JPH02122007A - アルミニウム合金部品の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉末冶金アルミニウム合金を溶製アルミニウム
合金と複合化したアルミニウム合金部品の新規な製造法
に関わる。

〔従来の技術〕

粉末冶金アルミニウム合金は溶製アルミニウム合金の機
械的性質や物理的性質即ち、強度、耐摩性、熱膨張係数
、ヤング率などを大幅に改善することを目的にして開発
されてきた。粉末冶金アルミニウム合金は急冷凝固や機
械的合金化などの新しいプロセス技術によって非平前相
合金を実現し、例えば過飽相同ｌ容体や分散強化、結晶
粒微細化などのメカニズムによってこれらを実現してい
る。しかしこれらの新しい技術による粉末冶金アルミニ
ウム合金は、木質的に多殖の溶質元素や分散物を含有し
ているために、伸びなどに代表される延性が小さい場合
が多く、製造プロセス上でも形状成形の難しさが問題で
あった。′また経済性の点でもこの合金は従来の溶製ア
ルミニウム合金と比較すると、素材価格としては不利な
場合が少なくなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の問題に対して必要な部分にのみ昼性能な粉末冶金
アルミニウム合金を配して残りの部分には安置な溶製ア
ルミニウム合金を配しこれらを複合化一体止したアルミ
ニウム合金製ｆｆ１Ｖ（ｊ４造中空部材が特開昭５９−
６６９１８号公報に提案されているが、該公報記絨の方
法は押出法によって２．−化せんとする方法であり、押
出法のイｄ命的な欠点である長さ方向の寸法や肉厚の変
動の大きさ及び先頭部や後尾部の欠陥による材料歩留の
眩さなどが、経済性や精度などを損なっていもまたこの
ような押出法では畏さ方向に直角な断面形状が一定の製
品しか製造できない問題があった。

本発明はこのような押出法による複合アルミニウム合金
部品の製造法の問題点を解決したアルミニウム合金部品
の新規な製造法を提案せんとするものである。

〔課題を解決するための手段・作用〕

本発明者らは上記の課題を解決できる手段について研究
努力を瓜ねた結果、粉末鍛造法をペースとする本発明の
製造法に到達したものである。

すなわち本発明は外周部が溶製アルミニウム合金で内周
部が粉末アルミニウム合金からなる２１部品であって、
外周部に突起を有する部品の製造法において、金型内の
外周部に溶製アルミニウム予備成形体を、内周部に原料
粉末又は原料粉末成形体を設置し、該原料粉末又は原料
粉末成形体を理論値の９９％以上の密度に圧縮固化する
と共に外周部の溶製アルミニウム合金の高さの変化に対
応する体積分を主として外周部形成用金型に設けられた
朶起形成用空隙への材料の流動による突起の形成によっ
て吸収し、かつ溶製アルミニウム合金と粉末アルミニウ
ム合金とを強固に結合せしめることを特徴とするアルミ
ニウム合金部品の製造法である。

粉末鍛造法は粉末の冷開成形体を加熱焼結したのち、所
定の形状に鍛造成形する方法である。

この方法において高さ方向のみの圧縮変形を行う方法を
コイニング法とよび、水平方向にも大きな変形を加えて
形状を成形する方法を狭義の遥造法（フォージング法）
とよばれている。従来のこのような粉末鍛造法では、冷
開成形体の密度が７０−９０％であり鍛ａ後の密度が９
９％以上であるため、この密度変化量に伴う体積変化を
成形体の軸方向の圧縮のみの加工によって、バランスさ
せていた。したがって、本発明の対象とするような２智
の部品を？Ｇａ１ｘ＋工しようとすると、粉末材の圧縮
固化に必要な軸方向の変形を分の溶製材の体積が行き場
を失うためパリを出すなどの方法を考える必要があるが
、粉末材はパリをださず溶製材のみパリをだすことは従
来の設計では事実上不可能であった。これに対し本発明
は、粉末材はコイニング法でのみ圧縮固化し、溶製材は
フォージング法で変形させることでこの問題を解決した
ものである。

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。第１
図は本発明の″＝Ｊ！施態様全態様に従って説明する概
略図である。本発明ではまず、ＩｉＪ常の方法で金型の
臼（ダイ）３のサイズに合せて予備成形した溶製アルミ
ニウム合金材からなる外周部１の内側に、内周部２とす
る粉末冶金アルミニウム合金材を外周部１の場合と同様
に予め粉末成形体としたものを設置してプリフォームと
する。この時の内周部材の圧縮は理論密度の７０〜９０
％程度としておく。第１図の（ａ）及び（ｂ）に外周部
予備成形体１と内周部粉末成形体２からなるプリフォー
ムの軸方向断面図及び横１新面図を示す。

このように外周部と内周部を各々成形体とした１、２を
組合せて、材料に応じた温度例えば５５０〜５００°Ｃ
程度に加熱し、これを同図（Ｃ）又は（ｅ）に示すよう
に金型のダイ３内に配置する。

６はコアである。

なお内周部を予め成形体とせずに原料粉末そのま、まを
用いる場合は、ダイ３、下杵（下バンチ）４とコア６で
形成されるダイ３内の空間に１ず外周部予備成形体１を
設置し、これとコア６との間の空間内に原料粉末を充て
んする。

ここで同図（Ｃ）に示す金型ではダイ３の内周に沿って
軸方向に複数個の切シ欠き部分があシ、金型内にセット
された外周部予備成形体１との間に切り欠き部分で空隙
７ができるようにしである。また同図の（ｅ）に示す金
型ではダイ３の上部にダイ５の内径よシ大きい内径部分
を有する分割された上杵（上バンチ）５′を取り付けて
あシ、金型内にセットされた外周部予備成形体１と上パ
ンチ５′との間に空隙７ができるようにしである。

次に、同図の（ｃ）　、　（ｅ）に示すように、ダイ３
又は分割された上パンチ５′の内径に合致する上杵（上
パンチ）５を押し下げてプリフォームを圧縮固化する。

破線は圧縮固化１ｉｉｌのプリフォームの高さを示す。

このとき同図の（Ｃ）では上バンチ５とダイ３の間に、
また同図の（ｅ）では上バンチ５と分割された上パンチ
５′の間に、それぞれ空隙７が形成されるようにしであ
るので、上パンチの押し下げにより外周部予備成形体１
の軸方向長さ（高さ）変化に対応した体積分は、同図の
（ａ）に矢印で示すようにこの空隙７の方へ移動してゆ
く。そして同図の（ｃ）の構成からは同図の（ｆ）に示
す部品が、同図の（ｅ）のＪｆ４成からは同図の伝）に
示す部品が得られる。

このようにすることで、内周部の粉末冶金アルミニウム
合金材はコイニング法で軸方向にのみ圧縮固化し、外周
部の溶製アルミニウム合金材はフォージング法で、つま
り軸方向と共に水平方向にも変形されて成形され、外周
部のみが突起を形成した２層部品を実現でき、この突起
形成により、外周部のその他の部分は所定寸法に精度良
く加工できている。

なお第１図（ｅ）では上パンチを５と５′に分割して空
隙を形成する例で説明したが、ダイ３と分割された上バ
ンチ５Ｉを一体に成型したダイを用いてもよい。またこ
のような外周部の突起は第１図（ｃ）　、　（θ）のよ
うに側面部、上縁部であってもよいし、あるいは下縁部
であってもよい。

第２図は本発明の他の突流態様を工程順に説明する概略
断面図である。この例では同図の（ａ）に示すようにダ
イ３の上部にダイ８を設けである。これは内周部材２を
粉末で充てんする際の、充てん量を増軟するための補助
ダイである。外周部の予備成形体１と内周部の原料粉末
２をダイ５の内部に図示のようにセットし、上バンチ５
を押し下げて圧縮固化し、同図の（ｂ）　、　（Ｃ）に
断面図を示すような部品を製造できる。なお、ｉｇ２図
において第１図と共通する符番は第１図のものと同様の
作用構成の部分を示す。

本発明に用いる内周部の粉末冶金アルミニウム合金や、
外周部の溶製アルミニウム合金の組成や調整法は通常の
公知技術によればよく、特に隈定されるところはない。

予備成形体の製造も常法によればよい。又、アルミニウ
ム合金には他の金属元素の他にセラミックス粒子等を含
有するものも含まれる。

〔実施例〕

実施例１ 表１に示した各組成の急冷凝固アルミニウム合金粉末を
冷間で成形して密度８０％の粉末成形体をつくり、第１
図に示すように円筒形の溶製アルミニウム合金（５０５
２アルミニウム合金）予備成形体内に配置して４５０°
ＣＶｃ７Ｊｌ］熱した後、第１図の（Ｃ）に示すような
金型を用いて圧縮固化して第１図の（ｆ）に示す部品を
得た。このときの高さ方向の圧下率は２０％であシ、外
周部の縦方向に設けられた突起の体積は溶製アルミニウ
ム合金の体積の２０％である。金型に油性の黒鉛潤滑剤
をよく均一に倹布したのちに圧縮固化して得られた部品
は、粉末冶金アルミニウム合金と溶製アルミニウム合金
との界面も強固に結合しており、内周部には：ＩＩｔｉ
ｆｆ耗性にすぐれた粉末冶金アルミニウム合金が均一に
存在することによって優れた特性を有する２層合金部品
となった。

表１ 本寅施例１で得られた部品の寸法精度と歩留シを、 従来の押出法によるものと比べて表２に示す。

表２ 実施例２ 表３に示すように、実施例１の内周部原料とし７’ＣＮ
１１１〜３の急冷凝固アルミニウム合金にセラミック粒
子を添加した各混合粉末Ｎ１１７〜９を各々４００″Ｃ
に加熱した後、第２図（ａ）に示した構成で同筒形の溶
製材（６０６３アルミニウム合金）をセットした金型と
コアと溶製材の間に充填し、密度９９％以上に圧縮固化
して第１図の（ｅ）の形状の部品を得た。実施例１と同
様に２層が強固に結合し、寸法精度の良い２１４合金部
品が得られた。

表３ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は内周部が、１゛６性１１Ｈ
な粉末冶金アルミニウムで外周部は安価な溶製アルミニ
ウムα位からなるλＵ合部品を内周部と外周部の結合注
良く、しかも寸法精度、歩＋ｒ７り共に良く実現できる
有４．ｌｊな製法で冷、るに加え、従来法では袖に直角
な断面の形状が同一のものしか得られなかったのに対し
、木ブ＾明では外周部に突起を有する形状の部品が作製
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

りｌ　１　ｊｄは本発明の方法を工程を１０って説明す
る概略図であり、第２図は本発明の別の実施ｊ諜様を説
明する概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周部が溶製アルミニウム合金で内周部が粉末冶
   金アルミニウム合金からなる２層部品であつて、外周部
   に突起を有する部品の製造法において、金型内の外周部
   に溶製アルミニウム予備成形体を、内周部に原料粉末又
   は原料粉末成形体を設置し、該原料粉末又は原料粉末成
   形体を理論値の９９％以上の密度に圧縮固化すると共に
   外周部の溶製アルミニウム合金の高さの変化に対応する
   体積分を主として外周部形成用金型に設けられた突起形
   成用空隙への材料の流動による突起の形成によつて吸収
   させ、かつ溶製アルミニウム合金と粉末冶金アルミニウ
   ム合金とを強固に結合せしめることを特徴とするアルミ
   ニウム合金部品の製造法。
2. （２）上記外周部の突起が部品上端面又は下端面のいず
   れか一方にのみあつて、上記外周部形成用金型の臼又は
   分割された上杵に突起形成用空隙が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造法。