JP2011095123A

JP2011095123A - アルミニウム合金の清浄度評価方法とアルミニウム合金のインゴットから製造した部品

Info

Publication number: JP2011095123A
Application number: JP2009249849A
Authority: JP
Inventors: Munetaka Mitsumura; 宗隆三ツ邑; Shigeru Okita; 滋沖田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP5504828B2

Abstract

【課題】アルミニウム合金のインゴットにおいて、測定したインゴットを製品に使用出来るようにし、清浄度を短時間で且つ少ない手間で評価する方法を提供する。
【解決手段】
本願のアルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法は、予め複数のアルミニウム合金インゴットの硬さと清浄度とを測定し、清浄度に対する硬さの相関関係を確認し、その後、インゴットの硬さを測定することにより清浄度を評価する。そのため、測定したインゴットも製品に使用でき、清浄度も短時間で且つ少ない手間で評価することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミダイカストの原料であるアルミニウム合金（アルミ合金）のインゴットの清浄度を評価する方法に関し、前記アルミダイカストは、特に自動車のステアリング用部品として好適である。

アルミニウム合金において、非金属介在物は、大きさ、数、分散状況等により、その機械的性質に大きな影響を与えるので、存在状況を把握する必要がある。アルミニウム合金中の非金属介在物を測定する為には、例えば、特許文献１の様に、アルミニウム合金を溶解して調製したアルミニウム溶湯の全量を、フィルターでろ過し、ろ過前後のアルミニウム溶湯の重量差で、介在物量を測定する方法がある。

特開２００５−１３４２９６号公報

しかしながら、引用文献１の技術は、破壊検査であり、測定したインゴットを製品に使用出来ないとの問題があった。また、引用文献１の技術は、測定に時間と手間が掛かるとの問題があった。そこで、本発明は上記の様な従来技術が有する問題点を解決する為、アルミダイカストの原料であるアルミニウム合金のインゴットにおいて、測定したインゴットを製品に使用出来るようにし、清浄度を短時間で且つ少ない手間で評価する方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本願のアルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法は、予め複数のアルミニウム合金インゴットの硬さと清浄度とを測定し、清浄度に対する硬さの相関関係を確認し、その後、インゴットの硬さを測定することにより清浄度を評価することを特徴とする。また、もう一つの発明は、前記評価方法にて評価したアルミニウム合金のインゴットから製造した部品である。

本発明は、アルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法において、インゴットを破壊すること無しに清浄度を評価することが出来るので、評価したインゴットを製品のアルミダイカストに使用することが出来る。また、インゴットの硬さと清浄度の相関関係を確認した後は、硬さを測定するのみで良く、溶解やろ過が不要なので、インゴットに対する測定時間の短縮や省力化も可能になる。

本実施形態にて測定したインゴットの斜視図清浄度の悪いインゴット上面の写真清浄度の良いインゴット上面の写真インゴット側面の写真インゴット底面の測定部の写真引張り試験片の平面図と側面図硬さと残渣率のグラフ硬さと引張り強さのグラフ

本発明に係るアルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にて測定したインゴットの形状を表す図である。図１のインゴット１では、上面２の方向から溶湯を流し込み、底面３から凝固する。図２は、清浄度の悪いインゴット上面の写真であり、図３は、清浄度の良いインゴット上面の写真である。図２のインゴットの上面には、多くの空孔が存在し、表面の凹凸が大きいが、図３のインゴットの上面には、空孔が少ないので、表面の凹凸が小さい。空孔は、インゴットの上面に、より多く発生し、空孔が多いと、硬さ測定時に誤差が大きくなり易く、清浄度と硬さの相関を得難いので、本発明では、空孔の比較的少ない底面の硬さを測定することが好ましい。また底面であっても測定精度を向上する為には、複数部分の測定を行うことが好ましく、３部分以上の測定を行うことが、より好ましい。

次に、素材としてアルミニウム合金のＡＤ１２．１からなる、２４０個のインゴットを製作し、ロックウェル硬さ試験機のＢスケールにて硬さを測定した。硬さ測定は、図４のインゴットの左端４、中央５、右端６の各底面部分において、図５の様に５箇所の硬さを測定し、最大硬さと最小硬さを除いた３箇所の平均硬さを各部分の硬さとし、各部分の硬さの平均値を、各インゴットの硬さとした。硬さ測定時には、測定部の表面粗さや平面度や平行度等を、硬さ測定に適する様に修正してから測定した。そして、各インゴットの硬さの近いものを、表１の様に、３０個毎にグループ分けし、各グループの硬さの平均値を算出した。

次に、各インゴットグループの清浄度を確認する為、各インゴットグループから３個のインゴットの残渣率を測定した。残渣率は、各インゴットを溶解し、加圧してフィルターでろ過する前の質量Ｍ１と、ろ過した後の質量Ｍ２との差（Ｍ１−Ｍ２）を、ろ過する前の質量Ｍ１で除し百分率で表した値（（Ｍ１−Ｍ２）／Ｍ１）×１００（％）を、各インゴットの残渣率とし、更にそれを各グループ内で平均した値を、各インゴットグループの残渣率として表１に記載した。表１の残渣率は、残渣率の値が低い程、非金属介在物等が少なく、清浄度が良いことを表す。
また、各インゴットグループの引張り強度を確認する為、各インゴットグループから各２７個のインゴットを各グループ別に溶解した。次いで、各グループに対して同条件にてフラックス投入と溶湯処理と脱ガスと脱酸処理を行い、ダイカストにて図６に示す引張り試験片８、９をグループ毎に各１０個作成した。次いで、これらの試験片について、ＡＳＴＭの規格に従い、引張り強度試験を行い、１０個の平均値を各グループの引張り強度として表１に記載した。そして、各グループの硬さの平均値と残渣率を図７としてグラフ化し、各グループの硬さの平均値と引張り強度を図８としてグラフ化した。

図７より、硬さ１５ＨＲＢ〜４７ＨＲＢのグループと残渣率には相関関係があり、硬さ５０ＨＲＢ〜６１ＨＲＢのグループと残渣率には相関関係がある。よって、この結果を利用することにより、次回からは、インゴットの硬さを測定することにより、インゴットを破壊すること無しに、清浄度を評価することが可能である。そして、評価したインゴットを製品として使用することが出来、短時間で且つ少ない労力にて評価できる。また、図８より、硬さ１５ＨＲＢ〜４７ＨＲＢのグループと引張り強度には相関関係があり、硬さ５０ＨＲＢ〜６１ＨＲＢのグループと引張り強度にも残渣率には相関関係があり、硬さを測定し清浄度を評価した結果は、引張り強度として裏付けがあると言える。また、図７と図８の結果から、ダイカストにて製品化するアルミニウム合金において、インゴットの硬さが５０ＨＲＢ以上、好ましくは５２ＨＲＢ以上であれば、清浄度が良いインゴットであることが分かる。また、この評価したインゴットを使用することによって、強度が高いものが出来る。この手法を使わない場合は、寿命を上げる為に溶湯処理の時間が長くなり、除滓する量も増え、ダイカストの歩留まりも悪くなり、時間及び歩留まりの劣化による生産時間の遅れやコストアップが懸念される。

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、アルミニウム合金のＡＤ１２．１からなるインゴットの清浄度を評価した例を説明したが、本発明の評価方法は、本発明の主旨を外れない限り、他の母材を用いることが出来る。

１インゴット
２上面
３底面
４左端
５中央
６右端
７硬さ測定箇所
８引張り試験片の平面図
９引張り試験片の側面図

Claims

アルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法において、予め複数のアルミニウム合金インゴットの硬さと清浄度とを測定し、清浄度に対する硬さの相関関係を確認し、その後、インゴットの硬さを測定することにより清浄度を評価することを特徴とするアルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法。
請求項１の評価方法にて評価したアルミニウム合金のインゴットから製造した部品