JP6223492B2 - Manufacturing method of aluminum alloy forgings for automobiles - Google Patents

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Description

本発明は、サスペンションアームなどの自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum alloy forging for automobiles such as a suspension arm.

サスペンションアームなどの自動車部品の材料としてJISに規定されている6000系アルミニウム合金(「Al−Mg−Si系合金」と呼称されることもある。)が好適に用いられている。6000系アルミニウム合金は熱処理型合金などとも呼ばれており、溶体化熱処理、焼入れ、人工時効処理からなる一連の熱処理(例えば、T6調質)が施される。   As a material for automobile parts such as suspension arms, a 6000 series aluminum alloy (sometimes referred to as “Al—Mg—Si series alloy”) defined in JIS is suitably used. The 6000 series aluminum alloy is also called a heat treatment type alloy and is subjected to a series of heat treatment (for example, T6 tempering) including solution heat treatment, quenching, and artificial aging treatment.

近年、車両や自動車部品といった自動車用アルミニウム合金鍛造材については、車重を軽くして燃費向上を図るなどの理由から、軽量化が強く望まれている。自動車用アルミニウム合金鍛造材の軽量化のためには高強度化が必要であり、そのような素材の開発が強く望まれている。   In recent years, for aluminum alloy forgings for automobiles such as vehicles and automobile parts, weight reduction has been strongly desired for reasons such as reducing vehicle weight and improving fuel efficiency. In order to reduce the weight of aluminum alloy forgings for automobiles, it is necessary to increase the strength, and development of such materials is strongly desired.

自動車用アルミニウム合金鍛造材を高強度化するため、前記した熱処理のうち、溶体化熱処理や人工時効処理についてはこれまでにも多くの提案がなされている。しかし、焼入れについてはそのような提案がなされていないのが現状である。   In order to increase the strength of aluminum alloy forgings for automobiles, many proposals have been made for solution heat treatment and artificial aging treatment among the heat treatments described above. However, at present, no such proposal has been made for quenching.

焼入れについては、例えば、非特許文献1の第652頁の10.5.2に、アルミニウム合金鍛造材の焼入れ処理について、冷却能は冷水が優れているが、焼入れ時の残留応力のために歪が発生し易くなる旨、これを防止するため50〜60℃の温水で焼入れしたり、焼入れ剤を添加して焼入れしたりする旨が記載されている。   Regarding quenching, for example, in Non-Patent Document 1, page 652, page 10.52, about quenching of aluminum alloy forgings, cooling water is excellent in cold water, but distortion due to residual stress during quenching. In order to prevent this, it is described that quenching with warm water of 50 to 60 ° C. or quenching with addition of a quenching agent is described.

社団法人軽金属協会 アルミニウム技術便覧 編集委員会 編、「アルミニウム技術便覧」、カロス出版株式会社、1985年6月16日発行Japan Light Metal Association Aluminum Technical Handbook Editorial Committee, “Aluminum Technical Handbook”, published by Karos Publishing Co., Ltd., June 16, 1985

非特許文献1をはじめとして、前記したように、従来、自動車用アルミニウム合金鍛造材のさらなる高強度化を図るにあたって、焼入れは検討事項の対象ではなかった。つまり、自動車用アルミニウム合金鍛造材は、焼入れの条件に関して、さらなる高強度化を図るための改善の余地が残されていた。   As described above, including Non-Patent Document 1, conventionally, quenching has not been a subject of consideration in further increasing the strength of automotive aluminum alloy forgings. That is, the aluminum alloy forged material for automobiles has room for improvement in order to further increase the strength with respect to the quenching conditions.

本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、高い強度を付与することのできる自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the aluminum alloy forging material for motor vehicles which can provide high intensity | strength.

前記課題を解決した本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、原料を溶解して成分を調整し、6000系アルミニウム合金とする溶解工程と、前記溶解工程後、鋳塊を鋳造する鋳造工程と、前記鋳造工程後、前記鋳塊に対し均質化熱処理を行う均質化熱処理工程と、前記均質化熱処理工程後、前記鋳塊を所定の形状のアルミニウム合金鍛造材に鍛造する鍛造工程と、前記鍛造工程後、前記アルミニウム合金鍛造材に対して溶体化熱処理を行う溶体化熱処理工程と、前記溶体化熱処理工程後、前記アルミニウム合金鍛造材に対して焼入れを行う焼入れ工程と、前記焼入れ工程後、人工時効処理を行う人工時効処理工程と、を含み、前記焼入れ工程で焼入れ時間が1〜5分である焼入れを行うこととした。
このように、本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、焼入れ時間を従来よりも短くするとともに、予め解析した強度が高くなる所定の範囲としているので、自動車用アルミニウム合金鍛造材の強度を高くすることができる。
The manufacturing method of the aluminum alloy forgings for motor vehicles concerning this invention which solved the said subject melt | dissolves a raw material, adjusts a component, makes a 6000 series aluminum alloy, and casts an ingot after the said melting process. A casting process, a homogenization heat treatment process for performing a homogenization heat treatment on the ingot after the casting process, and a forging process for forging the ingot into an aluminum alloy forging material having a predetermined shape after the homogenization heat treatment process; A solution heat treatment step for performing a solution heat treatment on the aluminum alloy forged material after the forging step; a quenching step for quenching the aluminum alloy forged material after the solution heat treatment step; and the quenching step. Then, it was decided to perform quenching in which the quenching time was 1 to 5 minutes in the quenching step.
As described above, the method for manufacturing an aluminum alloy forged material for automobiles according to the present invention makes the quenching time shorter than the conventional method and has a predetermined range in which the strength analyzed in advance is high. Strength can be increased.

本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、前記焼入れ工程において、アルミニウム合金鍛造材の表面積をSAとし、前記焼入れを行うための水と平行な断面の断面積をSBとした場合に、SB/SAで算出される値が0.0040〜0.0400となる姿勢で焼入れを行うことが好ましい。
このように、本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、SB/SAで算出される値を所定の範囲となる姿勢で焼入れを行っているので、焼入れ歪を生じ難くすることができる。
The method for producing an aluminum alloy forged material for automobiles according to the present invention is such that, in the quenching step, the surface area of the aluminum alloy forged material is SA and the cross-sectional area of the cross section parallel to the water for performing the quenching is SB. It is preferable to perform quenching in a posture where the value calculated by SB / SA is 0.0040 to 0.0400.
As described above, the method for manufacturing an aluminum alloy forged material for automobiles according to the present invention is hardened in a posture in which the value calculated by SB / SA falls within a predetermined range, so that quenching distortion hardly occurs. it can.

本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、焼入れを行うための水の温度が30〜70℃であることが好ましい。
このように、本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、焼入れを行う水の温度を所定の範囲としているので、より確実に自動車用アルミニウム合金鍛造材の強度を高くすることができる。
In the method for producing an aluminum alloy forged material for automobiles according to the present invention, the temperature of water for quenching is preferably 30 to 70 ° C.
As described above, the method for producing an aluminum alloy forged material for automobiles according to the present invention sets the temperature of the water for quenching within a predetermined range, so that the strength of the aluminum alloy forged material for automobiles can be more reliably increased. .

本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法は、自動車用アルミニウム合金鍛造材に高い強度を付与することができる。   The method for producing an automotive aluminum alloy forging according to the present invention can impart high strength to an automotive aluminum alloy forging.

自動車用アルミニウム合金鍛造材の表面積をSAとし、焼入れを行うための水と平行な断面の断面積をSBとした場合におけるSB/SAで算出される値について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the value computed by SB / SA when the surface area of the aluminum alloy forging material for motor vehicles is SA and the cross-sectional area of a cross section parallel to the water for quenching is SB. 自動車用アルミニウム合金鍛造材の表面積をSAとし、焼入れを行うための水と平行な断面の断面積をSBとした場合におけるSB/SAで算出される値について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the value computed by SB / SA when the surface area of the aluminum alloy forging material for motor vehicles is SA and the cross-sectional area of a cross section parallel to the water for quenching is SB. 本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法を適用することのできるサスペンションアームの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the suspension arm which can apply the manufacturing method of the aluminum alloy forging material for motor vehicles concerning this invention. 本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法を適用することのできるサスペンションアームの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the suspension arm which can apply the manufacturing method of the aluminum alloy forging material for motor vehicles concerning this invention. I型アームの形状と試験部位T1の位置とを示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the shape of an I-type arm, and the position of test site | part T1. 実施例において焼入れ歪が生じているか否かを確認する様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that it is confirmed whether the quenching distortion has arisen in the Example. 実施例において焼入れ歪が生じているか否かを確認する様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that it is confirmed whether the quenching distortion has arisen in the Example.

以下、本発明に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法を実施するための形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法(以下、「本方法」と呼称することもある)は、原料を溶解して成分を調整し、6000系アルミニウム合金とする溶解工程と、溶解工程後、鋳塊を鋳造する鋳造工程と、鋳造工程後、鋳塊に対し均質化熱処理を行う均質化熱処理工程と、均質化熱処理工程後、鋳塊を所定の形状のアルミニウム合金鍛造材(以下、「Al合金鍛造材」と呼称することもある)に鍛造する鍛造工程と、鍛造工程後、Al合金鍛造材に対して溶体化熱処理を行う溶体化熱処理工程と、溶体化熱処理工程後、Al合金鍛造材に対して焼入れを行う焼入れ工程と、焼入れ工程後、人工時効処理を行う人工時効処理工程と、を含み、前記した焼入れ工程で焼入れ時間が1〜5分である焼入れを行うというものである。
Hereinafter, the form for enforcing the manufacturing method of the aluminum alloy forge for vehicles concerning the present invention is explained in detail.
The method for producing an aluminum alloy forged material for automobiles according to the present embodiment (hereinafter also referred to as “the present method”) includes a melting step of preparing a 6000 series aluminum alloy by dissolving raw materials and adjusting components; After the melting step, a casting step for casting the ingot, a homogenization heat treatment step for performing a homogenization heat treatment on the ingot after the casting step, and an aluminum alloy forging material having a predetermined shape after the homogenization heat treatment step ( Hereinafter, a forging process forging to “Al alloy forging material”, a solution heat treatment process for performing solution heat treatment on the Al alloy forging material after the forging process, and a solution heat treatment process, It includes a quenching process for quenching the Al alloy forging material, and an artificial aging treatment process for performing an artificial aging treatment after the quenching process, and the quenching time is 1 to 5 minutes in the quenching process. Also It is.

このように、本方法は、焼入れ工程における焼入れ時間を1〜5分としているので、Al合金鍛造材の強度を高くすることができる。
焼入れ時間が1分未満であると、焼入れが十分に行われないので、強度を高くすることができない。他方、焼入れ時間が5分を超えると、焼入れの効果が飽和するだけでなく、強度が若干低下する傾向にある。よって、焼入れ時間は1〜5分とする。強度をより高くする観点から、焼入れ時間は4分以下とするのが好ましく、3分以下とするのがより好ましい。
Thus, since this method sets the quenching time in the quenching process to 1 to 5 minutes, the strength of the Al alloy forging can be increased.
When the quenching time is less than 1 minute, the quenching is not sufficiently performed, so that the strength cannot be increased. On the other hand, when the quenching time exceeds 5 minutes, not only the quenching effect is saturated but also the strength tends to be slightly reduced. Accordingly, the quenching time is 1 to 5 minutes. From the viewpoint of increasing the strength, the quenching time is preferably 4 minutes or less, and more preferably 3 minutes or less.

本方法は、焼入れを行うための水の温度を30〜70℃とするのが好ましい。水の温度をこの範囲とすると、より確実にAl合金鍛造材の強度を高くすることができる。なお、水の温度は、前記温度範囲内において、6000系アルミニウム合金の合金種に適した温度+5℃以内で行うのが好ましい。例えば、後記する表1に示す化学成分のAl合金の場合、40〜45℃で行うのが好ましい。その他の合金種の場合、前記温度範囲内において、適宜実験等することにより、容易に適切な温度を把握することができる。
水の温度は、焼入れを行う焼入れ槽の内部に1個又は複数個の温度計を設置し、コンピュータなどにより管理するのが好ましい。水の温度が70℃を超える場合、新たに温度の低い水を追加して温度を下げるのが好ましい。また、水の温度が30℃未満である場合、ヒータなどで温度を上げるのが好ましい。
In this method, the temperature of water for quenching is preferably 30 to 70 ° C. When the temperature of water is within this range, the strength of the Al alloy forging can be increased more reliably. In addition, it is preferable to perform the temperature of water within the said temperature range within the temperature +5 degreeC suitable for the alloy type of 6000 series aluminum alloy. For example, in the case of an Al alloy having chemical components shown in Table 1 to be described later, it is preferably performed at 40 to 45 ° C. In the case of other alloy types, an appropriate temperature can be easily grasped by appropriately conducting experiments within the above temperature range.
The temperature of the water is preferably controlled by a computer or the like by installing one or a plurality of thermometers in the quenching tank for quenching. When the temperature of water exceeds 70 degreeC, it is preferable to add water with low temperature newly and to lower temperature. Moreover, when the temperature of water is less than 30 degreeC, it is preferable to raise temperature with a heater.

また、本方法は、焼入れを行うための水をバブリングしていることが好ましい。このように、水をバブリングすると、ソフトスポットを生じ難くすることができる。ここで、「ソフトスポット」とは、Al合金鍛造材に部分的(局所的)に発生する焼入れ不良部分、未焼入れ部分をいう。ソフトスポットは、Al合金鍛造材を多数、密に配列したり、段積みしたりした場合に生じ易い。ソフトスポットが生じた部分は、他の正常な焼入れ部分に比して強度が低くなり、Al合金鍛造材の機械的性質などの均質性を阻害する。   Moreover, it is preferable that the water for carrying out quenching is bubbled in this method. Thus, when water is bubbled, soft spots can be made difficult to occur. Here, the “soft spot” refers to a poorly quenched portion and an unquenched portion that are partially (locally) generated in the Al alloy forged material. Soft spots tend to occur when a large number of Al alloy forgings are arranged densely or stacked. The portion where the soft spot is generated has a lower strength than other normal quenched portions, and hinders homogeneity such as mechanical properties of the Al alloy forged material.

前記したように、ソフトスポットは、Al合金鍛造材を多数、密に配列したり、段積みしたりした場合に生じ易い。このようになるのは、隣り合うAl合金鍛造材同士の間隔が狭いと、Al合金鍛造材を冷却して温められた水がその位置から動き難いことが理由であると考えられる。従って、焼入れ時に隣り合うAl合金鍛造材同士の間隔が十分に開いていればバブリングを行う必要はないが、そうでない場合はバブリングを行うことが好ましい。バブリングで生じた気泡は、隣り合うAl合金鍛造材同士の間隔の広狭に関係なく上方に移動する性質を有している。気泡は、上方に移動する際に水を引き連れて移動する。そのため、隣り合うAl合金鍛造材同士の間隔が狭くても水の循環を促すことができる。その結果、前記したようにソフトスポットを生じ難くすることができる。   As described above, soft spots are likely to occur when a large number of Al alloy forgings are arranged densely or stacked. It is considered that this is because, when the interval between adjacent Al alloy forgings is narrow, the water heated by cooling the Al alloy forging is difficult to move from that position. Therefore, it is not necessary to perform bubbling if the interval between adjacent Al alloy forgings is sufficiently open during quenching, but it is preferable to perform bubbling otherwise. Bubbles generated by bubbling have the property of moving upward regardless of the distance between adjacent Al alloy forgings. The bubbles move with water as they move upward. Therefore, even if the space | interval of adjacent Al alloy forging materials is narrow, circulation of water can be promoted. As a result, soft spots can be made difficult to occur as described above.

バブリングは、焼入れ槽内の下部に設置されたエアノズルやスパージャなどの排気部と、排気部と接続されたエア配管と、エア配管と接続されたエアポンプと、で行うことができる。なお、排気部は、焼入れ槽内の水にエアを吹き込み、バブルを発生させる。エア配管は、排気部にエアを供給する。エアポンプは、圧力をかけてエアをエア配管に供給する。これらは従来公知のものを用い、一般的な条件で実施することができる。
バブリングのエア圧力は、例えば、2〜10kg/cmとするのが好ましいが、ソフトスポットを生じ難くすることができればよく、これに限定されない。
Bubbling can be performed by an exhaust part such as an air nozzle or a sparger installed in the lower part of the quenching tank, an air pipe connected to the exhaust part, and an air pump connected to the air pipe. In addition, an exhaust part blows air into the water in a quenching tank, and generates a bubble. The air pipe supplies air to the exhaust part. The air pump applies pressure to supply air to the air piping. These are conventionally known ones and can be carried out under general conditions.
The bubbling air pressure is preferably 2 to 10 kg / cm 2 , for example, but is not limited to this as long as soft spots can be hardly generated.

また、本方法においては、Al合金鍛造材の表面積をSAとし、焼入れを行うための水と平行な断面の断面積をSBとした場合に、SB/SAで算出される値が0.0040〜0.0400となる姿勢で焼入れを行うことが好ましい。なお、図1A及び図1Bは、Al合金鍛造材の表面積をSAとし、焼入れを行うための水と平行な断面CSの断面積をSBとした場合におけるSB/SAで算出される値について説明する概念図である。図1Aは、SB/SAで算出される値が0.0040〜0.0400となる姿勢、すなわち、Al合金鍛造材をなるべく立てた状態にしていることを示している。また、図1Bは、SB/SAで算出される値が0.0040〜0.0400とならない姿勢、すなわち、Al合金鍛造材を寝かした状態にしていることを示している。
SB/SAで算出される値を前記した範囲とすることによって、焼入れ歪を生じ難くすることができる。
Further, in this method, when the surface area of the Al alloy forging is SA and the cross-sectional area of the cross section parallel to the water for quenching is SB, the value calculated by SB / SA is 0.0040 to It is preferable to perform quenching in an attitude of 0.0400. 1A and 1B illustrate values calculated by SB / SA when the surface area of the Al alloy forging is SA and the cross-sectional area of the cross-section CS parallel to the water for quenching is SB. It is a conceptual diagram. FIG. 1A shows an attitude in which the value calculated by SB / SA is 0.0040 to 0.0400, that is, an Al alloy forged material is in a standing state as much as possible. Moreover, FIG. 1B has shown that the attitude | position which the value calculated by SB / SA does not become 0.0040-0.0400, ie, has made the Al alloy forging material lie down.
By setting the value calculated by SB / SA within the above range, quenching distortion can be made difficult to occur.

Al合金鍛造材の水への投入角度θは、Al合金鍛造材の中心軸Cを基準にして把握すると簡便である。SB/SAで算出される値が0.0040〜0.0400の場合、中心軸Cを基準とした水への投入角度θは0〜45°の範囲に収まる。
なお、Al合金鍛造材の一部が所定の角度をもって屈曲している場合は、屈曲しているところを基準にそれぞれの端部を結んだ中心軸Cの長さの長い方を基準にするのが好ましい。
It is easy to grasp the throwing angle θ of the Al alloy forging material into water on the basis of the central axis C of the Al alloy forging material. When the value calculated by SB / SA is 0.0040 to 0.0400, the throwing angle θ into the water with respect to the central axis C is in the range of 0 to 45 °.
In addition, when a part of the Al alloy forging material is bent at a predetermined angle, the longer one of the lengths of the central axes C connecting the respective end portions based on the bent portion is used as a reference. Is preferred.

Al合金鍛造材の表面積や、焼入れを行うための水と平行な断面の断面積は、例えば、Al合金鍛造材の形状を3Dスキャナで読み込み、任意のソフトで解析することによって容易に把握することができる。また、例えば、3D−CAD(Computer-Aided Design)などで形状を設計したものであれば、当該3D−CADから容易に把握することができる。   The surface area of the Al alloy forged material and the cross-sectional area of the cross section parallel to the water for quenching can be easily grasped by, for example, reading the shape of the Al alloy forged material with a 3D scanner and analyzing it with arbitrary software. Can do. For example, if the shape is designed by 3D-CAD (Computer-Aided Design) or the like, it can be easily grasped from the 3D-CAD.

焼入れ槽で焼入れを行う際は、溶体化熱処理したAl合金鍛造材を保持・支持するための保持具を用いたり、篭(金網のケース)に入れたりして行う。そのため、焼入れを行う際は、SB/SAで算出される値が前記した範囲となるように、用いる保持具の形状を工夫したり、篭の向きを調整したりするとよい。   When quenching is performed in the quenching tank, a holder for holding and supporting the solution heat-treated Al alloy forged material is used, or it is placed in a cage (a case of a wire mesh). Therefore, when quenching, it is preferable to devise the shape of the holder used or adjust the direction of the ridge so that the value calculated by SB / SA falls within the above-described range.

本方法で用いるアルミニウム合金は、6000系アルミニウム合金であることが好ましい。このようにすると、例えば、高い強度を有する自動車部品を提供することが可能となる。6000系アルミニウム合金として、具体的には、6061合金、6110合金、6111合金、6003合金、6151合金、6061合金、6N01合金、6063合金、6082合金、6182合金などが挙げられる。   The aluminum alloy used in this method is preferably a 6000 series aluminum alloy. If it does in this way, it will become possible to provide automobile parts which have high intensity, for example. Specific examples of the 6000 series aluminum alloy include 6061 alloy, 6110 alloy, 6111 alloy, 6003 alloy, 6151 alloy, 6061 alloy, 6N01 alloy, 6063 alloy, 6082 alloy, and 6182 alloy.

また、本方法を好適に適用できるAl合金鍛造材として、例えば、サスペンションアームを挙げることができる。すなわち、本方法は、サスペンションアームとして好適に適用することができる。サスペンションアームとは、車輪と車体をつなぐ部品で、路面からの衝撃や振動が車室に直接伝わるのを防ぐ装置をいう。サスペンションアームには、ストラット式やダブルウィッシュボーン式サスペンションのアッパーアームとロワアームをはじめ、トレーリングアームやスイングアームなど各種の形式や配置に応じたアームがある。本方法は、これらのアームのいずれにも適用することができる。本方法は、特に、I字形をしたI型アーム1(図2A参照)及びL字形をしたL型アーム2(図2B参照)と呼ばれるサスペンションアームに好適に適用することができる。なお、図2A及び図2Bは、本方法を適用することのできるサスペンションアームの一例を示す概略図である。また、本方法は、A字形をしたA型アーム(図示せず)と呼ばれるサスペンションアームに好適に適用することもできる。   Moreover, as an Al alloy forging material to which this method can be suitably applied, for example, a suspension arm can be cited. That is, this method can be suitably applied as a suspension arm. The suspension arm is a part that connects the wheel and the vehicle body, and is a device that prevents the impact and vibration from the road surface from being transmitted directly to the passenger compartment. Suspension arms include strut-type and double wishbone-type suspension upper and lower arms, as well as trailing arms and swing arms. The method can be applied to any of these arms. This method can be suitably applied particularly to suspension arms called I-shaped I-shaped arm 1 (see FIG. 2A) and L-shaped L-shaped arm 2 (see FIG. 2B). 2A and 2B are schematic views showing an example of a suspension arm to which the present method can be applied. The present method can also be suitably applied to a suspension arm called an A-shaped arm (not shown) having an A shape.

本発明においては、焼入れ工程以外の各工程は、すなわち、溶解工程、鋳造工程、均質化熱処理工程、鍛造工程、溶体化熱処理工程、及び人工時効処理工程の各工程は、Al合金鍛造材を製造する一般的な設備及び条件で実施することができる。   In the present invention, each process other than the quenching process, that is, the melting process, the casting process, the homogenization heat treatment process, the forging process, the solution heat treatment process, and the artificial aging treatment process, produces an Al alloy forging material. It can be implemented with general equipment and conditions.

次に、実施例と比較例とを対比して、本方法についてさらに詳細に説明する。
表1に示す化学成分(質量%)の6000系アルミニウム合金を用い、溶解工程、鋳造工程、均質化熱処理工程、及び鍛造工程を順次行って、I型アームを鍛造した。そして、鍛造したI型アームに対して550℃×240分の溶体化熱処理を行い、表2のNo.1〜8に示す焼入れ時間で焼入れを行った。焼入れ水温は40℃とし、焼入れ水量は溶体化熱処理を行ったI型アームを入れた後、その上昇温度が5℃以内となる十分な量とした。焼入れは、I型アームの最大肉厚部の中心温度が40〜45℃となるようにして行った。中心温度は、I型アームの最大肉厚部の中心まで穴をあけ、当該穴に熱電対を挿入して確認した(表2には示さず)。
Next, the method will be described in more detail in comparison with Examples and Comparative Examples.
Using a 6000 series aluminum alloy having a chemical composition (mass%) shown in Table 1, a melting step, a casting step, a homogenizing heat treatment step, and a forging step were sequentially performed to forge the I-arm. Then, solution heat treatment was performed on the forged I-shaped arm at 550 ° C. × 240 minutes. Quenching was performed with the quenching time shown in 1-8. The quenching water temperature was set to 40 ° C., and the quenching water amount was set to a sufficient amount so that the temperature rise was 5 ° C. or less after the solution I heat treatment was performed. Quenching was performed such that the center temperature of the maximum thickness portion of the I-type arm was 40 to 45 ° C. The center temperature was confirmed by drilling a hole up to the center of the maximum thickness portion of the I-type arm and inserting a thermocouple into the hole (not shown in Table 2).

そして、表2のNo.1〜8に示す各焼入れ時間で焼入れを行った後、175℃×8時間の人工時効処理を行った。このようにして製造したNo.1〜8に係るI型アームの試験部位T1(図3参照)から、JIS Z 2241:2011に準拠して試験片を作製し、金属材料引張試験を行うことにより、引張強度(MPa)、耐力(MPa)、伸び(%)を測定した。
引張強度が390MPa以上であるものを高い強度を有していると判断した。
焼入れ時間とともに金属材料引張試験の結果を表2に示す。表2中、下線は本発明の要件を満たしていないことを示す。
In Table 2, No. After quenching at each quenching time shown in 1 to 8, an artificial aging treatment at 175 ° C. × 8 hours was performed. No. manufactured in this way. From test part T1 (refer to Drawing 3) of I type arm concerning 1-8, a test piece is produced based on JISZ2241: 2011, and tensile strength (MPa) and proof stress are done by performing a metallic material tensile test. (MPa) and elongation (%) were measured.
Those having a tensile strength of 390 MPa or more were judged to have high strength.
Table 2 shows the results of the metal material tensile test along with the quenching time. In Table 2, the underline indicates that the requirement of the present invention is not satisfied.

Figure 0006223492
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Figure 0006223492
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表2に示すように、No.2〜5に係るI型アームは、焼入れ時間が10〜30分であるNo.6〜8と比較して1〜5分と短かったので、引張強度及び耐力が高くなった(いずれも実施例)。特に、No.2〜4に係るI型アームは焼入れ時間が適度に短かったので、引張強度及び耐力がより高くなった。   As shown in Table 2, no. The I-type arm according to Nos. 2 to 5 has a quenching time of 10 to 30 minutes. Since it was as short as 1-5 minutes compared with 6-8, tensile strength and proof stress became high (all are Examples). In particular, no. Since the I-type arms according to 2 to 4 had a reasonably short quenching time, the tensile strength and the yield strength were higher.

これに対し、No.1、6〜8に係るI型アームは、本発明の要件を満たしていなかったので、引張強度及び耐力が高くならなかった(いずれも比較例)。
具体的には、No.1に係るI型アームは焼入れ時間が短すぎたため、中心温度が40〜45℃まで下がらず、粗大な析出物が出て高強度化できなかった。従って、No.1に係るI型アームは引張強度及び耐力が高くならなかった。
No.6〜8に係るI型アームは焼入れ時間が長すぎたため、強度に寄与しない析出が起こり、人工時効処理工程での析出量を低下させるため、高強度化しなかった。従って、No.6〜8に係るI型アームは引張強度及び耐力が高くならなかった。
In contrast, no. Since the I-type arms according to Nos. 1 and 6 to 8 did not satisfy the requirements of the present invention, the tensile strength and the yield strength did not increase (both were comparative examples).
Specifically, no. Since the I-type arm according to No. 1 had a quenching time that was too short, the center temperature did not drop to 40 to 45 ° C., and coarse precipitates appeared and the strength could not be increased. Therefore, no. The I-arm according to 1 did not have high tensile strength and yield strength.
No. Since the I-arms according to 6 to 8 had a quenching time that was too long, precipitation that did not contribute to the strength occurred, and the amount of precipitation in the artificial aging treatment step was reduced, so the strength was not increased. Therefore, no. The I-type arms according to 6-8 did not have high tensile strength and yield strength.

また、焼入れを行う際のI型アーム及びL型アームの姿勢と、焼入れ歪との関係を次のようにして検証した。
表3のNo.9〜32に示すように、Al合金鍛造材の表面積の異なる6種類のサスペンションアーム(I型アーム3種類、L型アーム3種類)を用意した。
なお、No.9〜32に係るサスペンションアームは、前記と同様、表1に示す化学成分(質量%)の6000系アルミニウム合金を用い、溶解工程、鋳造工程、均質化熱処理工程、及び鍛造工程を順次行って作製した。
次に、No.9〜32に係るサスペンションアームに対して、前記と同様550℃×240分の溶体化熱処理を行い、前記した表2のNo.3に示す焼入れ時間で焼入れを行った後(すなわち、2分の焼入れを行った後)、175℃×8時間の人工時効処理を行った。なお、焼入れの際、表3に示すように、焼入れを行うための水への投入角度θを0〜45°に設定して行った。
そして、各サスペンションアームの形状を3Dスキャナで読み込んで任意のソフトで解析し、サスペンションアームの表面積SAと、各投入角度θにおける、焼入れを行うための水と平行な断面の断面積SBと、を算出した。また、算出したSAとSBから各投入角度θにおけるSB/SAを算出した。
Moreover, the relationship between the attitude | position of the I-type arm and the L-type arm at the time of quenching, and quenching distortion was verified as follows.
No. in Table 3 As shown in 9 to 32, six types of suspension arms (three types of I-type arms and three types of L-type arms) having different surface areas of the Al alloy forged material were prepared.
In addition, No. As described above, the suspension arms according to 9 to 32 are manufactured by sequentially performing a melting process, a casting process, a homogenizing heat treatment process, and a forging process using a 6000 series aluminum alloy having the chemical composition (mass%) shown in Table 1. did.
Next, no. The suspension arms according to 9 to 32 were subjected to a solution heat treatment at 550 ° C. for 240 minutes in the same manner as described above. After quenching with the quenching time shown in 3 (that is, after quenching for 2 minutes), an artificial aging treatment at 175 ° C. × 8 hours was performed. During quenching, as shown in Table 3, the water injection angle θ for quenching was set to 0 to 45 °.
Then, the shape of each suspension arm is read with a 3D scanner and analyzed with arbitrary software, and the surface area SA of the suspension arm and the cross-sectional area SB of the cross section parallel to the water for quenching at each charging angle θ are obtained. Calculated. Further, SB / SA at each charging angle θ was calculated from the calculated SA and SB.

次いで、前記したようにして製造したNo.9〜32に係るサスペンションアームに対して、それぞれ図4A及び図4Bに示す所定の治具3やダイヤルゲージ4を用いて焼入れ歪が生じているか否か確認した。焼入れ歪が公差として許容されている範囲内(公差1.0mmを基準にしている)であるものを“○”とし、許容されている範囲を超えるものを“×”とした。表3にその結果を示す。   Subsequently, No. manufactured as mentioned above was carried out. It was confirmed whether or not quenching distortion occurred in the suspension arms according to 9 to 32 using the predetermined jig 3 and dial gauge 4 shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. “◯” indicates that the quenching distortion is within a tolerance range (based on a tolerance of 1.0 mm), and “x” indicates a tolerance exceeding the tolerance range. Table 3 shows the results.

Figure 0006223492
Figure 0006223492

表3に示すように、No.10〜25、27〜30に係るサスペンションアームは、サスペンションアームの表面積SAに対する焼入れを行うための水と平行な断面の断面積SBの比SB/SAが適切であったので、焼入れ歪は公差として許容できる範囲内であった。
No.9、26、31、32に係るサスペンションアームは、サスペンションアームの表面積SAに対する焼入れを行うための水と平行な断面の断面積SBの比SB/SAが適切ではなかったので、焼入れ歪が公差として許容できる範囲を超えていた。
なお、No.9〜32に係るいずれのサスペンションアームの引張強度、耐力、伸びも、表2のNo.3と同じであった。
As shown in Table 3, no. In the suspension arms according to 10 to 25 and 27 to 30, since the ratio SB / SA of the cross-sectional area SB of the cross section parallel to the water for quenching with respect to the surface area SA of the suspension arm was appropriate, It was within an acceptable range.
No. In the suspension arms according to 9, 26, 31, and 32, the ratio SB / SA of the cross-sectional area SB of the cross-section parallel to the water for quenching the surface area SA of the suspension arm was not appropriate, so that the quenching strain was a tolerance. It was beyond the acceptable range.
In addition, No. The tensile strength, proof stress, and elongation of any suspension arm according to Nos. 9 to 32 are also shown in Table 2. Same as 3.

SA アルミニウム合金鍛造材の表面積
SB 焼入れを行うための水と平行な断面の断面積
CS 焼入れを行うための水と平行な断面
SA Surface area of aluminum alloy forging SB Cross section of cross section parallel to water for quenching CS Cross section of water parallel to quenching

Claims (3)

原料を溶解して成分を調整し、6000系アルミニウム合金とする溶解工程と、
前記溶解工程後、鋳塊を鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造工程後、前記鋳塊に対し均質化熱処理を行う均質化熱処理工程と、
前記均質化熱処理工程後、前記鋳塊を所定の形状のアルミニウム合金鍛造材に鍛造する鍛造工程と、
前記鍛造工程後、前記アルミニウム合金鍛造材に対して溶体化熱処理を行う溶体化熱処理工程と、
前記溶体化熱処理工程後、前記アルミニウム合金鍛造材に対して焼入れを行う焼入れ工程と、
前記焼入れ工程後、人工時効処理を行う人工時効処理工程と、を含み、
前記焼入れ工程で焼入れ時間が1〜5分である焼入れを行うことを特徴とする自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法。
A melting step of dissolving raw materials to adjust the components to obtain a 6000 series aluminum alloy;
After the melting step, a casting step for casting the ingot;
A homogenization heat treatment step of performing a homogenization heat treatment on the ingot after the casting step;
After the homogenization heat treatment step, forging step of forging the ingot into a predetermined shape aluminum alloy forging,
A solution heat treatment step for performing a solution heat treatment on the aluminum alloy forging material after the forging step;
After the solution heat treatment step, a quenching step of quenching the aluminum alloy forging material,
Including an artificial aging treatment step of performing an artificial aging treatment after the quenching step,
A method for producing an aluminum alloy forged material for automobiles, wherein quenching is performed in the quenching step for 1 to 5 minutes.
前記焼入れ工程において、前記アルミニウム合金鍛造材の表面積をSAとし、前記焼入れを行うための水と平行な断面の断面積をSBとした場合に、SB/SAで算出される値が0.0040〜0.0400となる姿勢で焼入れを行うことを特徴とする請求項1に記載の自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法。   In the quenching step, when the surface area of the aluminum alloy forged material is SA and the sectional area of the cross section parallel to the water for quenching is SB, the value calculated by SB / SA is 0.0040 to The method for producing an aluminum alloy forged material for automobile according to claim 1, wherein quenching is performed in an attitude of 0.0400. 前記焼入れを行うための水の温度が30〜70℃であることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用アルミニウム合金鍛造材の製造方法。   The temperature of the water for performing the said quenching is 30-70 degreeC, The manufacturing method of the aluminum alloy forging material for motor vehicles of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
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