JPH024904A

JPH024904A - 粉末冶金により生産される半製品から、アルミニウム合金製の横方向への高延性を有する耐熱性未完成製品を製造する為の方法

Info

Publication number: JPH024904A
Application number: JP64000873A
Authority: JP
Inventors: Malcolm Couper; マルコム　クーパー
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1989-01-05
Publication date: 1990-01-09
Also published as: US4921664A; CH675089A5; EP0328898A1

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】〔技術分野〕溶融物を速い冷却速度で霧状に飛散させることにより得
られる粉末から製造される耐熱性アルミニウム合金製物
体があるが、これは、通常の凝固条件下においては許容
されない、例えばＦｅ、　Ｃｒ、Ｖの様な合金構成部分
を比較的多く含有する。

本発明は、アルミニウム合金に基づき、改善された物理
特性を有する成形体の製造に関するものである。

本発明は特に、粉末冶金により生産される半製品から、
アルミニウム合金製の横方向への高延性を有する耐熱性
ワークピースを製造する為の方法に関するものであるが
、その場合、最終合成物の合金粉末又は、種合金粉末の
混合物は、先ず１５００乃至５０００バールの圧力下に
おいて等静圧的に冷間プレスされ、それにより得られる
スラツプは、押出し機の排気鐘内における熱間プレスに
より再度焼しめられ、引続き間隔をあけずに半製品に押
し出し成形され、半製品の１つが次の成形の為に切離さ
れる。

技術水準については、下記の文献が引用されている。

「高延性粉末冶金アルミニウム合金Ｊ　Ｍ、Ｊ、Ｋｏｃ
ｚａｋ及びＧ、Ｊ、Ｈｉｌｄｅｍａｎ著、ＴＭＳ−Ａ　
Ｉ　ＭＥ、　１９８２．６１−８６頁：ｒ高延性粉末冶金アルミニウム合金の疲労」Ｍ、Ｒａｆ
ａｌｉｎ　、　Ａ、Ｌａｗｌｅｙ及びＭ、Ｊ、Ｋｏｃｚ
ａｋ著前記文献中前記文献中図に注意を払うべきである
。

粉末冶金製法によるワークピースの製造は、通常、スラ
ップ又は、レール状物体部分を主軸（多（の場合回転軸
）方向に圧縮すること及び後に鍛造することにより行わ
れる。これについては、当該文献中の第１乃至第１図を
参照されたい。

第１図には、圧縮プロセスが遠近法により図示されてい
る。アルミニウム合金粉末は、プレスにより、コンパク
トな物体１に圧縮される。外側に集められる圧力は、矢
印で示されている。この種、の物体１は、多くの場合、
熱間プロセスにより製造され、通常、シリンダ状の形を
有している。しかし、第一プロセスは、冷間プレス又は
、等静圧的冷間プレスである（図示されていない）。

第２図は、押出し成形プロセスを遠近法により示す図に
関するものである。外側から作用する圧力は、再度、矢
印で示されているが、該矢印は、押出し成形方向及び物
体の縦軸に一致する。２は、すでに一部分圧縮された通
常のシリンダ状の形を有する１本のレール状スラングで
ある。３は、通常円形の横断面を有する圧縮の結果得ら
れた押出し成形物である。４はシリンダ状棒部分を示し
ている。

第３図には、圧縮プロセスが遠近法を用いて示されてい
る。破線で示されている縦長なシリンダ状棒部分４は、
軸方向の圧力（矢印で示されている）により、鍛造され
たシリンダ状未加工鋳造品５の為に平坦な円板の形に変
形される。

第４図は、鍛造プロセスを遠近法を用いて示す図に関す
るものである。図示されていない未加工鋳造品５（第３
図）は、後続のプロセス（破線の矢印で示されている圧
力）により、型鍛造され、完全な回転体６に変形される
。

これらの技術の場合、変形は、どのプロセスにおいても
実際、車軸的に行われる。つまり、初回の圧縮（第１図
）の際の最初の圧力方向において、又は押出し成形方向
（第２図）において行われる。

その結果、仕上げられたワークピースは、異方向性を示
し、種々の方向に非常に異なった物理的特性を示す。粉
末冶金により作られる高耐熱性合金は、通常、変形が非
常に困難である。例えば低温場合、該高耐熱合金の延性
がわずかである故に、型充填性が悪く、ひびの入る確率
が高い。押出し成形プロセスを断念すれば、変形が十分
でなくなる。すべての方向における延性は、非常に低い
。

押出し成形プロセスを導入した場合、縦方向（押出し成
形方向）における延性は要求を満たしているが、押出し
成形方向に対し横方向への延性は非常に低い。しかし、
回転体の場合、稼動時の主応力は、よりにもよって、押
出し成形方向及び圧縮、方向に対し垂直な平面上へかか
る。更に、延性は、中心から縁へ向けて著しく異なって
いる。物体は、異方向性状態にあり、これは、稼動時に
物体を最大限利用する際の障害となる。以下の２例がこ
れを明示している。

技術水準例Ａ：原材料として、７０μｍまでの粒度の以下の組合わせの
霧状飛散により得られた合金粉末が使用される。

Ｆｅ＝８重量パーセントＺｒ＝２重量パーセントへ２−残り粉末は、アルミニウムカプセル中へ充填され、真空状態
下における加熱によりガス抜きされ、型を用いた車軸熱
間プレスにより圧縮される。アルミニウムカプセルは、
機械により除去され、ワークピースは、型を用いて圧縮
されることにより直径１２０ｍ１、高さ５０鶴の平坦な
ホットケーキ状の円板に再鍛造される。

円板から試料部分が切取られ、室温で物理的な試験が行
われた。

引張り試験の結果は、下記の如くである。

３方向すべてにおける弾性限界：４２５ＭＰａ軸方向の
延性、核（中央）　　　　　　　０　％軸方向の延性、
核（円周）２．５％ラジアル方向の延性（核）　　　　　　　１　％ラジア
ル方向の延性（縁）　　　　　　　４　％接線方向の延
性（核）２．５％接線方向の延性（縁）　　　　　　　　　５　％核に見
られる延性値は、３方向すべてにおいて不十分であるが
、回転体の中央には、周知の如く稼動時の回転運動の際
に最大応力がかかるので、この問題はますます重大であ
る。

技術水準例Ｂ：原材料として、７０μｍまでの粒度の以下の組合わせの
霧状飛散により得られた合金粉末が使用される。

Ｐｅ＝８重量パーセントＺｒ＝２重量パーセントＭｏ＝７重量パーセントＡＩ＝残り粉末は、例Ａに基づきアルミニウムカプセル中へ充填さ
れ、真空状態下で熱間プレスされる。ワークピースは、
スラツプとして押出し機中へ挿入され、減速比１０：１
で棒状物体に圧縮される。

棒部分は、型を用いて、直径１００＋ｕ、高さ４５鶴の
ホットケーキ状の円板に再鍛造される。

円板から取出された引張り試料は、室温において下記の
値を示した：３方向すべての弾性限界　　　　　４１０　ＭＰａ軸方
向の延性（核）　　　　　　　　　　１　％軸方向の延
性（縁）　　　　　　　　　４　％ラジアル方向の延性
、核　　　　　　　１．５％ラジアル方向の延性、縁　
　　　　　　６　％接線方向の延性、核　　　　　　　
　　２　％接線方向の延性、縁　　　　　　　　　８　
％核に見られる延性は、３方向すべてにおいて相変わら
ず不良である。縁においては、必要とされる延性を備え
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、粉末冶金製法によるアルミニウム合金
製の耐熱ワークピースを製造する為の方法を提供するこ
とにあるが、その場合、ワークピースは、高い横方向の
延性と、３つの主方向すべてにおいて出来るだけ均一な
強度を備えている。

しかも、引張り試験において伸張として測定される主平
面（稼動時に主応力のかかる方向の平面）の延性は、少
くとも５％になっている。本方法は、ワークピースのひ
び割れやすさを考慮し、デリケートで危険な鍛造プロセ
スを用いずに行おうと言う意向のものである。

〔課題を解決する為の手段〕

この課題は、上述の方法により、半製品として四角形の
横断面を有するレール状物体を、少くとも６対１の減速
比を保持しながら圧縮し、該レール状物体から、何れの
熱変形も行わずに機械的処理によってのみ板状のプリズ
ム状棒部分を最終製品は至らしめることにより解決され
たが、その場合、最終製品の機械的主応力方向は、押出
し成形方向と、レール状物体の横断面の縦軸とを通って
広がっている平面に対し平行に位置している平面中に位
置する様に配慮される。

〔実施例〕

次に、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明
するに、第５図には、圧縮プロセスが遠近法を用いて示されてい
る。先づ、プレス機を用いてコンパクト物体１にアルミ
ニウム合金粉末が冷間及び／又は熱間プレスされる。圧
力は、矢印で示されている。

圧縮は、通常、真空状態下で、多くの場合、被覆として
薄壁状のアルミニウムカプセルを用いて行われる。

第６図は、押出し成形プロセスを遠近法を用いて図示し
ている。圧力は、矢印により示されている。圧力方向は
、レール状物体の縦軸及び押出し成形方向と一致してい
る。レール状スラッグ２は、すでに一部分圧縮されてい
る。７は、四角形の横断面を有する圧縮された押出し成
形物体、８は、押出し成形物体７のプリズム状棒部分で
ある。

第７図は、機械的な目の粗い処理（粗削り）を遠近法に
より示す図である。プリズム状の棒部分８は、破線で示
されている。

棒部分８は、機械処理工具９を用いた第１成形プロセス
（回転により行われる）下におかれる。

その場合、回転プロセス時に軸が押出し成形方向に対し
垂直に位置する様な状態、つまり棒部分８の主対称面（
プリズムの最大平面）に対し平行なうシアル平面に対し
垂直に位置する様な状態で処理される。この様にして先
づ機械処理されたシリンダ状の未加工鋳造品１０が出来
上る。

第８図には、機械的な仕上げ処理（仕上げ削り）が遠近
法により図示されている。機械処理工具９（この場合、
旋削バイト）は、未加工鋳造品（第７図の１０）を最終
的に成形する。１１は、機械処理（仕上げ削り）により
完成された合金回転体である。

実施例１：第５乃至第８図を参照のこと。

耐熱性アルミニウム合金から、コンプレッサ用の回転対
称型ワークピースが製造された。

アルミニウム合金は、下記の組合わせである：Ｆｅ＝８
重量パーセントＺｒ＝１重量パーセントＡβ−残り合金は、溶解され、５乃至７０μｍの粒度の粉末の為に
霧状に飛散される。粉末は、ゴム管内に充填され、ガス
抜きされ、３０００バールの圧力下で等静圧プレスされ
る。冷間プレスされた圧縮体１は、３８０顛の直径と、
５００顛の高さを有している。該圧縮体は、４０００バ
ールの圧力下で再度焼しめられ、レール状スラッグ２と
して、使用される。四角形（巾＝１６　Ｏｎ＋　；高さ
８０ｍ１）の横断面を有する押出し成形物７が作り出さ
れる。

減速比は、約９対１である。

押出し成形物７から長さ１６０ｍ１１のプリズム状棒部
分が切離される。次に、機械的処理工具９を用いた粗削
りによりシリンダ状未加工鋳造品１０が作られ、更に、
仕上げ削りにより、合金回転体１１が完成する。

室温で行われた引張り試験において測定された物理的値
は、下記の通りである。

３方向すべてにおける弾性限界：　４１５ＭＰａ軸方向
の（Ｗ出し成形方向に対し垂直且つレール状物体の主平
面における）延性：３％ラジアル方向の（押出し成形方
向に対し垂直且つレール状物体の主平面における）延性
：６％ラジアル方向の（押出し成形方向に対し平行な）
延性二８％接線方向の（押出し成形方向に対し平行な）延性：８％接線方向の（押出し成形方向に対し垂直且つレール状物
体の主平面における）延性：６％回転体１１の核と縁と
の間に延性の差異は認められない。従って稼動の為に基
準となる核の延性値は、ラジアル方向においても又接線
方向においても６乃至８％の範囲内で変動する。

実施例２第５乃至第８図参照のこと。

耐熱性アルミニウム合金から、熱機械用の回転対称なワ
ークピースが仕上げられる。アルミニウム合金は、下記
の組合わせである：Ｆｅ＝　１０重量パーセントＭｏ＝２重量パーセント１１−残り合金は、溶解され、粒度４乃至６５μｍの粉末に霧状飛
散される。粉末は、直径２７５隨、高さ３００１ＩＩ１
１の軟質アルミニウムから成る薄壁カプセル中へ充填さ
れ、ガス抜きせすに車軸圧力により圧縮体１に熱間プレ
スされる。その後、アルミニウムカプセルは、ねじ切り
により機械的に除去され、物体は、スラツジ２として２
８０１ｍの排気鐘直径の押出し機中へ挿入され、四角形
の横断面（中−１２０１量；高さ−５（１＋ｍ）を有す
るレール状物体７によりプレスされる。減速比は、１０
対１である。レール状物体７から長さ１２０顛のプリズ
ム状棒部分８が切離され、それから実施例１に基づき未
加工鋳造品１０が、更に完全な回転体１１が作られる。

室温で行われた引張り試験の結果は、以下の通りである
：３方向すべての弾性限界：　　　　４２０ＭＰａ３方向
すべての引張り強度：　　　４７０ＭＰａ押出し成形方
向に対し垂直な延性及びレール状物体の主平面に対し垂
直な延性：　　　３％押出し成形方向に対し垂直な延性
及び、レール状物体の主平面に見られる延性：　　　９
％押出し成形方向に対し平行な延性：１５％延性は、ワ
ークピースの核においても縁領域においても同じ値であ
る。稼動の為の基準となる延性値は、回転体１１の主平
面（ラジアル平面）において９乃至１５％の範囲となり
、この種の材料としては、傑出したものとして類別され
る。

本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明は、基本的には、何れの粉末冶金により作られる
耐熱アルミニウム合金に対しても使用出来る。

最終合成合金粉末又は、種合金粉末の混合物は、先づ１
５００乃至５０００パールの圧力下で等静圧的に冷間プ
レスされ、これにより得られたスラップ２は、押出し機
の排気鐘内で熱間プレスにより再度焼しめられ、続いて
半製品に押出し成形される。次に半製品の１つが後続の
成形の為に切離される。半製品として四角形の横断面を
有するレール状物体７が少くとも６対１の減速比を保持
しながら圧縮され、そこから、板状のプリズム状棒部分
８が切離され、何れの熱変形も行わずに、機械処理によ
り最終製品に仕上げられる。最終製品の物理的な主応力
方向は、押出し成形方向と、レール状物体７の横断面縦
軸との間に広がる平面に対し平行に位置している平面上
へ位置する様に配慮される。

本方法の利点は、特に、稼動時に主応力がか＼る平面の
延性を著しく高められることにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、圧縮プロセスを遠近法で示す図。第２図は、押出し成形プロセスを遠近法で示す図。第３図は、圧縮プロセスを遠近法で示す図。第４図は、仕上がったワークピースを用いた鍛造プロセ
スを遠近法で示す図。第５図は、圧縮プロセスを遠近法で示す図。第６図は、押出し成形プロセスを遠近法で示す図。第７図は、機械的な目の粗い処理（粗削り）を遠近法で
示す図。第８図は、機械的な仕上げ処理（仕上げ削り）を遠近法
で示す図。１・・・・物体、２・・・・スラップ、３．７・・・・押出し成形物体、４．８・・・・棒部分、５．１０・・・・未加工鋳造品、６．１１・・・・回転体、９・・・・機械処理工具。

Claims

【特許請求の範囲】

粉末冶金により生産される半製品から、アルミニウム合
金製の横方向への高延性を有する耐熱性ワークピースを
製造する為の方法にして、前記場合、最終合成合金粉末
又は、種合金粉末の混合物は、先づ１５００乃至５００
０バールの圧力下において等静圧的に冷間プレスされ、
前記それにより得られるスラッグ（２）は、押出し機の
排気鐘内における熱間プレスにより再度焼しめられ、引
続き間隔をあけずに半製品に押出し成形され、前記半製
品の１つが次の成形の為に切離されており、半製品とし
て、四角形の横断面を有する１本のレール状物体（７）
が少くとも６対１の減速比を保持しながらプレスされ前
記レール状物体から、板状のプリズム状棒部分（８）が
切離され、他の何れの熱変形も行わずに機械処理によっ
てのみ最終製品に至るしめられており、前記場合、前記
最終製品の物理的主応力方向は、前記押出し成形方向と
、前記レール状物体（７）の横断面の縦軸とを通って広
がっている平面に平行に位置している平面内に位置する
様に配慮されていることを特徴とする方法。