JP2931137B2

JP2931137B2 - しごき加工性に優れたドローレスフィン用アルミニウム合金薄板の製造方法

Info

Publication number: JP2931137B2
Application number: JP18915191A
Authority: JP
Inventors: 宏明竹内; 正一迫田; 浩柴田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1999-08-09
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JPH059677A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は張り出し加工、しごき加
工、伸びフランジ加工を施してルームエアコン用フィン
として使用されるしごき加工性に優れたドローレスフィ
ン用アルミニウム合金薄板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術およびその課題】一般に空調用熱交換器のア
ルミニウム合金フィンは図１（イ）〜（ニ）に示すよう
に、プレート部（１）に熱交チューブを挿着するための
カラー部（２）を形成したものであり、プレート部形状
に応じて、フラットタイプ（イ）、ルーバータイプ
（ロ）、スリットタイプ（ハ）、コルゲートタイプ
（ニ）に区分される。またカラー部の成形方法はドロー
方式とドローレス方式に区分される。ドロー方式は図２
（イ）〜（ヘ）に示すように張り出し（イ）、絞り
（ロ）〜（ニ）、打ち抜き、バーリング（ホ）、リフレ
アー（ヘ）の工程からなり、張り出し加工が中心をなし
ている。従ってフィン材には優れた伸びが要求されてお
り、通常は厚さ０．１３ｍｍ以上の厚いフィンの製造に
用いられている。また、ドローレス方式は図３（イ）〜
（ニ）に示すように打ち抜き、穴拡げ（イ）、バーリン
グ（ロ）、しごき（ハ）、リフレアー（ニ）の工程から
なり、しごき加工が中心をなしている。従ってフィン材
にはしごき加工性に優れる事が要求され、通常０．１３
ｍｍ以下の薄いフィンの製造に用いられている。

【０００３】最近、省エネルギー、省資源の面から熱交
換器の軽量化が望まれ、アルミニウム合金フィンにおい
ても、薄肉軽量化が図られ、フィンの製造にもドローレ
ス方式が多用されるようになった。ドローレス方式フィ
ンの成形時に生じる成形不良としては、しごき工程で発
生するしごき割れ、リフレアー工程で発生する花割れ等
がある。特にしごき割れはしごき率が高くなるほど発生
しやすくなり特定高さ以上の製品寸法が得られない等の
問題があった。またこれらの割れは何れもカラー部と熱
交チューブの密着性を損ない、熱交特性を低下させると
ともに成形フィンの外観を害するものであり、製品とし
ての価値を下げる場合があるため、これらの成形不良の
低減が強く望まれている。またコルゲートタイプでは張
り出し加工が行われるため、強度と同時に高い伸びが要
求されるが、従来の通常の製造方法で製造したアルミニ
ウム合金合金薄板では十分な強度、伸びが得られないば
かりか、成形性の良好なものが得られないという欠点が
あった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために検討を重ねた結果、熱間圧延時のパス
スケジュールおよび圧下量を適正に制御し、熱間圧延時
の回復、再結晶を抑制することにより、粗大な旧粒界等
を含まない、均一微細な金属組織を持つアルミニウム合
金薄板が得られ、この合金板がドローレスフィン用硬質
フィン材として十分な強度と伸び値を有し、しかもしご
き加工性に優れることを見出し、この知見に基づき本発
明をなすに至った。

【０００５】すなわち本発明は、Ｓｉ０．０１〜０．１
５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．１
０〜０．４０重量％を含み残部Ａｌと不可避的不純物と
からなる合金鋳塊に、均質化処理を施した後、直ちに熱
間圧延を施し、その熱間圧延を１００ｍｍ以下の板厚で
の圧延が熱間圧延上りの板厚となるまでに７パス以上と
なるような圧下率で、かつ熱間圧延終了温度が２００℃
以上となるように行った後、圧下率８０％以上で冷間圧
延し、得られた薄板に２６０〜３００℃の範囲内の温度
で調質焼鈍を施すことを特徴とするしごき加工性に優れ
たドローレスフィン用アルミニウム合金薄板の製造方法
である。

【０００６】

【作用】先ず、合金組成を本発明の通り限定した理由を
説明する。本発明アルミニウム合金薄板はＳｉ０．０１
〜０．１５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量％、Ｍ
ｎ０．１０〜０．４０重量％を含み残部Ａｌと不可避的
不純物とからなる合金組成を有することを特徴とする。
Ｓｉ、ＦｅおよびＭｎ成分は一部アルミニウムに固溶
し、薄板の強度を高める効果に加え、合金板中に直径が
１〜１０μｍ程度のＡｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ
系、Ａｌ−（Ｆｅ、Ｍｎ）−Ｓｉ系の非常に硬い金属間
化合物となって均一に分散し、しごき加工における工具
との焼き付きを防止し、しごき性を向上する効果があ
る。さらにＭｎ成分には合金薄板の伸び値を向上する効
果がある。ここで、Ｓｉの添加量が０．０１重量％未
満、Ｆｅの添加量が０．１０重量％未満、Ｍｎの添加量
が０．１０重量％未満では所望の強度、伸びが得られな
いばかりか金属間化合物の数および大きさが減少するた
め焼き付きが多発し、しごき性が劣化する。一方、Ｓｉ
の添加量が０．１５重量％より多く、Ｆｅの添加量が
０．４０重量％より多く、かつＭｎの添加量が０．４０
重量％より多くなると、しごき加工時に加工硬化が促進
され易くなるとともに、金属間化合物が粗大化を生じ
て、しごき加工時、リフレアー加工時にその金属間化合
物が割れ起点となるため成形性が劣化する。したがっ
て、Ｓｉ０．０１〜０．１５重量％、Ｆｅ添加量は０．
１０〜０．４０重量％であり、Ｍｎ添加量は０．１０〜
０．４０重量％であることが必要である。

【０００７】次に本発明の製造方法について説明する。
本発明によるアルミニウム合金薄板の製造方法の特徴と
するところは合金鋳塊を均質化処理後、直ちに行う熱間
圧延において１００ｍｍ以下の板厚での圧延が熱間圧延
上りの板厚となるまでに７パス以上となるように行い、
かつ熱間圧延終了温度を２００℃以上とすることにあ
る。ここで７パス未満では、１パス毎の圧下量が大きく
なるため、パス毎に回復、再結晶を繰り返す結果、最終
パス終了後の熱間圧延板中に旧粒界を多数生じる結果と
なり、これが冷間圧延後も残留し不均一な金属組織とな
り、成形性の低下を招くのである。尚通常の熱間圧延は
１００mm以下の板厚から、熱間圧延上りの板厚まで、３
〜５パスで行われている。また熱間圧延終了温度を２０
０℃以上としたのは、２００℃未満では金属間化合物の
析出が難しくなるからである。尚、熱間圧延上りの板厚
は３〜１０ｍｍ程度である。ここで均質化処理は常法に
基づき行えば良いが、５００〜６２０℃程度の高温で短
時間、望ましくは３時間以内の保持を行い、熱間圧延前
の添加元素固溶量を多くすれば熱間圧延時の回復、再結
晶がより抑制されるため上記の熱間圧延の効果が高い。
このような熱間圧延により熱間圧延板の金属組織の顕微
鏡写真例図４（イ）に示すように回復再結晶が抑制され
旧粒界が殆ど見られない均一な加工組織がみられる。圧
下率８０％以上で冷間圧延を行うのは、８０％未満では
ドローレス用フィン材として必要な強度が不足するため
である。また、得られた薄板に２６０〜３００℃の温度
で調質焼鈍を施すことにより、コルゲートタイプ用ドロ
ーレスフィン材として必要な成形性、特にコルゲート性
（張出し性）が向上する。調質温度が２６０℃未満では
十分な成形性が得られず、３００℃より高い温度で調質
焼鈍した場合、再結晶粒を生じて、これが割れの起点と
なるために、かえって成形性が劣化してしまう。したが
って、圧下率８０％以上で冷間圧延を行い、得られた薄
板に２６０〜３００℃の温度で調質焼鈍を施す必要があ
る。このようにして得られた薄板の金属組織のマクロ写
真例図５（イ）に示すが、この写真で判るように本発明
合金板は旧粒界が殆ど見られない均一な加工組織を有し
ている。

【０００８】

【実施例】表１に示す組成の合金鋳塊を水冷鋳造により
作製し、その鋳塊（厚さ４００ｍｍ）を片面１０ｍｍず
つ両面面削後、５６０℃で１時間保持の均質化処理を施
した後、ただちに表１に示した条件で、熱間圧延を行
い、厚さ６ｍｍの熱間圧延板を得た。これらの熱延板を
冷間圧延し厚さ０．１１５ｍｍとした後、表２に示した
温度範囲で調質焼鈍を施してドローレスフィン用Ａｌ合
金薄板を得た。これらの薄板の引張試験結果およびしご
き加工性およびコルゲート加工性（張出し性）を評価し
た結果を表２に併記する。またこれらの熱間圧延板の金
属組織の顕微鏡写真の一例を図４に示す。また冷間圧延
を経て調質焼鈍を施した薄板の金属組織のマクロ写真の
一例を図５に示す。ここで熱間圧延板の金属組織は圧延
板板面、板厚方向断面を電解研磨法を用いて腐食した
後、光学顕微鏡にて観察した。また調質後の合金板の金
属組織のマクロ写真は王水（硝酸：塩酸＝１：１）にて
エッチングを施し観察したものである。またしごき性
は、ドローレスフィン実機により、直径８．２９ｍｍの
第２アイアニングダイスと直径８．２４ｍｍの第２アイ
アニングポンチを用い、しごき率７８％の苛酷条件でフ
ィンカラー部を１６０個成形したときのしごき割れ不良
率で評価した。またコルゲー性はドローレスフィン実機
により、成形高さ１．３ｍｍのコルゲート板を用いてコ
ルゲート部を１００個成形した時の割れの有無により評
価した。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】表２から明らかなように本発明合金板試料
No．２〜６は１００ｍｍ以下の板厚での熱間圧延を４パ
スしかしていない従来合金板試料No．１５〜２０に比べ
しごき性、コルゲート性共に優れている。これは図４
（イ）〜（ハ）に示すようにパス回数の少ない材料No．
３は熱間圧延時に回復、再結晶が進行し、熱間圧延板は
かなり旧粒界を含む再結晶組織を呈する（図４（ハ））
のに対し、パス回数の多い材料No．１は回復、再結晶が
抑制され、旧粒界が殆ど見られない均一な加工組織を呈
する（図４（イ））ためであり、これが図５（イ）〜
（ハ）に示すように最終冷延板のマクロ組織に顕著な差
を生じるためである。すなわち従来合金板（ハ）は旧粒
界が顕著な組織を示すのに対し、本発明合金板（イ）は
旧粒界がほとんど見られない均一な加工組織であり、こ
のため、より応力集中源の少ない本発明合金板は従来合
金板に比べしごき加工時の不均一変形が小さく、しごき
加工性が向上するものと考えられる。また熱間圧延時の
パス回数が本発明の限定範囲より少ない比較合金板試料
No．８〜１４は、図４（ロ）、図５（ロ）に示すように
従来合金板と同様な再結晶組織を呈しており、しごき性
も劣っている。さらに調質焼鈍温度が本発明の限定範囲
外である比較合金板試料No．１，７はしごき性、コルゲ
ート性が劣る。従来合金板試料No．１５〜１７は金属間
化合物が少なく、しごき加工時の焼きつきも多発するた
め、しごき性が劣化する。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように本発明製造方法によっ
て得られたフィン材は、ドローレス方式フィン成形にお
けるしごき性、コルゲート性に優れ、不良率を著しく低
減し得るという顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）〜（ニ）はそれぞれ熱交換器のアルミニ
ウムフィンの形態を示す断面図であり、（イ）はフラッ
トタイプ、（ロ）はルーバータイプ、（ハ）はスリット
タイプ、（ニ）はコルゲートタイプである。

【図２】（イ）〜（ヘ）はドロー方式によるフィンの成
形方法を、それぞれ断面図で示す説明図。

【図３】（イ）〜（ニ）はドローレス方式によるフィン
の成形方法を、それぞれ断面図で示す説明図。

【図４】（イ）、（ロ）、（ハ）は熱間圧延板の金属組
織を示す顕微鏡写真（２０，０００倍）で、（イ）材料
No．１、（ロ）材料No．２、（ハ）材料No．３である。

【図５】（イ）、（ロ）、（ハ）は調質後の冷間圧延板
の金属組織を示すマクロ写真である。（イ）は本発明合
金板、（ロ）比較合金板、（ハ）従来合金板。

【符号の説明】

１プレート部２カラー部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ０．０１〜０．１５重量％、Ｆｅ
０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．１０〜０．４０重
量％を含み残部Ａｌと不可避的不純物とからなる合金鋳
塊に、均質化処理を施した後、直ちに熱間圧延を施し、
その熱間圧延を１００ｍｍ以下の板厚での圧延が熱間圧
延上りの板厚となるまでに７パス以上となるような圧下
率で、かつ熱間圧延終了温度が２００℃以上となるよう
に行った後、圧下率８０％以上で冷間圧延し、得られた
薄板に２６０〜３００℃の範囲内の温度で調質焼鈍を施
すことを特徴とするしごき加工性に優れたドローレスフ
ィン用アルミニウム合金薄板の製造方法。