の粉末或は金属塊を融点よりも低い温度まで
加熱した状態で押圧するようにしたことを特徴とする請
求項３又は４記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレット
の製造方法。 - 【請求項８】 後工程における金属塊の温度を前工程に
おけるアルミニウム合金の粉末或は金属塊の温度と同等
或はそれ以上とした状態で押圧するようにしたことを特
徴とする請求項５，６又は７記載の鍛造用アルミニウム
合金製ビレットの製造方法。 - 【請求項９】 前記第１押圧工程を経て得られる中間半
製品の比重量が前記第２押圧工程を経て得られる鍛造用
アルミニウム合金製ビレットの比重量の９５％以上とな
るように、第１押圧工程においてアルミニウム合金粉末
を密着させるようにしたことを特徴とする請求項１〜７
又は８記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造
方法。 - 【請求項１０】 前記中間半製品の少なくとも前記第２
押圧工程において押圧される面への鉱物油を塗布と第２
押圧工程における押圧型の表面への鉱物油の塗布の少な
くとも一方を実施した後、第２押圧工程を実施するよう
にしたことを特徴とする鍛造用アルミニウム合金製ビレ
ットの製造方法。 - 【請求項１１】 前記第２押圧工程を、前記第１押圧工
程を経て得られる中間半製品を床型上に載置してこれを
押圧する側面拘束のない自由押圧工程としたことを特徴
とする請求項１〜９又は１０記載の鍛造用アルミニウム
合金製ビレットの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第２押圧工程を、前記第１押圧工
程を経て得られる中間半製品を内周が該中間半製品の外
周よりも大きな型内に収容載置し、該中間半製品を前記
型内に嵌合する押圧型で押圧する側面拘束のある押圧工
程としたことを特徴とする請求項１〜１０又は１１記載
の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方法。 - 【請求項１３】 アルミニウム合金粉末を型内に収容し
てこれを押圧型にて常温で押圧して第１半製品を得る冷
間押圧工程と、該冷間押圧工程で得られた前記第１半製
品を型内に収容してこれを押圧型にて２００℃〜６００
℃の熱間でプレスして第２半製品を得る第１熱間プレス
工程と、該第１熱間プレス工程で得られた前記第２半製
品を床型上に載置してこれを押圧型にて２００℃〜６０
０℃の熱間でプレスする第２熱間プレス工程を経て鍛造
用アルミニウム合金製ビレットを得ることを特徴とする
鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方法。 - 【請求項１４】 前記第１熱間プレス工程で得られる第
２半製品の高さＬ１と前記第２熱間プレス工程で得られ
る鍛造用アルミニウム合金製ビレットの高さＬ２との比
Ｌ１／Ｌ２を１．５以上に設定したことを特徴とする請
求項１３記載の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製
造方法。 - 【請求項１５】 前記アルミニウム合金粉末の平均粒径
を３００μｍ以下としたことを特徴とする請求項１３記
載の鍛造用アルミニウム合金製ビレットの製造方法。
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