JP3065269B2 - アルミ合金製工具の製造方法 - Google Patents
アルミ合金製工具の製造方法Info
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Description
あるいは電気工事等の作業時に使用されるスパナ、トル
クレンチ、モンキレンチ、ペンチ、ニッパ、プライヤ等
の作業用工具及びその製造方法であって、疲労強度を高
め、しかも軽量化して工具の取扱いを容易ならしめるこ
とができるアルミ合金製工具の製造方法に関するもので
ある。
れるスパナ、モンキレンチ、トルクレンチ等のねじ締め
工具、あるいは電気工事等に使用されるペンチ、ニッパ
等の作業用工具の一般材質は鋼であった。この鋼製作業
用工具は、重量が嵩み、このために作業性が悪く、特に
大型の上記作業用工具では、片手での取扱いも困難とな
って、複数の作業者でなければ所望の作業ができないこ
ともある等の不便があった。
具を用いる作業時において、その作業性を高めるために
上記作業用工具の軽量化が要求されており、この要求に
答えるために、その作業用工具の材料としてチタン合金
の使用が提案されている。しかしながらチタン合金は価
格的に高価であることから実用に供することが困難であ
った。
かも比強度(強度/密度)が比較的大きい高強度アルミ
合金が特に軽量化を目的とした金属製品の材料として使
用されているが、現状の高強度アルミ合金は、鋼やチタ
ン合金に比べて強度が低く、さらには、工具としての設
計応力値を下げなければならないために、その工具の体
積(肉厚)を増加せざるを得ないものであった。また現
状の高強度アルミ合金は、工具等の成形加工時における
加工条件によって敏感にミクロ組織が変化し、たとえば
再結晶組織が粗大化してしまうことにより、製品の引張
強度及び疲労強度が低下してしまうという不具合があっ
た。
よる不具合に着目してなされたもので、上記の作業用工
具を成形するに当り、成形品のミクロ組織の変化を抑
制、および細粒組織として、引張強度及び疲労強度を高
めることができ、さらには作業工具を使用する際の作業
性を高めるために、その作業工具の体積(肉厚)増加を
必要最少限となして、工具のコンパクトを図り、さらに
は、十分な耐久性を満たし得るアルミ合金製工具の製造
方法の提供を目的としている。
めに請求項1では、亜鉛(Zn):7.2〜8.5重量
%、マグネシウム(Mg):2.5〜3.5重量%、銅
(Cu):1.5〜3.0重量%、クロム(Cr):
0.20〜0.35重量%、ジルコニウム(Zr):
0.03〜0.20重量%、チタニウム(Ti):0.
20重量%以下、残部アルミニウム(Al)および不可
避的不純物からなるAl−Zn−Mg−Cu系アルミ合
金の展伸材をプリフォームとし、そのプリフォームを型
鍛造する際の金型が、プリフォームに接触する瞬間時の
金型速度(型鍛造速度)を0.2〜3m/秒に設定し
て、型鍛造することで安定した高い疲労強度特性を示す
型鍛造素材を得、この型鍛造素材を用いて工具を製造す
るアルミ合金製工具の製造方法を特徴とする。
項2では、亜鉛(Zn):7.2〜8.5重量%、マグ
ネシウム(Mg):2.5〜3.5重量%、銅(C
u):1.5〜3.0重量%、クロム(Cr):0.2
0〜0.35重量%、ジルコニウム(Zr):0.03
〜0.20重量%、チタニウム(Ti):0.20重量
%以下、残部アルミニウム(Al)および不可避的不純
物からなるAl−Zn−Mg−Cu系アルミ合金の展伸
材をプリフォームとし、そのプリフォームを型鍛造する
際のプリフォーム加熱温度を300〜480℃に設定し
て型鍛造することで、安定した高い疲労強度特性を示す
型鍛造素材を得、この型鍛造素材を用いて工具を製造す
るアルミ合金製工具の製造方法であることを特徴として
いる。
明する。
その組成範囲について説明する。
g)、銅(Cu) これら成分は成形加工後の熱処理時に微細な析出物とし
て母材中に析出し強度を著しく向上させる。しかしこれ
ら成分を多量に添加すると成形性の低下や巨大な金属間
化合物が生じ疲労強度を低下させる。少量添加は強度が
十分得られない。そこで成分組成範囲をZn:7.2〜
8.5重量%、Mg:2.5〜3.5重量%、Cu:
1.5〜3.0重量%とする必要がある。
効果があるが多量に添加すると巨大金属間化合物を生じ
成形性、強度に悪影響を及ぼす。少量添加では十分な効
果は得られない。そのため成分組成範囲をCr:0.2
0〜0.35重量%とした。
によるミクロ組織の変化を防ぐ。また疲労強度向上効果
もあるが、多量添加すると巨大金属間化合物を生じ成形
性、疲労強度が低下する。少量添加では効果が不十分で
あることから組成成分範囲を0.03〜0.20重量%
とした。
果があると同時に疲労強度を高める効果がある。またこ
のチタニウムの添加量は、多量添加しても効果は飽和す
るため0.2重量%以下とした。
形するためのアルミ合金の成分と、組成範囲を決定した
アルミ合金を使用する工具の製造方法である型鍛造速度
及び型鍛造温度について説明する。
/秒であるが、この速度でアルミ合金を型鍛造すると表
層部から内部にかけて広い範囲で粗大な再結晶組織とな
ってしまう。粗大な再結晶組織部分は疲労強度が低く工
具素形材として適さない。そこで本合金系において型鍛
造速度(鍛造金型が、プリフォームに接触する瞬間時の
金型速度)を0.2〜3m/秒とすることで再結晶を抑
制し、型鍛造素材の疲労強度が向上する。型鍛造速度が
遅すぎても効果は飽和して鍛造時間が長くなってしま
う。
範囲は非常に狭いため素形材肉厚の変化や鍛造条件によ
って粗大な再結晶組織を呈する。先に述べたように粗大
な再結晶組織部分は疲労強度が低く工具素形材として適
さない。そこで本合金系において型鍛造時のプリフォー
ム加熱温度範囲が300〜480℃の広範囲で素形材肉
厚の変化や型鍛造条件によって粗大な再結晶組織を呈す
ることを抑制することが可能となる。プリフォーム加熱
温度が480℃より高い型鍛造では素形材に割れが生じ
やすくなり300℃より低い場合では金型の寿命が低下
するとともに形状不良が生じやすくなる。
造素形材にて、表1で示すように従来品(A)と(B)
との比較実験を行った。
ォーム)を加熱温度470℃、鍛造速度0.8m/秒で
型鍛造後、T6処理(470℃/3時間/水冷+120
℃/24時間/放冷)したトルクレンチヘッドの型鍛造
素材を機械加工し試験片を作製し引張試験および3点曲
げ疲労試験を行った。その結果を表2,3に示す。
験、疲労試験結果についても表2、表3に示す。表4は
従来品(A)及び(B)で本発明品との重量比の比較を
示す。
り製造された工具は優れた静的強度と疲労強度を有する
ことがわかる。
具は、従来合金製工具に比べ、引張強さ、0.2%耐力
及び疲労強度が十分高く、従来合金製工具よりも軽量化
することができる。
具によれば、疲労強度に優れたものとなり、その上工具
の製造コストをチタン合金などよりも低減せしめること
ができる。さらに工具を軽量コンパクト化することがで
きるので、作業性に優れた工具を製造することができる
という効果を奏するものである。
Claims (2)
- 【請求項1】亜鉛(Zn):7.2〜8.5重量%、 マグネシウム(Mg):2.5〜3.5重量%、 銅(Cu):1.5〜3.0重量%、 クロム(Cr):0.20〜0.35重量%、 ジルコニウム(Zr):0.03〜0.20重量%、 チタニウム(Ti):0.20重量%以下、 残部アルミニウム(Al)および不可避的不純物からな
るAl−Zn−Mg−Cu系アルミ合金の展伸材をプリ
フォームとし、そのプリフォームを型鍛造する際の金型
が、プリフォームに接触する瞬間時の金型速度(型鍛造
速度)を、0.2〜3m/秒に設定して型鍛造すること
で安定した高い疲労強度特性を示す型鍛造素材を得、こ
の型鍛造素材を用いて工具を製造することを特徴とする
アルミ合金製工具の製造方法。 - 【請求項2】亜鉛(Zn):7.2〜8.5重量%、 マグネシウム(Mg):2.5〜3.5重量%、 銅(Cu):1.5〜3.0重量%、 クロム(Cr):0.20〜0.35重量%、 ジルコニウム(Zr):0.03〜0.20重量%、 チタニウム(Ti):0.20重量%以下、 残部アルミニウム(Al)および不可避的不純物からな
るAl−Zn−Mg−Cu系アルミ合金の展伸材をプリ
フォームとし、そのプリフォームを型鍛造する際のプリ
フォーム加熱温度を300〜480℃に設定して型鍛造
することで、安定した高い疲労強度特性を示す型鍛造素
材を得、この型鍛造素材を用いて工具を製造することを
特徴とするアルミ合金製工具の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9085016A JP3065269B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルミ合金製工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9085016A JP3065269B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルミ合金製工具の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10280080A JPH10280080A (ja) | 1998-10-20 |
JP3065269B2 true JP3065269B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=13846953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9085016A Expired - Fee Related JP3065269B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルミ合金製工具の製造方法 |
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CN106378591A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-08 | 西安诺博尔稀贵金属材料有限公司 | 一种小规格高强度铌铪合金棒材的加工方法 |
CN108441793B (zh) * | 2018-05-23 | 2021-01-15 | 山东南山铝业股份有限公司 | 一种铝合金强制定型的热处理方法及航空用铝合金型材 |
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-
1997
- 1997-04-03 JP JP9085016A patent/JP3065269B2/ja not_active Expired - Fee Related
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