JP3028577B2 - 突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造方法 - Google Patents
突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、機械的特性に優れた急冷アルミニウム合
金粉末を用いた鍛造品の製造方法に関するものである。
金粉末を用いた鍛造品の製造方法に関するものである。
［従来の技術およびその課題］ 近年、急冷凝固アルミニウム合金粉末を固化すること
により、強度や靭性などの機械的特性に優れたアルミニ
ウム合金を製造する方法が開発されている。このような
アルミニウム合金を成形して鍛造品を作る方法として以
下に示す種々のものがある。
により、強度や靭性などの機械的特性に優れたアルミニ
ウム合金を製造する方法が開発されている。このような
アルミニウム合金を成形して鍛造品を作る方法として以
下に示す種々のものがある。
まず、粉末押出体を鍛造する方法は、アルミニウム合
金粉末を押出成形し緻密化を行なった後、切断し丸棒や
板材などの素材を製造する工程と、この押出体を鍛造成
形することにより最終製品形状を付与する工程とを有し
ている。しかしながら、この方法は製造コストが高く、
また製品の形状が複雑な場合には鍛造工程で鍛造品に割
れが生じやすい。したがって、成形可能な製品の形状は
比較的単純なものに制約される問題を付与している。
金粉末を押出成形し緻密化を行なった後、切断し丸棒や
板材などの素材を製造する工程と、この押出体を鍛造成
形することにより最終製品形状を付与する工程とを有し
ている。しかしながら、この方法は製造コストが高く、
また製品の形状が複雑な場合には鍛造工程で鍛造品に割
れが生じやすい。したがって、成形可能な製品の形状は
比較的単純なものに制約される問題を付与している。
また、粉末二段鍛造法は、アルミニウム合金粉末を予
め単純な形状に冷間成形し、その後、１回目の鍛造によ
り緻密化を行ない、２回目の鍛造により最終製品への形
状付与を行なわせる方法である。この方法は、上記の方
法に比べてコストの面では低減される。しかしながら、
複雑な形状の鍛造品を成形する場合には、鍛造品の内部
にクラックが生じるという問題を有している。これは１
回目の鍛造により緻密化された素材は、流動性が低下し
大きな変形が難しいためである。
め単純な形状に冷間成形し、その後、１回目の鍛造によ
り緻密化を行ない、２回目の鍛造により最終製品への形
状付与を行なわせる方法である。この方法は、上記の方
法に比べてコストの面では低減される。しかしながら、
複雑な形状の鍛造品を成形する場合には、鍛造品の内部
にクラックが生じるという問題を有している。これは１
回目の鍛造により緻密化された素材は、流動性が低下し
大きな変形が難しいためである。
さらに、粉末コイニング鍛造法は、アルミニウム合金
粉末を冷間成形し最終製品形状に近い予備成形体を形成
した後、１回の鍛造工程により材料の緻密化と形状付与
とを行ない最終の鍛造品を製造する方法である。この方
法は、原理的に優れるが、予備成形体の冷間成形工程に
問題がある。すなわち、冷間成形で複雑な形状の予備成
形体を作る場合には、アルミニウム合金粉末同士が結合
しにくく、また材料内での密度不均一が生じやすいた
め、冷間成形用の型から取出す際に割れやクラックなど
が発生し、複雑な形状の予備成形体を成形することが技
術的に困難である。
粉末を冷間成形し最終製品形状に近い予備成形体を形成
した後、１回の鍛造工程により材料の緻密化と形状付与
とを行ない最終の鍛造品を製造する方法である。この方
法は、原理的に優れるが、予備成形体の冷間成形工程に
問題がある。すなわち、冷間成形で複雑な形状の予備成
形体を作る場合には、アルミニウム合金粉末同士が結合
しにくく、また材料内での密度不均一が生じやすいた
め、冷間成形用の型から取出す際に割れやクラックなど
が発生し、複雑な形状の予備成形体を成形することが技
術的に困難である。
このように従来の粉末鍛造法は複雑な形状の部品を製
造する場合においては製品の密度分布が不均一となった
り、形状の不連続部で割れを生じたりするなど信頼性の
高い製品を製造することは困難であった。
造する場合においては製品の密度分布が不均一となった
り、形状の不連続部で割れを生じたりするなど信頼性の
高い製品を製造することは困難であった。
したがって、この発明は上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、複雑な形状の部品においても
密度分布が均一で割れなどが生じることのないアルミニ
ウム粉末鍛造品の製造方法を提供することを目的とす
る。
るためになされたもので、複雑な形状の部品においても
密度分布が均一で割れなどが生じることのないアルミニ
ウム粉末鍛造品の製造方法を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 請求項１にかかる突出部を有するアルミニウム粉末鍛
造品の製造方法は、まずアルミニウム合金粉末を予め所
定の形状に成形して予備成形体を製造する。次に、予備
成形体を加熱する。そして、加熱した予備成形体を成形
用金型に充填する。さらに、前記予備成形体の押出成形
される押出部分の先端部に押出当初より間隙を設けるこ
となく当接する加圧体によって、その押出方向と逆方向
に背圧を加えつつ予備成形体を加圧鍛造し、焼結させ
る。その予備成形体の鍛造工程は、２工程からなり、上
記予備成形体の押出部分の先端部に背圧を加えた状態
で、押出部分の先端が所定の位置に達するまで上記予備
成形体を加圧する工程と、上記予備成形体の押出部分の
先端部に前記背圧よりもさらに大きい圧力を加え、前記
押出部分を再圧縮する工程とよりなる。
造品の製造方法は、まずアルミニウム合金粉末を予め所
定の形状に成形して予備成形体を製造する。次に、予備
成形体を加熱する。そして、加熱した予備成形体を成形
用金型に充填する。さらに、前記予備成形体の押出成形
される押出部分の先端部に押出当初より間隙を設けるこ
となく当接する加圧体によって、その押出方向と逆方向
に背圧を加えつつ予備成形体を加圧鍛造し、焼結させ
る。その予備成形体の鍛造工程は、２工程からなり、上
記予備成形体の押出部分の先端部に背圧を加えた状態
で、押出部分の先端が所定の位置に達するまで上記予備
成形体を加圧する工程と、上記予備成形体の押出部分の
先端部に前記背圧よりもさらに大きい圧力を加え、前記
押出部分を再圧縮する工程とよりなる。
請求項２にかかる発明においては、予備成形体の押出
部分の先端部に加えられる背圧は、予備成形体を加圧す
る圧力に比べて低く設定される。
部分の先端部に加えられる背圧は、予備成形体を加圧す
る圧力に比べて低く設定される。
請求項３にかかる発明においては、上記予備成形体鍛
造工程は、前方押出法および後方押出法のいずれか一方
の方法で行なわれる。
造工程は、前方押出法および後方押出法のいずれか一方
の方法で行なわれる。
請求項４にかかる発明においては、予備成形体は真密
度比60％以上90％以下に成形され、鍛造品は真密度比95
％以上に成形される。
度比60％以上90％以下に成形され、鍛造品は真密度比95
％以上に成形される。
さらに、請求項５ないし請求項７にかかる発明におい
ては、上記の請求項１ないし請求項４にかかる発明に対
して、予備成形体を成形することなく、アルミニウム合
金粉末を加熱した後、成形用金型内に充填して加圧鍛造
工程が行なわれる。
ては、上記の請求項１ないし請求項４にかかる発明に対
して、予備成形体を成形することなく、アルミニウム合
金粉末を加熱した後、成形用金型内に充填して加圧鍛造
工程が行なわれる。
［作用］ 通常、粉末鍛造においては凸部を持った予備成形体を
成形するのは困難であるため、平坦な表面を持つ予備成
形体を成形し、これを金型の凸部空間内へ押出成形する
場合が多い。このような工程を第4A図ないし第4C図に示
す。下型６には凸部形成用の凹部6aが形成されている。
そして、平坦な表面を有する予備成形体１を下型６の内
部に充填し、上型２により加圧成形する。このような粉
末鍛造方法では、第4B図に示す工程において、予備成形
体１の押出部分1aの先端部分では予備成形体が割れを生
じる。そして、第4C図の工程において、割れた予備成形
体が再度接着し押出部分1aが成形される。したがって、
このような過程を経て成形された押出部分1aの先端部
は、強度が低下したり、あるいは一度割れた部分が再接
着する過程において金型内に付着させた潤滑剤を鍛造品
の内部に巻込んだりする現象が生じる。
成形するのは困難であるため、平坦な表面を持つ予備成
形体を成形し、これを金型の凸部空間内へ押出成形する
場合が多い。このような工程を第4A図ないし第4C図に示
す。下型６には凸部形成用の凹部6aが形成されている。
そして、平坦な表面を有する予備成形体１を下型６の内
部に充填し、上型２により加圧成形する。このような粉
末鍛造方法では、第4B図に示す工程において、予備成形
体１の押出部分1aの先端部分では予備成形体が割れを生
じる。そして、第4C図の工程において、割れた予備成形
体が再度接着し押出部分1aが成形される。したがって、
このような過程を経て成形された押出部分1aの先端部
は、強度が低下したり、あるいは一度割れた部分が再接
着する過程において金型内に付着させた潤滑剤を鍛造品
の内部に巻込んだりする現象が生じる。
これに対し、本発明の方法は、予備成形体あるいはア
ルミニウム粉末合金体の押出部分の先端部に背圧を付加
した状態で加圧成形を行なう。このために、押出部分の
先端部の割れなどを防止し、予備成形体などの内部での
材料の流れを生じさせて鍛造品の強度の向上を図ること
ができる。また、所定の鍛造品の形状が付与された後、
押出部分の先端部に背圧より高い圧力を付加して再圧縮
する。この再圧縮により、押出時に金型の側壁からの摩
擦力に起因して加圧力が低下することによって生じる密
度不足を補完することができる。
ルミニウム粉末合金体の押出部分の先端部に背圧を付加
した状態で加圧成形を行なう。このために、押出部分の
先端部の割れなどを防止し、予備成形体などの内部での
材料の流れを生じさせて鍛造品の強度の向上を図ること
ができる。また、所定の鍛造品の形状が付与された後、
押出部分の先端部に背圧より高い圧力を付加して再圧縮
する。この再圧縮により、押出時に金型の側壁からの摩
擦力に起因して加圧力が低下することによって生じる密
度不足を補完することができる。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図を用いて説明す
る。
る。
第１図は、この発明のアルミニウム粉末鍛造法の製造
工程を示す製造工程フロー図である。第１図を参照し
て、まず、アルミニウム合金粉末を加圧して比較的単純
な形状を有する予備成形体を成形する（S1）。この予備
成形体は、真密度比60％以上90％以下となるように成形
される。
工程を示す製造工程フロー図である。第１図を参照し
て、まず、アルミニウム合金粉末を加圧して比較的単純
な形状を有する予備成形体を成形する（S1）。この予備
成形体は、真密度比60％以上90％以下となるように成形
される。
次に、予備成形体を500℃程度に予備加熱する（S
2）。
2）。
次に、粉末鍛造成形を行なう（S3）。この工程につい
ては後述する。
ては後述する。
さらに、螢光探傷法を用いて鍛造品の凸部先端部の割
れ検査を行なう（S4）。
れ検査を行なう（S4）。
その後、鍛造品の熱処理を行なう（S5）。
さらに、鍛造品の先端硬度および抗折力等の検査を行
なう（S6）。
なう（S6）。
また、この発明の他の方法としては、予備成形体を形
成することなく、アルミニウム合金粉末を直接加熱後
（S2）、鍛造成形（S3）を行なってもよい。
成することなく、アルミニウム合金粉末を直接加熱後
（S2）、鍛造成形（S3）を行なってもよい。
次に、上記の粉末鍛造成形工程について第2A図ないし
第2E図を用いて説明する。第2A図ないし第2E図は、粉末
鍛造法の成形工程を順に示した工程断面図である。この
製造工程においては、後方押出法を用いて円板表面に突
出部を有する形状の鍛造品を形成する工程が例示されて
いる。
第2E図を用いて説明する。第2A図ないし第2E図は、粉末
鍛造法の成形工程を順に示した工程断面図である。この
製造工程においては、後方押出法を用いて円板表面に突
出部を有する形状の鍛造品を形成する工程が例示されて
いる。
第2A図を参照して、成形用金型は上型２と下型６とを
備える。下型６の内部には予備成形体１が充填される。
上型２は予備成形体１の表面を圧縮成形するための第１
加圧体３と押出部品を成形するための第２加圧体４およ
び第２加圧体に加圧力を付与するためのシリンダ５とを
有している。
備える。下型６の内部には予備成形体１が充填される。
上型２は予備成形体１の表面を圧縮成形するための第１
加圧体３と押出部品を成形するための第２加圧体４およ
び第２加圧体に加圧力を付与するためのシリンダ５とを
有している。
次に、第2B図を参照して、上型２を下降し予備成形体
１表面に当接して加圧動作を開始する。
１表面に当接して加圧動作を開始する。
さらに、第2C図を参照して、第１加圧体３がF1＝6ton
/cm2、第２加圧体４がF2＝1ton/cm2の圧力で予備成形体
１を加圧する。第１加圧体３の加圧により、予備成形体
１は、第２加圧体４から背圧F2を受けながら押出部分1a
が、第１加圧体３と反対方向に押出される。押出部分1a
は第２加圧体４からの背圧により、先端部に亀裂が生じ
ることなく成形される。
/cm2、第２加圧体４がF2＝1ton/cm2の圧力で予備成形体
１を加圧する。第１加圧体３の加圧により、予備成形体
１は、第２加圧体４から背圧F2を受けながら押出部分1a
が、第１加圧体３と反対方向に押出される。押出部分1a
は第２加圧体４からの背圧により、先端部に亀裂が生じ
ることなく成形される。
さらに、第2D図を参照して、上型２を所定の位置まで
加圧下降し、第２加圧体４が背圧F2を付加した状態で所
定の位置まで相対的に上昇し、予備成形体の押出部分1a
が所望の位置に達した状態で上型２の下降を停止する。
以上の工程により、所定の形状の鍛造品10が成形され
る。
加圧下降し、第２加圧体４が背圧F2を付加した状態で所
定の位置まで相対的に上昇し、予備成形体の押出部分1a
が所望の位置に達した状態で上型２の下降を停止する。
以上の工程により、所定の形状の鍛造品10が成形され
る。
さらに、第2E図を参照して、第１加圧体３から加圧力
F1を付加した状態で、今度は第２加圧体４から鍛造品10
の押出部分1aと先端表面部分を圧力F3＝4ton/cm2で再加
圧する。これによって、鍛造品10の押出部分1aの密度は
高められる。
F1を付加した状態で、今度は第２加圧体４から鍛造品10
の押出部分1aと先端表面部分を圧力F3＝4ton/cm2で再加
圧する。これによって、鍛造品10の押出部分1aの密度は
高められる。
上記のような方法により、種々の形状の鍛造品を成形
し、完成品の検査を行なった。第３図は、製造に用いた
予備成形体と、この予備成形体より形成された粉末鍛造
品の外観図である。また、成形に用いられたアルミニウ
ム合金粉末の組成を表１に示し、粉末鍛造方法を表２に
示す。
し、完成品の検査を行なった。第３図は、製造に用いた
予備成形体と、この予備成形体より形成された粉末鍛造
品の外観図である。また、成形に用いられたアルミニウ
ム合金粉末の組成を表１に示し、粉末鍛造方法を表２に
示す。
表１の組成を用いた場合の鍛造品の検査結果につい
て表３に、また組成についての検査結果を表４に示し
ている。
て表３に、また組成についての検査結果を表４に示し
ている。
なお、表３および表４における抗折力試験には、各鍛
造品の押出部分を含む細長い角柱状の抗折試験片を採取
して試験に使用されている。
造品の押出部分を含む細長い角柱状の抗折試験片を採取
して試験に使用されている。
上記の製品検査において、比較的焼結し易い組成を有
するアルミニウム合金粉末組成の場合が表３に示されて
いる。表３より、以下のことが判明する。
するアルミニウム合金粉末組成の場合が表３に示されて
いる。表３より、以下のことが判明する。
i. 粉末鍛造方法において、押出部分に背圧を付加した
場合、あるいはさらに再圧縮工程を付加した場合のいず
れにおいても凸部先端部の割れの発生を低減する効果が
明らかである。また、凸部の先端硬度においても背圧を
付加しないものに比べて明らかに向上している。
場合、あるいはさらに再圧縮工程を付加した場合のいず
れにおいても凸部先端部の割れの発生を低減する効果が
明らかである。また、凸部の先端硬度においても背圧を
付加しないものに比べて明らかに向上している。
比較的焼結し難い組成のアルミニウム合金粉末組成を
用いた場合が表４に示される。表４から以下のことが判
明する。
用いた場合が表４に示される。表４から以下のことが判
明する。
i. この場合も、上記の場合と同様に背圧を付加しない
場合に比べて、背圧を付加した場合および再加圧を加え
た場合のいずれも凸部先端部の割れの発生率が低減され
る。
場合に比べて、背圧を付加した場合および再加圧を加え
た場合のいずれも凸部先端部の割れの発生率が低減され
る。
ii. 背圧を付加した後、再加工を付加した場合には、
凸部先端部の硬度が向上する。
凸部先端部の硬度が向上する。
iii. 背圧を付加した場合およびさらに再加圧工程を付
加した場合は抗折力が向上し、その度合は再加圧工程を
付加した場合がより大きい。
加した場合は抗折力が向上し、その度合は再加圧工程を
付加した場合がより大きい。
なお、上記実施例においては、第３図に示す形状の鍛
造品について説明したが、本発明の鍛造法は、このよう
な形状に限定されることなく突出部分を有する種々の鍛
造品適用することができる。
造品について説明したが、本発明の鍛造法は、このよう
な形状に限定されることなく突出部分を有する種々の鍛
造品適用することができる。
［発明の効果］ このように、この発明によるアルミニウム合金粉末鍛
造品の製造方法は、予備成形体あるいはアルミニウム合
金粉末の加圧成形工程において、押出部分の先端部に背
圧を付加した状態で加圧成形を行なうようにしたので、
押出成形による突出部分の割れや密度不均一の発生を防
止し、強度を高めることにより突出部を有する複雑な形
状のアルミニウム粉末鍛造品を製造することが可能とな
った。
造品の製造方法は、予備成形体あるいはアルミニウム合
金粉末の加圧成形工程において、押出部分の先端部に背
圧を付加した状態で加圧成形を行なうようにしたので、
押出成形による突出部分の割れや密度不均一の発生を防
止し、強度を高めることにより突出部を有する複雑な形
状のアルミニウム粉末鍛造品を製造することが可能とな
った。
第１図は、この発明によるアルミニウム粉末鍛造品の製
造工程を示す製造工程フロー図である。第2A図、第2B
図、第2C図、第2D図および第2E図は、第１図に示す製造
フローに従った製造工程断面図である。第３図は、第１
図の製造フローに従って成形される予備成形体と粉末鍛
造品の外観図である。 第4A図、第4B図および第4C図は、従来の粉末鍛造法を説
明するための製造工程断面図である。 図において、１は予備成形体、1aは押出部分、２は上
型、３は上型２の第１加圧体であり、４は第２加圧体を
示す。
造工程を示す製造工程フロー図である。第2A図、第2B
図、第2C図、第2D図および第2E図は、第１図に示す製造
フローに従った製造工程断面図である。第３図は、第１
図の製造フローに従って成形される予備成形体と粉末鍛
造品の外観図である。 第4A図、第4B図および第4C図は、従来の粉末鍛造法を説
明するための製造工程断面図である。 図において、１は予備成形体、1aは押出部分、２は上
型、３は上型２の第１加圧体であり、４は第２加圧体を
示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 哲也 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平２−93005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−61750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−162240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−14159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 3/02
Claims (7)
- 【請求項１】アルミニウム合金粉末を予め所定の形状に
成形して予備成形体を製造する工程と、 前記予備成形体を加熱する工程と、 加熱した前記予備成形体を成形用金型内に充填する工程
と、 前記予備成形体の押出成形される押出部分の先端部に押
出当初より間隙を設けることなく当接する加圧体によっ
て、前記押出部分が押出される方向と逆方向に背圧を加
えつつ、前記予備成形体を加圧し焼結させて鍛造品を製
造する予備成形体鍛造工程とを備え、 前記予備成形体鍛造工程は、 上記予備成形体の押出部分の先端部に押圧を加えた状態
で、押出部分の先端が所定の位置に達するまで上記予備
成形体を加圧する工程と、 上記予備成形体の押出部分の先端部に前記背圧よりもさ
らに大きい圧力を加え、前記押出部分を再圧縮する工程
とを備える、突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の
製造方法。 - 【請求項２】前記予備成形体の押出部分の先端部に加え
られる前記背圧は、前記予備成形体を加圧する圧力に比
べて低く設定されている、請求項１記載の突出部を有す
るアルミニウム粉末鍛造品の製造方法。 - 【請求項３】前記予備成形体鍛造工程は、前記押出法お
よび後方押出法のいずれか一方の方法で行なわれる、請
求項１または２に記載の突出部を有するアルミニウム粉
末鍛造品の製造方法。 - 【請求項４】前記予備成形体は真密度比60％以上90％以
下に成形され、 前記鍛造品は真密度比95％以上に成形される、請求項１
ないし請求項３のいずれかに記載の突出部を有するアル
ミニウム粉末鍛造品の製造方法。 - 【請求項５】アルミニウム合金粉末を加熱した後、成形
用金型内に充填する工程と、押出成形される押出部分の
先端部に押出当初より間隙を設けることなく当接する加
圧体によって、前記押出部分が押出される方向と逆方向
に背圧を加えつつ、前記アルミニウム合金粉末を加圧し
焼結させて鍛造品を製造するアルミニウム合金粉末鍛造
工程とを備え、 前記アルミニウム合金粉末鍛造工程は、 上記押出部分の先端部に背圧を加えた状態で、押出部分
の先端が所定の位置に達するまで上記アルミニウム合金
粉末を加圧する工程と、 上記アルミニウム合金粉末の押出部分の先端部に前記背
圧よりもさらに大きい圧力を加え、前記押出部分を再圧
縮する工程とを備える、突出部を有するアルミニウム粉
末鍛造品の製造方法。 - 【請求項６】前記アルミニウム合金粉末の押出部分の先
端部に加えられる前記背圧は、前記アルミニウム合金粉
末を加圧する圧力に比べて低く設定されている、請求項
５記載の突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造
方法。 - 【請求項７】アルミニウム合金粉末鍛造工程は、前方押
出法および後方押出法のいずれか一方の方法で行なわれ
る、請求項５または６記載の突出部を有するアルミニウ
ム粉末鍛造品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02259536A JP3028577B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02259536A JP3028577B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04136105A JPH04136105A (ja) | 1992-05-11 |
| JP3028577B2 true JP3028577B2 (ja) | 2000-04-04 |
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ID=17335473
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02259536A Expired - Fee Related JP3028577B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造方法 |
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| Country | Link |
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1990
- 1990-09-27 JP JP02259536A patent/JP3028577B2/ja not_active Expired - Fee Related
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