JP3318966B2 - アルミニウム製スクロールの製造法 - Google Patents
アルミニウム製スクロールの製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム製スクロー
ルおよびその製造法に係り、冷媒圧縮機や空調圧縮機な
どに用いられるスクロール型圧縮機用スクロールとして
好ましい特性をもった製品の適切な製造法を提供しよう
とするものである。
ルおよびその製造法に係り、冷媒圧縮機や空調圧縮機な
どに用いられるスクロール型圧縮機用スクロールとして
好ましい特性をもった製品の適切な製造法を提供しよう
とするものである。
【０００２】
【従来の技術】冷凍または空調用の冷媒圧縮機や空気圧
縮機などに用いられるスクロール型圧縮機は固定スクロ
ールと対し旋回スクロールが組合わせて採用される。即
ち密閉容器内に形成された圧縮部にはフレームに固定さ
れた固定スクロールに対し旋回スクロールを対向設定
し、該旋回スクロールをクランク軸などを介し電動機に
よって旋回操作するもので、これらの各スクロールには
渦巻型の溝部またはラップが配設されていて相互に嵌合
した状態で前記旋回スクロールの作動が得られることに
より両スクロール間の渦巻型密閉空間を中央部に移動せ
しめつつ縮少し、該密閉空間に閉じこめている冷媒流体
を圧縮して導出するものである。
縮機などに用いられるスクロール型圧縮機は固定スクロ
ールと対し旋回スクロールが組合わせて採用される。即
ち密閉容器内に形成された圧縮部にはフレームに固定さ
れた固定スクロールに対し旋回スクロールを対向設定
し、該旋回スクロールをクランク軸などを介し電動機に
よって旋回操作するもので、これらの各スクロールには
渦巻型の溝部またはラップが配設されていて相互に嵌合
した状態で前記旋回スクロールの作動が得られることに
より両スクロール間の渦巻型密閉空間を中央部に移動せ
しめつつ縮少し、該密閉空間に閉じこめている冷媒流体
を圧縮して導出するものである。
【０００３】即ち、渦巻型溝部を有する固定スクロール
およびこれに嵌合するラップをもった旋回スクロールを
成形することについては従来から種々の提案がなされて
いる。即ち特開昭５４−１５９７１２号公報においては
それより以前の丸棒材などから加工することの困難さを
回避するため、第１工程としてスクロール加工部とフラ
ンジ部を備えた予加工品を成形し、次いでスクロール形
状を成形しうる型を有するポンチを押し込み、後方押出
し鍛造によってスクロール部を成形することが提案され
ている。
およびこれに嵌合するラップをもった旋回スクロールを
成形することについては従来から種々の提案がなされて
いる。即ち特開昭５４−１５９７１２号公報においては
それより以前の丸棒材などから加工することの困難さを
回避するため、第１工程としてスクロール加工部とフラ
ンジ部を備えた予加工品を成形し、次いでスクロール形
状を成形しうる型を有するポンチを押し込み、後方押出
し鍛造によってスクロール部を成形することが提案され
ている。
【０００４】また、特開昭５９−１３５４１号公報では
スクロールの反対形状をもった押型により大きな圧縮力
を与えて所要形状に変形させる冷間鍛造は所要の寸法形
状の得る冷間加工が過度に行われると金属が破壊してし
まうので数段に分け、その間に歪硬化を軽減する中間焼
なまし作業を行うことが提案されている。
スクロールの反対形状をもった押型により大きな圧縮力
を与えて所要形状に変形させる冷間鍛造は所要の寸法形
状の得る冷間加工が過度に行われると金属が破壊してし
まうので数段に分け、その間に歪硬化を軽減する中間焼
なまし作業を行うことが提案されている。
【０００５】更に特開昭５９−６１５４２号公報では合
金素材をセットした下型に対し、旋回スクロールのフラ
ンジ部を形成する型面を有し、しかも上ポンチを圧下す
る開口をもった上型を組付け、該上型の開口から彫型を
有する上ポンチを圧入してスクロール部とフランジ部と
を同時に成形するという提案がなされている。
金素材をセットした下型に対し、旋回スクロールのフラ
ンジ部を形成する型面を有し、しかも上ポンチを圧下す
る開口をもった上型を組付け、該上型の開口から彫型を
有する上ポンチを圧入してスクロール部とフランジ部と
を同時に成形するという提案がなされている。
【０００６】なお特開平１−２７３８９２号公報におい
ては、図４に示すようにアルミニウム合金による円板状
素材１１をその片面における中央部に山形状の突部１２
を形成した状態へ予備成形し、斯かる中間過程を経てか
ら目的のラップ部形成用溝部をもった金型による第２次
の圧下成形で目的のスクロール形状を得ることが示さ
れ、その疲労強度が優れているものとされている。
ては、図４に示すようにアルミニウム合金による円板状
素材１１をその片面における中央部に山形状の突部１２
を形成した状態へ予備成形し、斯かる中間過程を経てか
ら目的のラップ部形成用溝部をもった金型による第２次
の圧下成形で目的のスクロール形状を得ることが示さ
れ、その疲労強度が優れているものとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来技
術によるものではそれなりのメリットが認められるとし
てもなお種々の課題を有している。即ち特開昭５４−１
５９７１２号、特開昭５９−１３５４１号および特開平
１−２７３８９２号によるものは、何れにしても多段工
程を必要とし、また加熱処理を伴うなどの不利があっ
て、工程工数が嵩み、コストアップとならざるを得な
い。
術によるものではそれなりのメリットが認められるとし
てもなお種々の課題を有している。即ち特開昭５４−１
５９７１２号、特開昭５９−１３５４１号および特開平
１−２７３８９２号によるものは、何れにしても多段工
程を必要とし、また加熱処理を伴うなどの不利があっ
て、工程工数が嵩み、コストアップとならざるを得な
い。
【０００８】特開昭５９−６１５４２によるものではス
クロール部の高さがそれなりに高い製品を得るような場
合において適切な製品を得ることが困難であって、事実
このものは製造法に関するものであるに拘わらず、その
具体的製造に関する実施例が明かにされておらず、その
技術的仔細が明かでない。
クロール部の高さがそれなりに高い製品を得るような場
合において適切な製品を得ることが困難であって、事実
このものは製造法に関するものであるに拘わらず、その
具体的製造に関する実施例が明かにされておらず、その
技術的仔細が明かでない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解決することについて検討を重
ね、特定組成のアルミニウム合金を採用し、またその製
造操作条件を特定することによってスクロール部が充分
な高さを有するようなスクロールであっても適切に製造
することができ、特に簡易且つ経済的な１段成形操作に
よって好ましい製品を的確に得ることに成功したもので
あって、以下の如くである。
従来技術における課題を解決することについて検討を重
ね、特定組成のアルミニウム合金を採用し、またその製
造操作条件を特定することによってスクロール部が充分
な高さを有するようなスクロールであっても適切に製造
することができ、特に簡易且つ経済的な１段成形操作に
よって好ましい製品を的確に得ることに成功したもので
あって、以下の如くである。
【００１０】(1) wt％で、Si：７〜１３％、Sb：0.２％
以下を含み、更に必要に応じて合金強化元素として、C
u：4.０％以下、 Mg：1.８％以下、 Ni：2.５％以下、
Mn：0.６％以下、Cr：0.５％以下の何れか１種または２
種以上を含有するアルミニウム合金を半連続鋳造法によ
って鋳塊となし、該鋳塊を４８０〜５５０℃で２〜２４
時間の均質化処理を行った後、３５０〜４５０℃で押出
比５以上で押出し、該押出し材を所期スクロールの重量
に即応した寸法に切断した円板状素材の表面に潤滑剤を
塗布してから４３０〜４８０℃に加熱し、該円板状素材
を２００〜２５０℃の温度の金型中に装入し、１８〜６
６mm／min の速度で１段成形操作により押圧成形加工す
ることを特徴とするアルミニウム製スクロールの製造
法。
以下を含み、更に必要に応じて合金強化元素として、C
u：4.０％以下、 Mg：1.８％以下、 Ni：2.５％以下、
Mn：0.６％以下、Cr：0.５％以下の何れか１種または２
種以上を含有するアルミニウム合金を半連続鋳造法によ
って鋳塊となし、該鋳塊を４８０〜５５０℃で２〜２４
時間の均質化処理を行った後、３５０〜４５０℃で押出
比５以上で押出し、該押出し材を所期スクロールの重量
に即応した寸法に切断した円板状素材の表面に潤滑剤を
塗布してから４３０〜４８０℃に加熱し、該円板状素材
を２００〜２５０℃の温度の金型中に装入し、１８〜６
６mm／min の速度で１段成形操作により押圧成形加工す
ることを特徴とするアルミニウム製スクロールの製造
法。
【００１１】
【作用】上記したような本発明によるものの成分組は、
７〜１３% のSiに0.2%以下のSbを含む合金である。この
ような合金の組織中に存在する共晶珪素は以後の加工方
法と相まって微細均一に存在し、良好な耐磨耗性を示
す。また強度を向上させる場合はCuを4.0%以下、Mgを1.
8%以下、Niを2.5%以下、Mnを0.6%以下、Crを0.5%以下の
一種または二種以上を添加する。
７〜１３% のSiに0.2%以下のSbを含む合金である。この
ような合金の組織中に存在する共晶珪素は以後の加工方
法と相まって微細均一に存在し、良好な耐磨耗性を示
す。また強度を向上させる場合はCuを4.0%以下、Mgを1.
8%以下、Niを2.5%以下、Mnを0.6%以下、Crを0.5%以下の
一種または二種以上を添加する。
【００１２】上記のような成分組成をもった本発明のス
クロールは適宜の方法で製品スクロールとすることがで
きるが好ましい製造法としては鋳塊を均質化処理してか
ら押出し成形し、この押出成形材を所定寸法に切断して
金型内に装入し押圧成形加工するものであって、斯かる
好ましい製造条件の仔細は以下の如くである。
クロールは適宜の方法で製品スクロールとすることがで
きるが好ましい製造法としては鋳塊を均質化処理してか
ら押出し成形し、この押出成形材を所定寸法に切断して
金型内に装入し押圧成形加工するものであって、斯かる
好ましい製造条件の仔細は以下の如くである。
【００１３】 均質化熱処理、押出成形による鋳塊の調整。 前述したような成分組成のアルミニウム合金溶湯を水冷
式半連続鋳造法で鋳塊を得、該鋳塊を４８０℃以上で２
時間以上の均質化熱処理することにより均等状態の熱処
理組織を得しめ、これを３５０℃以上で押出比５以上で
押出すことにより共晶珪素を微細均質に分散し好ましい
押圧成形用素材を得しめる。均質化加熱温度が５５０℃
超えでは鋳塊の組織が変化し、またその加熱時間が２４
時間を超えることは工業的に不利であり、４５０℃以上
で押出加工しあるいは押出比５未満の場合には適切な組
織の押圧成形用素材を得難いこととなり、それらの上限
以内で処理することにより適切な素材が得られる。
式半連続鋳造法で鋳塊を得、該鋳塊を４８０℃以上で２
時間以上の均質化熱処理することにより均等状態の熱処
理組織を得しめ、これを３５０℃以上で押出比５以上で
押出すことにより共晶珪素を微細均質に分散し好ましい
押圧成形用素材を得しめる。均質化加熱温度が５５０℃
超えでは鋳塊の組織が変化し、またその加熱時間が２４
時間を超えることは工業的に不利であり、４５０℃以上
で押出加工しあるいは押出比５未満の場合には適切な組
織の押圧成形用素材を得難いこととなり、それらの上限
以内で処理することにより適切な素材が得られる。
【００１４】前記素材は装入すべき金型の径に対し１〜
２mm程度小さい断面のものとすることにより金型内への
装入を適切に図り、押圧成形をも容易として的確なスク
ロール径を有し組織的にも安定した製品を容易に得しめ
る。
２mm程度小さい断面のものとすることにより金型内への
装入を適切に図り、押圧成形をも容易として的確なスク
ロール径を有し組織的にも安定した製品を容易に得しめ
る。
【００１５】潤滑剤の塗布。前記のように準備された素
材に対し好ましくは５ｇ／ｍ2以上の潤滑剤を塗布する
ことによりその後の押圧成形を容易とする。１５ｇ／ｍ
2以上も塗布することは前記効果が飽和し、不経済であ
ると共に取扱いに難点を来す。
材に対し好ましくは５ｇ／ｍ2以上の潤滑剤を塗布する
ことによりその後の押圧成形を容易とする。１５ｇ／ｍ
2以上も塗布することは前記効果が飽和し、不経済であ
ると共に取扱いに難点を来す。
【００１６】素材は４３０〜４８０℃に加熱し、押圧成
形を２００〜２５０℃に保持された金型内で押圧速度１
８〜６６mm/minで実施することにより、押圧成形処理を
円滑且つ簡易に行わしめる。素材が押圧成形されると加
工熱を発生し、素材の温度が上昇し渦巻状スクロール部
の成形を容易とする。即ち４３０〜４８０℃に加熱され
た素材は押圧成形中に発熱し温度が上昇するが、一方で
素材の熱は２００〜２５０℃に加熱された金型に吸収さ
れ、素材の組織を劣化しない温度に保たれ、円板状素材
から一段工程でスクロールを押圧するものであって、素
材の加熱が４８０℃以上、金型の温度が２５０℃以上あ
るいは押圧速度が６６mm/min以上となると、素材の温度
が高くなり部分的溶解を生ずるなどして組織を劣化して
好ましくない。また素材の加熱温度、金型の温度、押出
速度が下限値以下では素材の温度を充分高く保つことが
難しく、押圧成形において一段工程でスクロールを成形
し得ない。
形を２００〜２５０℃に保持された金型内で押圧速度１
８〜６６mm/minで実施することにより、押圧成形処理を
円滑且つ簡易に行わしめる。素材が押圧成形されると加
工熱を発生し、素材の温度が上昇し渦巻状スクロール部
の成形を容易とする。即ち４３０〜４８０℃に加熱され
た素材は押圧成形中に発熱し温度が上昇するが、一方で
素材の熱は２００〜２５０℃に加熱された金型に吸収さ
れ、素材の組織を劣化しない温度に保たれ、円板状素材
から一段工程でスクロールを押圧するものであって、素
材の加熱が４８０℃以上、金型の温度が２５０℃以上あ
るいは押圧速度が６６mm/min以上となると、素材の温度
が高くなり部分的溶解を生ずるなどして組織を劣化して
好ましくない。また素材の加熱温度、金型の温度、押出
速度が下限値以下では素材の温度を充分高く保つことが
難しく、押圧成形において一段工程でスクロールを成形
し得ない。
【００１７】既述したような温度および押圧成形条件下
で、その合金体組織を劣化させることなく成形操作せし
め、強度的に優れ、安定した品質のスクロールを得しめ
る。
で、その合金体組織を劣化させることなく成形操作せし
め、強度的に優れ、安定した品質のスクロールを得しめ
る。
【００１８】
【実施例】本発明によるものの具体的な実施例について
説明すると、以下の如くである。 （実施例１） 表１に示す組成をもったアルミニウム合金を半連続鋳造
法によって２０８mmφのビレットとした。
説明すると、以下の如くである。 （実施例１） 表１に示す組成をもったアルミニウム合金を半連続鋳造
法によって２０８mmφのビレットとした。
【００１９】
【表１】
【００２０】前記ビレット４を５１０℃で６時間の均質
化処理し、次いで４１０℃で８９mmφに押出し、この押
出成形材を２６０ｇの重量として切断し、このような素
材に対し、アルコールを溶媒とした黒鉛系潤滑剤を８ｇ
／ｍ2の割合で全面に塗布した。
化処理し、次いで４１０℃で８９mmφに押出し、この押
出成形材を２６０ｇの重量として切断し、このような素
材に対し、アルコールを溶媒とした黒鉛系潤滑剤を８ｇ
／ｍ2の割合で全面に塗布した。
【００２１】上記のように潤滑剤の塗布されたものは、
これをトンネル式連続加熱炉に送入して４５０℃に加熱
した円板状素材となし、一方高周波加熱によって２５０
℃に加熱保持され、９０mmφのスクロールキャビティを
有し、該キャビティに黒鉛系潤滑剤を機械油で薄めた状
態として塗布した金型に前記円板状素材を装入して押圧
成形した。
これをトンネル式連続加熱炉に送入して４５０℃に加熱
した円板状素材となし、一方高周波加熱によって２５０
℃に加熱保持され、９０mmφのスクロールキャビティを
有し、該キャビティに黒鉛系潤滑剤を機械油で薄めた状
態として塗布した金型に前記円板状素材を装入して押圧
成形した。
【００２２】押圧成形速度は２５mm／min であり、成形
された旋回スクロールは図１に示す如くで、前記のよう
に９０mmφのフランジ１における片面に高さが２０mm
で、厚さが３mmの渦巻状スクロール部２が３重状態に形
成され且つフランジ１の他面に軸部３の突設されたもの
であったが該スクロール部の中央部まで全般が正確な高
さおよび厚さのものとして正確に成形されており、その
断面図は別に図３に示す如くである。
された旋回スクロールは図１に示す如くで、前記のよう
に９０mmφのフランジ１における片面に高さが２０mm
で、厚さが３mmの渦巻状スクロール部２が３重状態に形
成され且つフランジ１の他面に軸部３の突設されたもの
であったが該スクロール部の中央部まで全般が正確な高
さおよび厚さのものとして正確に成形されており、その
断面図は別に図３に示す如くである。
【００２３】これに対し素材の加熱温度が４００℃、金
型の加熱温度が１７０℃、押圧成形速度が５０mm／min
とされた場合には、その他の条件が上記実施例と全く同
じであってもフランジ１の片面に形成された渦巻状スク
ロール部における、特に中央部における押圧成形が適切
に得られず、部分的欠陥の発生を避け得ないものであっ
た。
型の加熱温度が１７０℃、押圧成形速度が５０mm／min
とされた場合には、その他の条件が上記実施例と全く同
じであってもフランジ１の片面に形成された渦巻状スク
ロール部における、特に中央部における押圧成形が適切
に得られず、部分的欠陥の発生を避け得ないものであっ
た。
【００２４】また、素材の温度が５００℃、金型の加熱
温度が２７０℃、押圧成形速度が４０mm／min とされた
場合には、渦巻状スクロール部の強度が正常なものに較
べ４０％低下しているものであった。
温度が２７０℃、押圧成形速度が４０mm／min とされた
場合には、渦巻状スクロール部の強度が正常なものに較
べ４０％低下しているものであった。
【００２５】また、半連続鋳造法によって得られた鋳塊
に対する均熱温度が４５０℃であり、あるいはその均熱
時間が1.５時間であった場合にはその他の条件が総べて
前記実施例の場合と同じであっても押圧成形して得られ
たスクロール部２などにおける金属組織に粗密のばらつ
きが生じ緻密性が不充分で安定した製品性能を得ないも
のであった。
に対する均熱温度が４５０℃であり、あるいはその均熱
時間が1.５時間であった場合にはその他の条件が総べて
前記実施例の場合と同じであっても押圧成形して得られ
たスクロール部２などにおける金属組織に粗密のばらつ
きが生じ緻密性が不充分で安定した製品性能を得ないも
のであった。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
冷媒圧縮機や空調凝縮機などに用いられるスクロール型
圧縮機用の旋回スクロールの如きとして好ましい製品を
１段成形操作により得しめ比較的簡易で工業的に有利な
製造法を確立し得るものであって、工業的にその効果の
大きい発明というべきである。
冷媒圧縮機や空調凝縮機などに用いられるスクロール型
圧縮機用の旋回スクロールの如きとして好ましい製品を
１段成形操作により得しめ比較的簡易で工業的に有利な
製造法を確立し得るものであって、工業的にその効果の
大きい発明というべきである。
【図１】本発明によって得られた旋回スクロールの１例
についての平面図である。
についての平面図である。
【図２】その側面図である。
【図３】図１におけるＡ・・・Ａ線に沿った断面図であ
る。
る。
【図４】従来の旋回スクロールを得るための中間素材に
ついての側面図である。
ついての側面図である。
１ フランジ ２ 渦巻状スクロール部 ３ 軸部 ４ 素材 11 従来法における中間素材 12 その山形突部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｕ (56)参考文献 特開 昭64−65242（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−33738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−159712（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−273892（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−184667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−22110（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−13541（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−39535（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 C22C 21/02 C22F 1/043 F04C 18/02 311 F04C 29/00
Claims (1)
- 【請求項１】 wt％で、Si：７〜１３％、Sb：0.２％以
下を含み、更に必要に応じて合金強化元素として、Cu：
4.０％以下、 Mg：1.８％以下、 Ni：2.５％以下、 M
n：0.６％以下、Cr：0.５％以下の何れか１種または２
種以上を含有するアルミニウム合金を半連続鋳造法によ
って鋳塊となし、該鋳塊を４８０〜５５０℃で２〜２４
時間の均質化処理を行った後、３５０〜４５０℃で押出
比５以上で押出し、該押出し材を所期スクロールの重量
に即応した寸法に切断した円板状素材の表面に潤滑剤を
塗布してから４３０〜４８０℃に加熱し、該円板状素材
を２００〜２５０℃の温度の金型中に装入し、１８〜６
６mm／min の速度で１段成形操作により押圧成形加工す
ることを特徴とするアルミニウム製スクロールの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16166792A JP3318966B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | アルミニウム製スクロールの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16166792A JP3318966B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | アルミニウム製スクロールの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331604A JPH05331604A (ja) | 1993-12-14 |
| JP3318966B2 true JP3318966B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=15739551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16166792A Expired - Lifetime JP3318966B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | アルミニウム製スクロールの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318966B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4885384B2 (ja) * | 2001-08-22 | 2012-02-29 | 昭和電工株式会社 | 鍛造製品の製造方法 |
| JP5118683B2 (ja) * | 2003-10-30 | 2013-01-16 | 昭和電工株式会社 | 鍛造方法 |
| JP4683900B2 (ja) * | 2003-10-30 | 2011-05-18 | 昭和電工株式会社 | 鍛造製品の製造方法 |
| KR20100018048A (ko) * | 2007-06-29 | 2010-02-16 | 노스이스턴 유니버시티 | 마그네슘을 함유한 고 규소 알루미늄 합금 및 그 제조방법 |
| JP5616947B2 (ja) * | 2012-11-28 | 2014-10-29 | 昭和電工株式会社 | アルミニウム合金鍛造製品の製造方法 |
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1992
- 1992-05-29 JP JP16166792A patent/JP3318966B2/ja not_active Expired - Lifetime
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