JPH02129348A - 快削高力アムミニウム合金材の製造方法 - 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、高速切削加工においても、切屑が細かく分断
し、切屑処理性に優れ、しかも強度に優れた快削高力ア
ルミニウム合金材の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来より切削加工用高力アルミニウム合金として、低融
点のｐｂやＢｉを含有させたＡｌＣｕ系のＪＩＳ２０１
１合金が知られている。材料の切削加を性は工具寿命の
他に仕上面粗さや切屑分断性および切削抵抗の点で評価
されるが、ｐｂやＢｉを含有させると、これらすべてが
改善されることが知られている。例えば細物軸頚は完全
自動旋盤で加工されることが多く、切削分断性が良好で
あることが必須である。

［発明が解決しようとする課題］ こうした中で、近年旋盤の回転数が３０００〜４０００
ｒ、ｐ、ｍ、から７０００〜８０．ＯＯｒ、ｐ、１１．
に高速化されるのに伴い、切屑が連続化しやすくなるの
で、ＪＩＳ２０１１合金では安定して切屑分断性の良好
な材料を供給することができない。そこで、本発明の目
的は７０００ｒ、ｐ、ｍ、以上の高速切削においても切
削処理性が良い材料の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の課題を解決するため、種々の研究を重ねた結果、
ｐｂおよ１びＢ１を増量し、かつ十分な均質化処理、強
加工度の間接熱間押出、適正な溶体化処理・焼入れ、こ
れに続く冷間加工および時効処理により、マトリックス
を強化させ、切屑分断性を改善できることを発見し、本
発明を完成した。

すなわち、本発明はＣｕ　　５．０〜６．５％、ｐｂｏ
、５〜０．８％、Ｂｉｏ、５〜０．８％、Ｓ　ｉ　０．
０５〜０．２５％、Ｆ　ｅ　０．１５〜０．４０％を含
有し、残部Ａｌと不＝Ｉ避不純物からなるアルミニウム
合金を鋳造し、５１０〜５４０°Ｃで２〜４８時間均質
化処理後、９５％以上の加工度で間接熱間押出し、軟化
、冷間引抜加工し、５１０〜５４０℃で溶体化処理後水
焼入れし、加えて１〜ｌＯ％の加工度で引抜加工し、さ
らに時効処理する快削高力アルミニウム合金材の製造方
法である。

上記の合金組成および製造条件の限定理由は下記のとお
りである。

Ｃｕ：合金材の強度向上に効果がある。５％未満では十
分な強度が得られず、また６、５％を越えると各製造工
程での加工性が劣るとともに延性も低下する。

Ｐｂ５Ｂｉ：切削熱で溶融する低融点金属で、脆化作用
や切欠作用を与える上に、溶融時の体積膨張によりアル
ミニウム相の内部応力を高めるため切屑の分断も促進す
る。また、潤滑作用により、工具寿命の向上も期待され
る。規格下限未満では切屑の分断性が悪く、規格上限を
越えると、Ｐｂ、Ｂｉが均一分散しに＜＜、効果的でな
い。

Ｓｉ、Ｆｅ：規格下限未満では材料がねばく切屑の分断
性が劣る。一方、規格上限を越えても切屑分断性がより
改善されることはなく、Ａｌ−Ｆｅ系もしくはＡｌ−Ｆ
ｅ−８ｉ系の比較的大きな化合物が増え、工具寿命を低
下させ、スクラッチ傷を発生しやすくする。さらに耐食
性及び靭性も劣化する。

均質化処理：鋳造時にデンドライト間に晶出した１ａ化
相を溶入化させるために、５１０℃以上にする必要があ
る。５４０℃を越えると、共晶温度に近づくため、共晶
融解の危険性が生じる。この効果は２時間未満では不十
分であり、また４８時間を越えても効果は向上せず、工
業的でない。

押出加工、直接押出では材料とコンテナ間の発熱が激し
く、押出材の表層部がグレングロスしやすい。したがっ
て間接押出が好ましい。押出加工度は９５％未満では鋳
塊組織がつぶれず、良好な製品が得られない。

溶体化処理＝５１０℃未満では溶体化が不十分で、切屑
分断性が劣るとともに、十分な強度が得られない。５４
０℃を越えると、共晶融解の可能性がある。

焼入れ後の引抜加工：加工度１％未満の引抜加工では寸
法精度が得られず、また１０％を越える加工度では切屑
の分断性が劣る。

［実施例］ 第１表に示す組成の各合金を溶解し、φ１１″のビレッ
トに連続鋳造した。鋳塊の均質化処理を所定の条件のも
とで行った後、φ１０″のビレットに外削した。つづい
て４００℃にビレットを加熱後、所定の径の棒に１０孔
で間接押出した。

そして、３５０℃で２時間軟化、４０％冷間引抜加工し
、溶体化処理、焼入れ後、再び冷間引抜加工した。さら
に、１６０℃で４時間時効処理し、得られた丸棒の材料
強度および切屑の分断性を比較検討した。強度は引抜加
工方向の引張試験により測定した。また、切屑の分断性
は７５００ｒ。

ｐ、＋＊、の高速旋盤により、平削りバイトを用いて、
長さ３０ＩＩＩｍの丸棒を加工し、この際に発生した切
屑　１００個当たりの質量を測定し、下記のように評価
基準とした。

Ａ−０〜２ｍｇ７１００個 Ｂ−２〜５ｍｇ／１００個 Ｃ−５〜１０ａ＋ｇ／１００個 Ｄ−１ｏ　〜ｍｇ／ｌｏｏ個 上記評価基準においてＡ、Ｂを合格、Ｃ，Ｄを不合格と
した。

又、以下に切削条件を示す。

平削バイト材質　超硬 切込み　　　　　　１ｍｖ 送り　　　　　　０．１ＯＩＩｎ＋／ｒｅｖ。

切削油　　　　　使用 第２表に以上の試験材の評価結果を示す。表中、σｏ２
：耐力、σＢ：引張強さ、δ：伸びである。

実施例Ｎｏ、１〜９の試料では各製造条件が特許請求の
範囲内のため、評価結果が良好で合格である。

これに対し、比較例Ｎｏ、１の試料では、５ｉ１Ｆｅｉ
が少ないため材料がねぼく、切屑の分断性に劣る。同様
にＮｏ、２でもＰｂ、Ｂｉの量が特許請求の範囲の下限
未満のため、切屑の分断性に劣る。一方、Ｎｏ、３の試
料では押出加工度が特許請求の範囲より小さいため、鋳
造組織が残る傾向があり良好でない上、溶体化処理温度
が低すぎるため、切屑がつながりやすい。Ｎｏ。

４の試料では、溶体化処理温度が高すぎたため一部の固
相が溶け、かつ焼入れ後の引抜加工度が大きすぎたため
、切屑分断性に劣る。Ｎｏ、５ではＣｕ１ｉｌが特許請
求の範囲の上限を越え、均質化処理温度も低すぎたため
、押出時の変形抵抗が大きく、肌の荒れた製品しか得ら
れなかった。Ｎｏ、６でもＰｂ、Ｂ１ｌ１が特許請求の
範囲の上限を越えたため、Ｐｂ、Ｂｉが凝集しやすくな
り、かつ均質化処理温度が高すぎたため、固相の一部を
溶かしたため、肌の荒れた押出材しか得られなかった。

このため、Ｎｏ、５およびＮｏ、６の試料については各
種評価は行わなかった。さらにＮ　ｏ、　７では切屑の
分断性は良好だが、Ｃｕｆｉｔが特許請求の範囲の下限
未満のため、強度が低い。Ｎｏ、８では５ｉｆｆｌ、Ｆ
ｅｆｊｌともに特許請求の範囲の上限を越えたため、鋳
造時に形成された比較的粗大な金属間化合物が多く、機
械的性質、切屑の分断性は良好であったが、材料表面上
に金属間化合物を起点とするスクラッチ傷が発生した。

したがって製品として好ましくない。

第２表 ニウム合金の加工時の切屑分断性が良く、切屑の形状も
細かいため、加工時の切屑の巻きつきが原因のトラブル
は全くなくなり、また、自動化を進めることが可能にな
る。したがって、切削能率の向上と省力化の促進により
、製造コストを大きく下げることができる。

特許出願人　住友軽金属工業株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃｕ５．０〜６．５％、Ｐｂ０．５〜０、８％、Ｂｉ０
   ．５〜０．８％、Ｓｉ０．０５〜０．２５％、Ｆｅ０．
   １５〜０．４０％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物か
   らなるアルミニウム合金を鋳造し、５１０〜５４０℃で
   ２〜４８時間均質化処理後、９５％以上の加工度で間接
   熱間押出し、軟化、冷間引抜加工し、５１０〜５４０℃
   で溶体化処理後水焼入れし、加えて１〜１０％の加工度
   で引抜加工し、さらに時効処理することを特徴とする快
   削高力アルミニウム合金材の製造方法。