JP2007014986A - Base stock made of alloy and method for manufacturing it - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば切削加工を施して光学機器部品、電機機器部品、自動車部品などに使用される合金製素材およびその製造方法などに関する。 The present invention relates to an alloy material used for optical parts, electrical equipment parts, automobile parts and the like by cutting, for example, and a method for producing the same.
特許文献１に示すように、切削性に優れたアルミニウム合金製素材は一般的に、アルミニウム合金製材料に熱間押出加工を行って押出材を得、その押出材に対し、焼入加工、引抜加工、エージング加工、ロール矯正加工をこの順に行って製造されるものである。
しかしながら、上記従来の合金製素材は、低融点合金が含まれているが、この低融点合金が粒界に析出すると、エージング工程などの製造時や、製造後の切削加工、研削加工、ドリリング加工などの製品加工時に、上記析出部を起点として、粒界、応力割れが発生するおそれがある。 However, the above-mentioned conventional alloy material includes a low melting point alloy. If this low melting point alloy precipitates at the grain boundary, it is produced during the aging process, etc., and after the production, cutting, grinding, drilling. At the time of product processing such as, grain boundaries and stress cracks may occur starting from the precipitate.
一方、上記合金製素材において、残留応力を小さく、あるいは圧縮方向に大きく（マイナス方向に大きく）調整することによって、上記の粒界、応力割れを防止するという技術が従来より検討されている。 On the other hand, a technique for preventing the above-described grain boundary and stress cracking by adjusting the residual stress to be small or to be large in the compression direction (large in the minus direction) has been studied.
ところが合金製素材の残留応力をマイナス方向に大きくなるようにむやみに調整すると、残留応力の影響が大きくなり、切削加工後の真円度などの寸法精度が低下し、品質を低下させるおそれがあった。 However, if the residual stress of the alloy material is adjusted so as to increase in the negative direction, the influence of the residual stress increases, and the dimensional accuracy such as roundness after cutting may decrease and the quality may deteriorate. It was.
この発明は、上記従来技術の問題を解消し、粒界、応力割れの発生を防止しつつ、高い寸法精度を有する合金製素材およびその製造方法などを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an alloy material having a high dimensional accuracy, a method for manufacturing the same, and the like while solving the above-described problems of the prior art and preventing the occurrence of grain boundaries and stress cracks.
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following structure.
［１］ 引抜加工を行ってアルミニウム合金製の引抜材を得る引抜工程と、
ロール矯正加工を行って引抜材に残留応力を付与するロール矯正工程と、
残留応力が付与された引抜材にエージング加工を行って合金製素材を得るエージング工程と、を含み、
前記ロール矯正工程において、引抜材の残留応力（リング試験による残留応力）をエージング工程前の状態で−７５Ｎ／ｍｍ2 以上、−５Ｎ／ｍｍ2 未満に調整するようにしたことを特徴とする合金製素材の製造方法。
[1] A drawing step of performing a drawing process to obtain a drawing material made of an aluminum alloy;
A roll straightening process for applying a residual stress to the drawn material by performing a roll straightening process;
An aging step of obtaining an alloy material by performing an aging process on a drawn material to which residual stress is applied, and
In the roll straightening process, -75N / mm 2 or more in the residual stress of the drawn material (residual stress ring test) the aging step the state before an alloy is characterized in that so as to adjust to below -5N / mm 2 A manufacturing method of a raw material.
［２］ アルミニウム合金が快削性アルミニウムである前項１に記載の合金製素材の製造方法。
[2] The method for producing an alloy material according to
［３］ アルミニウム合金が引抜材にＰｂ成分を含まない快削性アルミニウムである前項１または２に記載の合金製素材の製造方法。
[3] The method for producing an alloy material according to
［４］ アルミニウム合金が引抜材にＰｂ成分を含む快削性アルミニウムである前項１または２に記載の合金製素材の製造方法。
[4] The method for producing an alloy material according to
［５］ 前記ロール矯正加工におけるロールによる応力を３５〜２２０Ｎ／ｍｍ2 に設定するようにした前項１〜４のいずれか１項に記載の合金製素材の製造方法。
[5] The method for producing an alloy material according to any one of
［６］ 引抜材の残留応力をエージング工程後の状態で−５０〜−１Ｎ／ｍｍ2 に調整するようにした前項１〜５のいずれか１項に記載の合金製素材の製造方法。
[6] The method for producing an alloy material according to any one of
［７］ 前記引抜工程を行う前に、
アルミニウム合金材に熱間押出加工を行って押出材を得る押出工程と、
押出材に焼入加工を行う焼入工程と、を含む前項１〜６のいずれか１項に記載の合金製素材の製造方法。
[7] Before performing the drawing step,
An extrusion process for obtaining an extruded material by performing a hot extrusion process on an aluminum alloy material;
The manufacturing method of the alloy raw material of any one of the preceding clauses 1-6 including the hardening process which quenches an extrusion material.
［８］ 引抜加工を行ってアルミニウム合金製の引抜材を得る引抜工程と、
ロール矯正加工を行って引抜材に残留応力を付与するロール矯正工程と、
残留応力が付与された引抜材にエージング加工を行って合金製素材を得るエージング工程と、を含み、
前記ロール矯正工程において、ロールによる応力を３５〜２２０Ｎ／ｍｍ2 に設定するようにしたことを特徴とする合金製素材の製造方法。
[8] A drawing step of performing a drawing process to obtain a drawing material made of an aluminum alloy;
A roll straightening process for applying a residual stress to the drawn material by performing a roll straightening process;
An aging step of obtaining an alloy material by performing an aging process on a drawn material to which residual stress is applied, and
In the roll straightening process, the stress due to the roll is set to 35 to 220 N / mm 2 .
［９］ 引抜加工を行ってアルミニウム合金製の引抜材を得る引抜工程と、
ロール矯正加工を行って引抜材に残留応力を付与するロール矯正工程と、
残留応力が付与された引抜材にエージング加工を行って合金製素材を得るエージング工程と、を含み、
引抜材の残留応力をエージング工程後の状態で−５０〜−１Ｎ／ｍｍ2 に調整するようにしたことを特徴とする合金製素材の製造方法。
[9] A drawing step of performing a drawing process to obtain a drawing material made of an aluminum alloy;
A roll straightening process for applying a residual stress to the drawn material by performing a roll straightening process;
An aging step of obtaining an alloy material by performing an aging process on a drawn material to which residual stress is applied, and
A method for producing an alloy material, wherein the residual stress of the drawn material is adjusted to -50 to -1 N / mm 2 after the aging process.
［１０］ 前項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されることを特徴とする合金製素材。
[10] An alloy material manufactured by the manufacturing method according to any one of
［１１］ 前項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された合金製素材を切削加工することによって得られることを特徴とする切削加工品。
[11] A cutting product obtained by cutting an alloy material manufactured by the manufacturing method according to any one of
［１２］ 前項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法によって合金製素材を得る工程と、
合金製素材を切削加工することによって切削加工品を得る工程と、を含むことを特徴とする切削加工品の製造方法。
[12] A step of obtaining an alloy material by the manufacturing method according to any one of
A process for obtaining a cut product by cutting an alloy material, and a method for producing a cut product.
［１３］ エージング加工が行われるアルミニウム合金製の引抜材であって、
エージング加工前に、ロール矯正加工を行って残留応力を付与するとともに、その残留応力をエージング加工前の状態で−７５Ｎ／ｍｍ2 以上、−５Ｎ／ｍｍ2 未満に調整したことを特徴とするアルミニウム合金製の引抜材。
[13] An aluminum alloy drawn material that is subjected to aging,
Before aging process, aluminum with imparting residual stress by performing a roll straightening, the residual stress in the aging process state before -75N / mm 2 or more, characterized by being adjusted to less than -5N / mm 2 Alloy drawing material.
［１４］ 前記ロール矯正加工におけるロールによる応力を３５〜２２０Ｎ／ｍｍ2 に設定するようにした前項１３に記載のアルミニウム合金製の引抜材。 [14] The aluminum alloy drawn material as recited in the aforementioned Item 13, wherein the stress due to the roll in the roll straightening process is set to 35 to 220 N / mm 2 .
［１５］ 残留応力をエージング加工後の状態で−５０〜−１Ｎ／ｍｍ2 に調整するようにした前項１３または１４に記載のアルミニウム合金製の引抜材。 [15] The aluminum alloy drawn material according to the above item 13 or 14, wherein the residual stress is adjusted to −50 to −1 N / mm 2 in a state after aging processing.
［１６］ エージング加工を行う前に、アルミニウム合金製の引抜材にロール矯正加工を行うようにした引抜材のロール矯正方法であって、
前記ロール矯正加工によって残留応力を付与するとともに、その残留応力をエージング加工前の状態で−７５Ｎ／ｍｍ2 以上、−５Ｎ／ｍｍ2 未満に調整したことを特徴とする引抜材のロール矯正方法。
[16] A roll straightening method for a drawn material in which a roll straightening process is performed on a drawn material made of an aluminum alloy before performing an aging process,
Wherein with imparting residual stress by roll straightening, the residual stress in the aging process state before -75N / mm 2 or more, roll straightening method of the drawn material, characterized in that it adjusted to less than -5N / mm 2.
［１７］ 前記ロール矯正加工におけるロールによる応力を３５〜２２０Ｎ／ｍｍ2 に設定するようにした前項１６に記載の引抜材のロール矯正方法。 [17] The roll straightening method for a drawn material according to the above item 16, wherein the stress due to the roll in the roll straightening is set to 35 to 220 N / mm 2 .
［１８］ 残留応力をエージング加工後の状態で−５０〜−１Ｎ／ｍｍ2 に調整するようにした前項１６または１７に記載の引抜材のロール矯正方法。 [18] The roll straightening method for a drawn material according to 16 or 17 above, wherein the residual stress is adjusted to −50 to −1 N / mm 2 in a state after aging processing.
発明［１］の合金製素材の製造方法によれば、引抜材にマイナス方向の残留応力を付与するものであるため、圧縮応力が作用して、エージング加工時などの製造時や、切削加工時に、粒界、応力割れが発生するのを有効に防止することができる。 According to the manufacturing method of the alloy material of the invention [1], since a negative residual stress is imparted to the drawn material, the compressive stress acts, and at the time of manufacturing such as aging processing or at the time of cutting processing It is possible to effectively prevent the occurrence of grain boundaries and stress cracks.
さらにマイナス方向の残留応力を所定の範囲に調整しているため、過度の圧縮応力が作用するのを防止でき、高い寸法精度を維持できて、品質を向上させることができる。 Furthermore, since the residual stress in the negative direction is adjusted to a predetermined range, it is possible to prevent excessive compressive stress from acting, maintain high dimensional accuracy, and improve quality.
発明［２］の合金製素材の製造方法によれば、切削加工性に優れた合金製素材を製造することができる。 According to the method for manufacturing an alloy material of the invention [2], an alloy material excellent in cutting workability can be manufactured.
発明［３］の合金製素材の製造方法によれば、Ｐｂ成分の含有されない、いわゆるＰｂフリー製品を製造することができる。 According to the method for producing an alloy material of the invention [3], a so-called Pb-free product containing no Pb component can be produced.
発明［４］の合金製素材の製造方法によれば、Ｐｂ成分を含有する合金製素材を製造することができる。 According to the method for producing an alloy material of the invention [4], an alloy material containing a Pb component can be produced.
発明［５］の合金製素材の製造方法によれば、引抜材における残留応力の調整を正確に行うことができる。 According to the method for producing an alloy material of the invention [5], the residual stress in the drawn material can be adjusted accurately.
発明［６］の合金製素材の製造方法によれば、引抜材における残留応力の調整をより正確に行うことができる。 According to the method for producing an alloy material of the invention [6], the residual stress in the drawn material can be adjusted more accurately.
発明［７］の合金製素材の製造方法によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。 According to the method for producing an alloy material of the invention [7], the above effect can be obtained more reliably.
発明［８］の合金製素材の製造方法によれば、ロールによる応力（圧下量）を特定値に設定しているため、上記と同様に同様の作用効果を得ることができる。 According to the method for manufacturing an alloy material of the invention [8], since the stress (rolling amount) by the roll is set to a specific value, the same effect as described above can be obtained.
発明［９］の合金製素材の製造方法によれば、引抜材におけるエージング工程後の残留応力を特定値に調整しているため、上記と同様に同様の作用効果を得ることができる。 According to the method for producing an alloy material of the invention [9], the residual stress after the aging process in the drawn material is adjusted to a specific value, so that the same operational effects as described above can be obtained.
発明［１０］によれば、上記と同様に同様の作用効果を有する合金製素材を提供することができる。 According to the invention [10], it is possible to provide an alloy material having the same function and effect as described above.
発明［１１］によれば、上記と同様に同様の作用効果を有する切削加工品を提供することができる。 According to the invention [11], it is possible to provide a machined product having the same function and effect as described above.
発明［１２］によれば、上記と同様に同様の作用効果を有する切削加工品の製造方法を提供することができる。 According to the invention [12], it is possible to provide a method for manufacturing a machined product having the same function and effect as described above.
発明［１３］によれば、上記と同様に同様の作用効果を有するアルミニウム合金製の引抜材を提供することができる
発明［１４］［１５］によれば、上記の作用効果をより確実に得ることができる。
According to the invention [13], it is possible to provide an aluminum alloy drawn material having the same operation and effect as described above. According to the invention [14] and [15], the above operation and effect can be obtained more reliably. be able to.
発明［１６］によれば、上記と同様に同様の作用効果を有する引抜材のロール矯正方法を提供することができる。 According to the invention [16], it is possible to provide a drawing material roll straightening method having the same function and effect as described above.
発明［１７］［１８］によれば、上記の作用効果をより確実に得ることができる。 According to inventions [17] and [18], the above-mentioned effects can be obtained more reliably.
図１に示すように、本発明の実施形態である合金製素材の製造方法は、熱間押出工程、焼入工程、引抜工程、ロール矯正工程、エージング工程が順次施されて、合金製素材が製造されるものである。 As shown in FIG. 1, the method for manufacturing an alloy material according to an embodiment of the present invention includes a hot extrusion process, a quenching process, a drawing process, a roll correction process, and an aging process, which are sequentially performed. It is manufactured.
まず押出工程においては、合金材料を熱間押出加工して、押出材を得る。本実施形態において用いられる合金材料としては、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）などの低融点合金が添加されたアルミニウム合金が用いられる。 First, in an extrusion process, an alloy material is hot-extruded to obtain an extruded material. As an alloy material used in this embodiment, an aluminum alloy to which a low melting point alloy such as lead (Pb), tin (Sn), or bismuth (Bi) is added is used.
次に上記の押出材に対し焼入加工を行った後、その焼入加工された押出材に対し、引抜加工を行って引抜材を得る。 Next, after performing a quenching process on the above extruded material, the extruded material is subjected to a drawing process to obtain a drawn material.
続いて、引抜加工によって得られた引抜材に対しロール矯正加工を行って、エージング加工（熱処理）を行うものである。 Then, roll correction processing is performed on the drawn material obtained by the drawing processing, and aging processing (heat treatment) is performed.
本実施形態においては、ロール矯正加工によって引抜材に特有の残留応力を付与する。 In this embodiment, the residual stress peculiar to a drawing material is provided by roll correction processing.
この残留応力は、後述するリング試験に準拠して、エージング工程前の状態で−５Ｎ／ｍｍ2 未満、−７５Ｎ／ｍｍ2 以上に調整する必要があり、好ましくは−５Ｎ／ｍｍ2 未満、−６５Ｎ／ｍｍ2 以上、より好ましくは−５Ｎ／ｍｍ2 未満、−５５Ｎ／ｍｍ2 以上、より一層好ましくは−５Ｎ／ｍｍ2 未満、−４５Ｎ／ｍｍ2 以上に調整するのが良い。 The residual stress, in compliance with the ring tests described below, less than -5N / mm 2 in the aging step prior state, it is necessary to adjust the -75N / mm 2 or more, preferably less than -5N / mm 2, - 65N / mm 2 or more, more preferably less than -5N / mm 2, -55N / mm 2 or more, even more preferably less than -5N / mm 2, is better adjusted to -45N / mm 2 or more.
すなわち上記所定の範囲内に残留応力を調整した場合には、切削加工後の寸法精度（真円度）の低下を防止しつつ、粒界割れや応力割れの発生を有効に防止することができる。換言すると、残留応力が高過ぎて、マイナス方向の残留応力が小さ過ぎる場合には、十分な圧縮応力が得られず、粒界、応力割れが発生するおそれがあり、好ましくない。逆に残留応力が小さ過ぎて、マイナス方向の残留応力が大き過ぎる場合には、過度の圧縮応力が作用することにより、切削加工後の寸法精度の低下を来すおそれがあり、好ましくない。 That is, when the residual stress is adjusted within the predetermined range, it is possible to effectively prevent the occurrence of intergranular cracking and stress cracking while preventing a decrease in dimensional accuracy (roundness) after cutting. . In other words, if the residual stress is too high and the residual stress in the minus direction is too small, sufficient compressive stress cannot be obtained, and grain boundaries and stress cracks may occur. On the other hand, if the residual stress is too small and the residual stress in the negative direction is too large, excessive compressive stress may act, which may reduce the dimensional accuracy after cutting, which is not preferable.
なお残留応力の下限値を特に−４５Ｎ／ｍｍ2 以上に調整した場合には、後述するようにリング状に切削加工した際の真円度の低下が０．０２ｍｍ以下に抑制され、格段に優れた寸法安定性を得ることができ、品質をより一層向上させることができる。 In particular, when the lower limit of the residual stress is adjusted to −45 N / mm 2 or more, as will be described later, the decrease in roundness when cutting into a ring shape is suppressed to 0.02 mm or less, which is extremely excellent. Dimensional stability can be obtained, and the quality can be further improved.
本実施形態において、残留応力の測定方法としては、リング試験方法が用いられる。このリング試験は、図２（ａ）に示すように丸棒状のサンプル基材（１）を筒状に加工して、同図（ｂ）に示すように板厚１ｍｍの円筒状のサンプル基材（２）を得る。このとき加工熱により製品温度が１００℃を超えないように加工する。続けてこの筒状のサンプル基材（２）の外周面に、軸心方向に沿って線状の基準位置マーク（Ｍ）を付与する。その後この筒状サンプル基材（２）を輪切り状に切断して、軸方向長さ１０ｍｍの４つのサンプル（３）を得る。 In the present embodiment, a ring test method is used as a residual stress measurement method. In this ring test, a round sample-like sample substrate (1) is processed into a cylindrical shape as shown in FIG. 2 (a), and a cylindrical sample substrate with a plate thickness of 1mm as shown in FIG. 2 (b). (2) is obtained. At this time, processing is performed so that the product temperature does not exceed 100 ° C. by processing heat. Subsequently, a linear reference position mark (M) is provided along the axial direction on the outer peripheral surface of the cylindrical sample substrate (2). Then, this cylindrical sample base material (2) is cut into a ring shape to obtain four samples (3) having an axial length of 10 mm.
次に図３に示すように、各サンプル（３）に対し、基準位置マーク（Ｍ）を基準にして、周方向に９０°毎の位置、つまり０°、９０°、１８０°、２７０°の位置にそれぞれ切込位置マーク（Ｍ１）を付与する。 Next, as shown in FIG. 3, with respect to each sample (3), with reference to the reference position mark (M), the positions in the circumferential direction are 90 °, that is, 0 °, 90 °, 180 °, 270 °. A cut position mark (M1) is given to each position.
次に図４に示すように、各サンプル（３）の外径（切込前外径Ｄ0 ）を測定する。更に図５に示すように、各サンプル（３）の周方向に等間隔で８箇所の位置でそれぞれ肉厚Ｔを測定し、その肉厚Ｔの平均値Ｔave を求める。 Next, as shown in FIG. 4, the outer diameter (outer diameter D0 before cutting) of each sample (3) is measured. Further, as shown in FIG. 5, the thickness T is measured at eight positions at equal intervals in the circumferential direction of each sample (3), and an average value Tave of the thickness T is obtained.
その後図６に示すように、切込位置マーク（Ｍ１）が付与された部分を、軸心方向に沿って１．０ｍｍ幅に切り込んでスリット状の切込溝（Ｓ）をそれぞれ形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 6, the portion provided with the cut position mark (M1) is cut into a 1.0 mm width along the axial direction to form slit-like cut grooves (S).
次に図７に示すように、各サンプル（３）の外径（切込後外径Ｄ1 ）を測定する。 Next, as shown in FIG. 7, the outer diameter (the outer diameter D1 after cutting) of each sample (3) is measured.
こうして得られた上記各測定値を次式（１）に当てはめて、残留応力値を求める。 The respective measured values thus obtained are applied to the following equation (1) to obtain a residual stress value.
残留応力（Ｎ／ｍｍ2 ）＝（１／Ｄ0 −１／Ｄ1 ）×Ｔave ×縦弾性係数…（１）
一方、上記の残留応力は、例えばロール矯正工程における矯正条件などによって制御するものである。たとえば矯正ロールの応力（圧下荷重、圧下量）、ロール配置位置、ロール配置角度、ロール形状、ロール径、送り速度（ロール回転速度）の他、ロール矯正加工時に用いられる潤滑剤の種類などによって調整する方法を好適に採用することができる。中でも特に、矯正ロールの応力を調整することによって、残留応力を所望の値に的確に調整することができるので、ロールによる応力を制御することによって、残留応力を調整するのが好ましい。
Residual stress (N / mm 2 ) = (1 /
On the other hand, the residual stress is controlled by, for example, correction conditions in the roll correction process. For example, adjusting the stress of the straightening roll (rolling load, rolling amount), roll placement position, roll placement angle, roll shape, roll diameter, feed rate (roll rotation speed), and the type of lubricant used during roll straightening The method to do can be used suitably. In particular, by adjusting the stress of the straightening roll, the residual stress can be accurately adjusted to a desired value. Therefore, it is preferable to adjust the residual stress by controlling the stress by the roll.
本実施形態においては、ロール矯正加工におけるロールによる応力（圧下量）を３５〜２２０Ｎ／ｍｍ2 、より好ましくは３５〜１３５Ｎ／ｍｍ2 に設定するのが良い。すなわち圧下量が少な過ぎる場合には、引抜材に対しマイナス方向に十分な残留応力を付与することができず、粒界、応力割れが発生するおそれがあり、好ましくない。逆に圧下量が多過ぎる場合には、マイナス方向の残留応力が大きくなり過ぎて、過度の圧縮応力が作用することにより、寸法精度の低下（真円度の低下）を来すおそれがあり、好ましくない。 In the present embodiment, the stress (rolling amount) by the roll in the roll straightening process is set to 35 to 220 N / mm 2 , more preferably 35 to 135 N / mm 2 . That is, when the amount of reduction is too small, sufficient residual stress cannot be imparted to the drawn material in the minus direction, and grain boundaries and stress cracks may occur, which is not preferable. Conversely, if the amount of reduction is too large, the residual stress in the negative direction becomes too large, and excessive compressive stress acts, which may cause a decrease in dimensional accuracy (decrease in roundness) It is not preferable.
本実施形態においては、ロール矯正加工を施した引抜材に対し、エージング加工（熱処理加工）を施して合金製素材を製造するものである。 In the present embodiment, an alloy material is manufactured by subjecting a drawn material subjected to roll straightening to aging (heat treatment).
本実施形態において、エージング加工後の状態におけるリング試験による残留応力は、−５０〜−１Ｎ／ｍｍ2 、−３１〜−１Ｎ／ｍｍ2 、より好ましくは−２０〜−１Ｎ／ｍｍ2 に調整するのが良い。 In this embodiment, the residual stress by the ring test in the state after aging processing is adjusted to -50 to -1 N / mm 2 , 31 to -1 N / mm 2 , more preferably -20 to -1 N / mm 2 . Is good.
すなわち残留応力が高過ぎて、マイナス方向の残留応力が小さ過ぎる場合には、十分な圧縮応力が得られず、粒界、応力割れが発生するおそれがあり、好ましくない。逆に残留応力が小さ過ぎて、マイナス方向の残留応力が大き過ぎる場合には、過度の圧縮応力が作用することにより、寸法精度が低下するおそれがあり、好ましくない。 That is, when the residual stress is too high and the residual stress in the minus direction is too small, a sufficient compressive stress cannot be obtained, and grain boundaries and stress cracks may occur. On the other hand, if the residual stress is too small and the residual stress in the negative direction is too large, the dimensional accuracy may decrease due to the excessive compressive stress acting, which is not preferable.
本実施形態においてエージング加工を施した後、合金製素材を切断して所定の長さの合金製素材製品を得るものである。 In the present embodiment, after the aging process is performed, the alloy material is cut to obtain an alloy material product having a predetermined length.
こうして得られた合金製素材製品は、切削加工、研削加工、ドリリング加工などの加工が行われて、光学機器部品、電機機器部品、自動車部品などに用いられるものである。 The alloy material product obtained in this manner is subjected to processing such as cutting, grinding, and drilling, and is used for optical equipment parts, electrical equipment parts, automobile parts, and the like.
本実施形態の合金製素材の製造方法においては、エージング前の引抜材をマイナス方向に残留応力を付与するものであるため、適度な圧縮応力が作用することにより、エージング加工時などの製造時や、製造後の切削加工時に、粒界、応力割れが発生するのを有効に防止でき、高品質の合金製素材製品を得ることができる。 In the manufacturing method of the alloy material according to the present embodiment, since a residual stress is imparted in the minus direction to the drawn material before aging, an appropriate compressive stress acts, so that during the aging process or the like It is possible to effectively prevent the occurrence of grain boundaries and stress cracks at the time of cutting after production, and to obtain a high quality alloy material product.
さらにマイナス方向の残留応力を適度に抑制することにより、過度の圧縮応力が作用するのを防止でき、寸法精度（円形の場合には真円度）の向上を図ることができ、より高い品質の合金製素材製品を得ることができる。 Furthermore, by suppressing the residual stress in the negative direction appropriately, it is possible to prevent excessive compressive stress from acting, improve the dimensional accuracy (roundness in the case of a circle), and improve the quality. Alloy material products can be obtained.
また本実施形態においては、ロール矯正加工におけるロールによる応力（圧下量）を調整することによって、引抜材の残留応力をコントロールするようにしているため、残留応力の調整を簡単かつ的確に行うことができる。 In the present embodiment, the residual stress of the drawn material is controlled by adjusting the stress (rolling amount) due to the roll in the roll straightening process. Therefore, the residual stress can be adjusted easily and accurately. it can.
さらに本実施形態において、エージング後の状態で特有の残留応力に調整する場合には、上記した粒界、応力割れ防止効果や、寸法精度の向上効果を、より確実に得ることができる。 Furthermore, in this embodiment, when adjusting to a specific residual stress in the state after aging, the above-described grain boundary, stress cracking prevention effect, and dimensional accuracy improvement effect can be obtained more reliably.
なお上記実施形態においては、「熱間押出工程」→「焼入工程」→「引抜工程」→「ロール矯正工程」→「エージング工程」の製造手順を採用しているが、それだけに限られず、本発明においては、引抜工程を２パスで行うようにしたもの、たとえば「熱間押出工程」→「引抜工程（１パス）」→「焼入工程」→「引抜工程（２パス）」→「ロール矯正工程」→「エージング工程」の製造手順を採用することもできる。要は引抜工程後に、ロール矯正工程およびエージング工程を行う製造手順であればどのような手順のものでも採用することができる。 In the above embodiment, the manufacturing procedure of “hot extrusion process” → “quenching process” → “drawing process” → “roll straightening process” → “aging process” is adopted, but the present invention is not limited to this. In the invention, the drawing process is performed in two passes, for example, “hot extrusion process” → “drawing process (1 pass)” → “quenching process” → “drawing process (2 pass)” → “roll The manufacturing procedure of “correction process” → “aging process” can also be adopted. In short, any procedure can be adopted as long as it is a manufacturing procedure for performing a roll correction process and an aging process after the drawing process.
＜実施例１＞
表１の試料No.1に示すように、Ｓｉが０．１３質量％、Ｆｅが０．１７質量％、Ｃｕが５．２０質量％、Ｚｎが０．２８質量％、Ｔｉが０．０２質量％、Ｂｉが０．４３質量％、Ｓｎが０．４３質量％、残部がＡｌからなるＰｂフリーＡｌ合金を準備した。
<Example 1>
As shown in Sample No. 1 in Table 1, Si was 0.13 mass%, Fe was 0.17 mass%, Cu was 5.20 mass%, Zn was 0.28 mass%, and Ti was 0.02 mass%. %, Bi is 0.43% by mass, Sn is 0.43% by mass, and the balance is Al.
この合金材料を用いて、熱間押出加工、焼入加工、引抜加工を行うことにより、引抜材を得た。続いてその引抜材に対しロール矯正加工を施して、上記リング試験方法に準拠した残留応力が、−８０〜−５Ｎ／ｍｍ2 の範囲で５Ｎ／ｍｍ2 ずつ変化するように調整した直径φ１７ｍｍの引抜材サンプルを製作した。 Using this alloy material, a drawn material was obtained by performing hot extrusion, quenching, and drawing. Followed by subjecting the roll straightening for that drawn material, residual stresses conforming to the ring test method, the adjusted diameter φ17mm to vary in the range of -80~-5N / mm 2 by 5N / mm 2 A drawn material sample was produced.
なお残留応力の調整は、矯正ローラによる応力（圧下荷重）を変更することにより正確に行うことができる。すなわち図８のグラフに示すように、矯正ローラによる応力とエージング前の残留応力と間には、所定の相関関係が認められるため、矯正ローラによる応力を制御することにより、引抜材の残留応力を適宜調整することができる。 The residual stress can be adjusted accurately by changing the stress (rolling load) by the straightening roller. That is, as shown in the graph of FIG. 8, there is a predetermined correlation between the stress due to the straightening roller and the residual stress before aging. Therefore, by controlling the stress due to the straightening roller, the residual stress of the drawn material is reduced. It can be adjusted appropriately.
こうして得られた各引抜材サンプルに対し、エージング加工を施した後、各サンプルにおけるリング試験方法に準拠した残留応力（エージング後）を測定するとともに、切削加工を行った後の真円に対する変化率（真円度）を測定した。 For each drawn material sample obtained in this way, after aging, the residual stress (after aging) in accordance with the ring test method in each sample is measured, and the rate of change relative to the perfect circle after cutting (Roundness) was measured.
その結果を以下の表２に示す。さらにエージング後の残留応力と真円度との関係を図９のグラフに示す。 The results are shown in Table 2 below. Furthermore, the graph of FIG. 9 shows the relationship between the residual stress after aging and the roundness.
表２および図９から理解できるように、エージング前の残留応力が−５Ｎ／ｍｍ2 以上のサンプルは、粒界割れの発生による不具合が有り、エージング前の残留応力が−５Ｎ／ｍｍ2 未満のもの（エージング後の残留応力が−１Ｎ／ｍｍ2 以下のもの）は、粒界割れの発生が認められなかった。 As can be understood from Table 2 and FIG. 9, the sample having a residual stress before aging of −5 N / mm 2 or more has a defect due to the occurrence of grain boundary cracking, and the residual stress before aging is less than −5 N / mm 2 . In the case of the one (residual stress after aging is -1 N / mm 2 or less), no occurrence of intergranular cracking was observed.
また残留応力が小さくなるに従って（残留応力がマイナス方向に大きくなるに従って）、真円度が次第に低下しているのが判る。特にエージング前の残留応力が−４５Ｎ／ｍｍ2 以上（エージング後の残留応力が−２０Ｎ／ｍｍ2 以上）のものでは、真円度が「０．０２０ｍｍ」と高い精度を確保することができ、高品質の製品を確実に得ることができる。 It can also be seen that as the residual stress decreases (as the residual stress increases in the negative direction), the roundness gradually decreases. Especially when the residual stress before aging is −45 N / mm 2 or more (residual stress after aging is −20 N / mm 2 or more), the roundness can be ensured as high as “0.020 mm”. High quality products can be obtained reliably.
＜実施例２＞
上記表１の試料No.2に示すように、Ｓｉが０．１５質量％、Ｆｅが０．２６質量％、Ｃｕが５．５１質量％、Ｚｎが０．０３質量％、Ｔｉが０．０４質量％、Ｐｂが０．５７質量％、Ｂｉが０．５７質量％、残部がＡｌからなるＡｌ合金（Ａ２０１１相当合金）を準備した。
<Example 2>
As shown in Sample No. 2 in Table 1, Si is 0.15% by mass, Fe is 0.26% by mass, Cu is 5.51% by mass, Zn is 0.03% by mass, and Ti is 0.04%. An Al alloy (A2011 equivalent alloy) consisting of 0.5% by mass, Pb of 0.57% by mass, Bi of 0.57% by mass and the balance of Al was prepared.
この合金材料を用いて、熱間押出加工、焼入加工、引抜加工を行うことにより、引抜材を得た。続いてその引抜材に対しロール矯正加工を施して、上記同様にリング試験方法に準拠した残留応力を変化させて、直径φ１０ｍｍの引抜材サンプルを製作した。 Using this alloy material, a drawn material was obtained by performing hot extrusion, quenching, and drawing. Subsequently, the drawn material was subjected to roll straightening, and the residual stress in accordance with the ring test method was changed in the same manner as described above to produce a drawn material sample having a diameter of 10 mm.
そして上記と同様に、エージング前後の残留応力と真円度との関係を求めたところ、上記と実質的に同様な結果が得られた。この結果のうちエージング後の残留応力と真円度との関係を上記図９に併せて示す。 In the same manner as described above, when the relationship between the residual stress before and after aging and the roundness was determined, a result substantially similar to the above was obtained. Of these results, the relationship between the residual stress after aging and the roundness is also shown in FIG.
＜実施例３＞
上記表１の試料No.3に示すように、Ｓｉが０．７６質量％、Ｆｅが０．３５質量％、Ｃｕが０．５３質量％、Ｍｎが０．０９質量％、Ｍｇが０．６２質量％、Ｃｒが０．２４質量％、Ｚｎが０．０５質量％、Ｔｉが０．０３質量％、Ｐｂが０．７５質量％、Ｂｉが０．０１質量％、Ｓｎが０．９８質量％、残部がＡｌからなるＡｌ合金（６０００系合金相当）を準備した。
<Example 3>
As shown in Sample No. 3 in Table 1 above, Si was 0.76% by mass, Fe was 0.35% by mass, Cu was 0.53% by mass, Mn was 0.09% by mass, and Mg was 0.62%. Mass%, Cr 0.24 mass%, Zn 0.05 mass%, Ti 0.03% mass, Pb 0.75 mass%, Bi 0.01 mass%, Sn 0.98 mass% Then, an Al alloy (corresponding to a 6000 series alloy) consisting of Al was prepared.
この合金材料を用いて、熱間押出加工、焼入加工、引抜加工を行うことにより、引抜材を得た。続いてその引抜材に対しロール矯正加工を施して、上記同様にリング試験方法に準拠した残留応力を変化させて、直径φ２０ｍｍの引抜材サンプルを製作した。 Using this alloy material, a drawn material was obtained by performing hot extrusion, quenching, and drawing. Subsequently, the drawn material was subjected to roll straightening, and the residual stress in accordance with the ring test method was changed in the same manner as described above to produce a drawn material sample having a diameter of 20 mm.
そして上記と同様に、エージング前後の残留応力と真円度との関係を求めたところ、上記と実質的に同様な結果が得られた。この結果のうちエージング後の残留応力と真円度との関係を上記図９に併せて示す。 In the same manner as described above, when the relationship between the residual stress before and after aging and the roundness was determined, a result substantially similar to the above was obtained. Of these results, the relationship between the residual stress after aging and the roundness is also shown in FIG.
＜実施例４＞
上記表１の試料No.1に示すＰｂフリーＡｌ合金をを用いて、熱間押出加工、焼入加工、引抜加工を行うことにより、引抜材を得た。続いてその引抜材に対しロール矯正加工を施して、上記同様にリング試験方法に準拠した残留応力を変化させて、直径φ３０ｍｍの引抜材サンプルを製作した。
<Example 4>
Using a Pb-free Al alloy shown in Sample No. 1 in Table 1 above, a drawn material was obtained by performing hot extrusion, quenching, and drawing. Subsequently, the drawn material was subjected to roll straightening, and the residual stress in accordance with the ring test method was changed in the same manner as described above to produce a drawn material sample having a diameter of 30 mm.
そして上記と同様に、エージング前後の残留応力と真円度との関係を求めたところ、上記と実質的に同様な結果が得られた。この結果のうちエージング後の残留応力と真円度との関係を上記図９に併せて示す。 In the same manner as described above, when the relationship between the residual stress before and after aging and the roundness was determined, a result substantially similar to the above was obtained. Of these results, the relationship between the residual stress after aging and the roundness is also shown in FIG.
実施例２〜４においても、エージング前の残留応力が、−５Ｎ／ｍｍ2 以上のものは、粒界割れの発生による不具合が有り、エージング前の残留応力が−５Ｎ／ｍｍ2 未満のもの（エージング後の残留応力が−１Ｎ／ｍｍ2 以下のもの）は、粒界割れの発生が認められなかった。 Also in Examples 2 to 4, when the residual stress before aging is −5 N / mm 2 or more, there is a problem due to the occurrence of grain boundary cracking, and the residual stress before aging is less than −5 N / mm 2 ( When the residual stress after aging was −1 N / mm 2 or less), no occurrence of intergranular cracking was observed.
また図９から明らかなように、残留応力が小さくなるに従って（残留応力がマイナス方向に大きくなるに従って）、真円度が次第に低下しているのが判る。 Further, as apparent from FIG. 9, it is understood that the roundness gradually decreases as the residual stress decreases (as the residual stress increases in the minus direction).
この発明の合金製素材およびその製造方法は、例えば光学機器部品、電機機器部品、自動車部品などに利用可能である。 The alloy material and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used for, for example, optical equipment parts, electrical equipment parts, automobile parts and the like.
Claims (18)
ロール矯正加工を行って引抜材に残留応力を付与するロール矯正工程と、
残留応力が付与された引抜材にエージング加工を行って合金製素材を得るエージング工程と、を含み、
前記ロール矯正工程において、引抜材の残留応力（リング試験による残留応力）をエージング工程前の状態で−７５Ｎ／ｍｍ2 以上、−５Ｎ／ｍｍ2 未満に調整するようにしたことを特徴とする合金製素材の製造方法。 A drawing step of drawing to obtain a drawing material made of aluminum alloy;
A roll straightening process for applying a residual stress to the drawn material by performing a roll straightening process;
An aging step of obtaining an alloy material by performing an aging process on a drawn material to which residual stress is applied, and
In the roll straightening process, -75N / mm 2 or more in the residual stress of the drawn material (residual stress ring test) the aging step the state before an alloy is characterized in that so as to adjust to below -5N / mm 2 A manufacturing method of a raw material.
アルミニウム合金材に熱間押出加工を行って押出材を得る押出工程と、
押出材に焼入加工を行う焼入工程と、を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の合金製素材の製造方法。 Before performing the drawing step,
An extrusion process for obtaining an extruded material by performing a hot extrusion process on an aluminum alloy material;
The manufacturing method of the alloy raw material of any one of Claims 1-6 including the hardening process which quenches an extrusion material.
ロール矯正加工を行って引抜材に残留応力を付与するロール矯正工程と、
残留応力が付与された引抜材にエージング加工を行って合金製素材を得るエージング工程と、を含み、
前記ロール矯正工程において、ロール圧下量を３５〜２２０Ｎ／ｍｍ2 に設定するようにしたことを特徴とする合金製素材の製造方法。 A drawing step of drawing to obtain a drawing material made of aluminum alloy;
A roll straightening process for applying a residual stress to the drawn material by performing a roll straightening process;
An aging step of obtaining an alloy material by performing an aging process on a drawn material to which residual stress is applied, and
In the roll straightening step, the roll reduction amount is set to 35 to 220 N / mm 2 .
ロール矯正加工を行って引抜材に残留応力を付与するロール矯正工程と、
残留応力が付与された引抜材にエージング加工を行って合金製素材を得るエージング工程と、を含み、
引抜材の残留応力をエージング工程後の状態で−５０〜−１Ｎ／ｍｍ2 に調整するようにしたことを特徴とする合金製素材の製造方法。 A drawing step of drawing to obtain a drawing material made of aluminum alloy;
A roll straightening process for applying a residual stress to the drawn material by performing a roll straightening process;
An aging step of obtaining an alloy material by performing an aging process on a drawn material to which residual stress is applied, and
A method for producing an alloy material, wherein the residual stress of the drawn material is adjusted to -50 to -1 N / mm 2 after the aging process.
合金製素材を切削加工することによって切削加工品を得る工程と、を含むことを特徴とする切削加工品の製造方法。 A step of obtaining an alloy material by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 9,
A process for obtaining a cut product by cutting an alloy material, and a method for producing a cut product.
エージング加工前に、ロール矯正加工を行って残留応力を付与するとともに、その残留応力をエージング加工前の状態で−７５Ｎ／ｍｍ2 以上、−５Ｎ／ｍｍ2 未満に調整したことを特徴とするアルミニウム合金製の引抜材。 It is an aluminum alloy drawn material that is subjected to aging,
Before aging process, aluminum with imparting residual stress by performing a roll straightening, the residual stress in the aging process state before -75N / mm 2 or more, characterized by being adjusted to less than -5N / mm 2 Alloy drawing material.
前記ロール矯正加工によって残留応力を付与するとともに、その残留応力をエージング加工前の状態で−７５Ｎ／ｍｍ2 以上、−５Ｎ／ｍｍ2 未満に調整したことを特徴とする引抜材のロール矯正方法。 Before performing the aging process, it is a roll straightening method for the drawn material so that a roll straightening process is performed on the drawn material made of aluminum alloy,
Wherein with imparting residual stress by roll straightening, the residual stress in the aging process state before -75N / mm 2 or more, roll straightening method of the drawn material, characterized in that it adjusted to less than -5N / mm 2.
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