JP2006169594A - Method for producing aluminum alloy member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の輸送機の構造部材として使用されるアルミニウム合金部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aluminum alloy member used as a structural member of a transport device such as an automobile.
アルミニウム合金材は、軽量で、リサイクル性が優れていることから、自動車を始めとして種々の輸送機の構造部材に使用されている。一般に、フレーム材等の構造部品をアルミニウム合金材により形成する場合には、押出成形が利用されており(例えば、特許文献1参照。)、特許文献1には、Mg含有量が0.40乃至0.80質量%でSi含有量が0.50乃至1.0質量%であり、プレス焼入れ後時効処理したAl−Mg−Si系アルミニウム合金中空押出材からなり、耐力が200MPa以上で、且つ表面再結晶層の厚さが肉厚の1乃至50%であり、更に表面再結晶層の肉厚方向の結晶粒径が200μm以下である衝撃吸収部材が開示されている。
Aluminum alloy materials are lightweight and excellent in recyclability, and are therefore used in structural members for various transport equipment including automobiles. In general, when a structural component such as a frame material is formed of an aluminum alloy material, extrusion molding is used (see, for example, Patent Document 1). In
しかしながら、押出成形は1回の成形で複雑な断面形状の中空部材を作製できるという長所はあるが、長手方向に対して同一形状の部材しか作製することができないため、適用できる部位が限られるという問題点がある。そこで、従来、より複雑な形状のアルミニウム部材を作製するため、長手方向に対して同一形状である部分を押出成形により作製すると共に、長手方向に対して同一形状でない部分はアルミニウム合金板をプレス加工することにより作製し、この押出形材とプレス加工部材とを溶接接合することにより中空部材とする方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 However, although extrusion molding has the advantage that a hollow member having a complicated cross-sectional shape can be produced by one molding, only a member having the same shape in the longitudinal direction can be produced, so that the applicable parts are limited. There is a problem. Therefore, conventionally, in order to produce an aluminum member having a more complicated shape, a portion having the same shape with respect to the longitudinal direction is produced by extrusion molding, and an aluminum alloy plate is pressed for a portion having the same shape with respect to the longitudinal direction. There is also proposed a method of making a hollow member by welding and joining the extruded profile and a pressed member (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。特許文献2に記載のサスペンションアームのように、アルミニウム合金材同士を溶接接合すると、熱影響部が軟化するため、強度及び耐食性が低下するという問題点がある。車両及び自動車等の輸送機用構造部材、特に、輸送機の足回りに使用される構造部材の性能には、高強度であることだけでなく、耐食性が優れていることも重要な要素である。このため、特許文献2に記載されているような従来の方法で製造されたアルミニウム合金部材は、輸送機用構造部材として使用することは困難である。
However, the conventional techniques described above have the following problems. When aluminum alloy materials are welded together as in the suspension arm described in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、軽量で、形状の自由度が高く、且つ強度及び耐食性が優れた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。 This invention is made | formed in view of this problem, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of the aluminum alloy member which is lightweight, has a high freedom degree of shape, and was excellent in intensity | strength and corrosion resistance.
本願第1発明に係るアルミニウム合金部材の製造方法は、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材をプレス成形して1対の半割体を得る工程と、前記半割体同士をその端面で突合せた後、その突合せ部を接合して製品形状の部材を得る工程と、この部材を熱処理してその調質をT6にする工程と、を有することを特徴とする。 The method of manufacturing an aluminum alloy member according to the first invention of the present application includes a step of pressing a T4 tempered material of an Al—Mg—Si aluminum alloy material to obtain a pair of halves, and the halves After the abutting at the end face, there are a step of joining the abutting portions to obtain a product-shaped member, and a step of heat-treating the member to make its tempering T6.
本発明においては、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材をプレス成形することにより1対の半割体を作製し、この半割体を相互に接合して製品形状としているため、成形性が優れると共に形状自由度が高い。また、接合後の部材を熱処理し、その調質をT6にしているため、強度が向上し、軽量で且つ高強度のアルミニウム合金部材が得られる。なお、本発明においてアルミニウム合金材の調質を示すT4及びT6は、JIS規格H0001に規定されている質別である。 In the present invention, a pair of halves are produced by press-molding a T4 tempered material of an Al—Mg—Si aluminum alloy material, and the halves are joined together to form a product shape. The moldability is excellent, and the degree of freedom in shape is high. Moreover, since the member after joining is heat-processed and the tempering is set to T6, intensity | strength improves and the lightweight and high intensity | strength aluminum alloy member is obtained. In the present invention, T4 and T6 indicating the tempering of the aluminum alloy material are categorized according to JIS standard H0001.
本願第2発明に係るアルミニウム合金部材の製造方法は、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材をプレス成形して1対の半割体を得る工程と、前記半割体同士をその端面で突合せた後、その突合せ部を接合して製品形状の部材を得る工程と、この部材に過時効処理を施してその調質をT7にする工程と、を有することを特徴とする。 The method for producing an aluminum alloy member according to the second invention of the present application includes a step of pressing a T4 tempered material of an Al—Mg—Si aluminum alloy material to obtain a pair of halves, and the halves After the abutting at the end face, there is a step of joining the abutting portions to obtain a product-shaped member, and a step of subjecting this member to an overaging treatment to make its temper to T7.
本発明においては、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材をプレス成形することにより1対の半割体を作製し、この半割体を相互に接合して製品形状としているため、成形性が優れると共に形状自由度が高い。また、接合後の部材に過時効処理を施してその調質をT7にしているため、軽量で且つ耐食性が優れたアルミニウム合金部材が得られる。なお、本発明においてアルミニウム合金材の調質を示すT7は、JIS規格H0001に規定されている質別である。 In the present invention, a pair of halves are produced by press-molding a T4 tempered material of an Al—Mg—Si aluminum alloy material, and the halves are joined together to form a product shape. The moldability is excellent, and the degree of freedom in shape is high. Moreover, since the member after joining is over-aged and its tempering is set to T7, an aluminum alloy member that is lightweight and has excellent corrosion resistance can be obtained. In the present invention, T7 indicating the tempering of the aluminum alloy material is a quality defined in JIS standard H0001.
前記部材は、中空であってもよい。これにより、複雑な形状のアルミニウム合金中空部材が得られる。また、前記プレス成形された半割体同士を接合する方法は、例えば、摩擦撹拌接合である。これにより、接合部における熱影響部が小さくなり接合部の強度が向上すると共に、表面のビードの盛り上がりを少なくすることができる。 The member may be hollow. Thereby, the aluminum alloy hollow member of a complicated shape is obtained. Moreover, the method of joining the said press-formed halves is a friction stir welding, for example. As a result, the heat-affected zone at the joint is reduced, the strength of the joint is improved, and the rise of the surface bead can be reduced.
本発明によれば、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材をプレス成形した半割体同士を接合して製品形状の部材としているため、成形性及び形状自由度を向上させることができ、更に、接合後の処理により部材の調質をT6又はT7にしているため、高強度で耐食性が優れ、且つ軽量なアルミニウム合金部材を得ることができる。 According to the present invention, since the halves obtained by press-molding the T4 tempered material of the Al-Mg-Si-based aluminum alloy material are joined to form a product-shaped member, the formability and the shape freedom are improved. Furthermore, since the tempering of the member is set to T6 or T7 by the treatment after joining, a high-strength, excellent corrosion resistance and lightweight aluminum alloy member can be obtained.
以下、本発明の実施の形態に係るアルミニウム合金部材の製造方法について、添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第1の実施形態に係るアルミニウム合金材の製造方法について説明する。図1は本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法を示すフローチャート図であり、図2は図1に示す方法で製造されたアルミニウム合金部材を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法においては、先ず、素材として、Al−Mg−Si系(6000系)アルミニウム合金材のT4調質材を用意し(ステップS1)、この素材をプレス成形し、図2に示す形状の半割体2及び3を作製する(ステップS2)。プレス成形は、押出成形では困難である長手方向において断面積及び断面形状が異なる部材でも作製することができると共に、穿孔等の部分加工も成形時に同時に行うことができるため、半割体3のように孔5を備えた形状の部材も1回の成形工程で作製することができる。
Hereinafter, a method for producing an aluminum alloy member according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. First, the manufacturing method of the aluminum alloy material which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing an aluminum alloy member of the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing an aluminum alloy member manufactured by the method shown in FIG. As shown in FIG. 1, in the aluminum alloy member manufacturing method of the present embodiment, first, a T4 tempered material of an Al—Mg—Si (6000) aluminum alloy material is prepared as a material (step S1). Then, this material is press-molded to produce
また、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材は、成形性が優れると共に高い強度が得られる合金材料である。例えば、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材は、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材を溶体化処理した後、冷間加工を行わずに自然時効させたものであり、伸びが優れており、良好な成形性が得られる。また、このT4調質材に、焼入れ及び時効処理を施すことにより、その強度が向上することが知られている。更に、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材は、耐食性及びリサイクル性も優れている。 The Al—Mg—Si-based aluminum alloy material is an alloy material that has excellent formability and high strength. For example, a T4 tempered material of an Al—Mg—Si based aluminum alloy material is a material which has been subjected to a natural aging without performing cold working after the solution treatment of the Al—Mg—Si based aluminum alloy material. Is excellent and good moldability is obtained. In addition, it is known that the strength of the T4 tempered material is improved by quenching and aging treatment. Furthermore, the Al—Mg—Si-based aluminum alloy material is excellent in corrosion resistance and recyclability.
次に、図2に示すように、ステップS2において作製した半割体2及び3を、その端部同士を突合せた後、突合せ面4に沿って接合し、製品形状、即ち、中空部を備えた筒状の閉断面構造の部材1とする(ステップS3)。その際の接合方法としては、アーク溶接、レーザ溶接及び摩擦撹拌接合等を適用することができる。図3(a)は半割体2及び3の突合せ部を示す断面図であり、図3(b)は図3(a)に示す突合せ部をアーク溶接したときの状態を示す断面図であり、図3(c)は摩擦撹拌接合したときの状態を示す断面図である。図3(c)に示すように、摩擦撹拌接合は、接合ツール11を回転させながらそのピン部11aを突合せ部に挿入し、この状態で接合ツール11を突合せ面4に沿って移動させることにより、被接合部材である半割体2及び3の突合せ部を接合する方法である。この摩擦撹拌接合は、図3(b)に示すように、溶接ワイヤ8と半割体2及び3との間にアーク9を発生させ、この状態でトーチ10を突合せ面4に沿って移動させることにより、半割体2及び3の突合せ部を溶融させて接合するアーク溶接とは異なり、被接合材(半割体2及び3)を溶融させずに接合するため、熱影響部7が小さく、表面のビード6の盛り上がりもほとんどない。よって、半割体2と半割体3とを接合する際は、摩擦撹拌接合を適用することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2, the
次に、接合後の部材1に対して、熱処理を施し、その調質をT6にする(ステップS4)。その際の熱処理条件としては、処理温度が例えば180℃であり、処理時間が例えば18時間である。これにより、部材1の強度が向上し、剛性が高まる。
Next, the
本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法においては、素材として、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材を使用しているため、成形性が優れている。また、この素材をプレス成形した1対の半割体を相互に接合して製品形状の部材としているため、押出成形を利用した従来の方法よりも形状自由度が高い。更に、接合後の部材を熱処理して、その調質をT6にしているため、軽量で且つ高強度のアルミニウム合金部材が得られる。 In the manufacturing method of the aluminum alloy member of this embodiment, since the T4 tempered material of an Al-Mg-Si type aluminum alloy material is used as a raw material, the moldability is excellent. Moreover, since a pair of halves obtained by press-molding this material are joined together to form a product-shaped member, the degree of freedom in shape is higher than that of a conventional method using extrusion molding. Furthermore, since the member after joining is heat-treated and the tempering is set to T6, a lightweight and high-strength aluminum alloy member can be obtained.
次に、本発明の第2の実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法について説明する。図4は本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法を示すフローチャート図である。図4に示すように、本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法においては、前述の第1の実施形態と同様に、先ず、素材として、Al−Mg−Si系(6000系)アルミニウム合金材のT4調質材を用意し(ステップS11)、この素材をプレス成形し、図2に示す形状の半割体2及び3を作製する(ステップS12)。次に、ステップS12において作製した半割体2及び3を、その端部同士を突合せた後、突合せ面4に沿って接合し、中空部を備えた筒状の閉断面構造の部材1とする(ステップS13)。そして、接合後の部材1に対して、過時効処理を施し、その調質をT7にする(ステップS14)。その際の処理条件としては、処理温度が例えば200℃であり、処理時間が例えば18時間である。なお、本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
Next, the manufacturing method of the aluminum alloy member of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing the method for manufacturing the aluminum alloy member of the present embodiment. As shown in FIG. 4, in the manufacturing method of the aluminum alloy member of the present embodiment, as in the first embodiment, first, as a material, an Al—Mg—Si (6000 series) aluminum alloy material is used. A T4 tempered material is prepared (step S11), and this material is press-molded to produce
本実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法においては、素材として、Al−Mg−Si系アルミニウム合金材のT4調質材を使用しているため、成形性が優れている。また、この素材をプレス成形した1対の半割体を相互に接合して製品形状の部材としているため、押出成形を利用した従来の方法よりも形状自由度が高い。更に、接合後の部材1に過時効処理を施して、その調質をT7にしているため、従来の方法で製造されたアルミニウム合金部材よりも、耐食性を向上させることができる。
In the manufacturing method of the aluminum alloy member of this embodiment, since the T4 tempered material of an Al-Mg-Si type aluminum alloy material is used as a raw material, the moldability is excellent. Moreover, since a pair of halves obtained by press-molding this material are joined together to form a product-shaped member, the degree of freedom in shape is higher than that of a conventional method using extrusion molding. Furthermore, since the
本発明のアルミニウム合金部材の製造方法は、自動車等の輸送機用構造部材として好適である。 The method for producing an aluminum alloy member of the present invention is suitable as a structural member for a transport device such as an automobile.
1;部材
2,3;半割体
4;突合せ面
5;孔
6;ビード
7;熱影響部
8;溶接ワイヤ
9;アーク
10;トーチ
11;接合ツール
11a;ピン部
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