JPH06278645A

JPH06278645A - 圧壊特性が優れたアルミニウム押出材

Info

Publication number: JPH06278645A
Application number: JP6694093A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yasuda; 善則安田; Ryuhei Masuda; 隆平増田; Masakazu Hirano; 正和平野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】押出材の一部を軟化させることによって初期
荷重を低減し、衝突時の荷重を小さくすることができる
圧壊特性が優れたアルミニウム押出材を提供する。【構成】本発明の圧壊特性が優れたアルミニウム押出
材は、その一部がＨｖ硬度で０ポイント以上軟化してい
る。この軟化処理の部分は、押出材の端部である。軟化
処理の手段としてはレーザー溶接による加熱がある。こ
の軟化処理の加熱温度は、7000系合金の場合は、自然時
効が生じない350℃以下、6000系合金の場合は、その固
相線温度以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輸送機器、特に自動車
の衝突時における乗車人員に対する衝撃及び損傷を低減
するための部材として好適の圧壊特性が優れたアルミニ
ウム押出材に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両・自動車等の輸送機には軽量化と共
に安全性が求められる。特に自動車においては、衝突し
た際の乗員に対する安全性を確保するための構造及び装
備が必要とされている。具体的には、衝突の際、前方の
エンジン部分又は後方のトランク部で衝突のエネルギが
吸収され、キャビン内の乗員に衝撃及び被害が及ばない
ようにする構造及び装備が要求され、この要求を満たす
ために、エンジン部分（フロント部）及びトランク部分
（リア部）は破損を想定した構造となっている。

【０００３】また、このエンジン部分及びトランク部分
には、サイドメンバーが配置されている。そして、従来
の自動車においては、衝突の際の衝撃を抑制するため
に、サイドメンバーのような構造材は先端側が変形しや
すいように先端部を後端部より細くするように設計され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム押出材をこのサイドメンバーのような部品に使用
する場合、押出材は一様な断面を有するという特徴を有
するため、押出加工後に、先端部が変形しやすくなるよ
うに、この押出材に特別な加工を施す必要があり、製造
工程が煩雑であるなど、製造上の問題があった。また、
このような先端部の加工を行っても、十分な圧壊特性が
得られなかった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、押出材の一部を軟化させることによって初
期荷重を低減し、衝突時の荷重を小さくすることができ
る圧壊特性が優れたアルミニウム押出材を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧壊特性が
優れたアルミニウム押出材は、その一部がＨｖ硬度で１
０ポイント以上軟化していることを特徴とする。この局
所的軟化の手段としては、加熱炉、アーク溶接又はレー
ザ溶接による局所的加熱がある。なお、本発明におい
て、アルミニウム押出材という場合は、アルミニウム又
はアルミニウム合金の押出材をいう。

【０００７】

【作用】押出材の長手方向に圧縮荷重を印加した場合
に、図１に示すように、この圧縮荷重は変位と共に変動
する。この場合に、圧縮荷重は先ず最初に極大値まで上
昇し、その後この極大値よりも低い値を中心として変動
する。この最初の極大値を示す荷重を初期荷重という。
図１に示す如く、初期荷重は変形に要する荷重として考
えられ、圧縮荷重が印加されると、初回の変形が生じた
後、座屈変形が繰り返される。

【０００８】初期荷重は、図２に示すように、引張り強
さ及び耐力等の強度に依存している。図２において、横
軸は引張り強さ及び耐力であり、縦軸は初期荷重であ
る。図２中、６０６３，６Ｎ０１，６０６１，７００３
はアルミニウム合金の種類（ＪＩＳ）であり、Ｔ５，Ｔ
６は熱処理の種類（ＪＩＳ）である。材料が軟化する
と、強度が低下するので、この図２に示すように、これ
らの材料の一部を軟化させることにより初期荷重を低下
させることが可能である。

【０００９】図３は図の水平方向に押出材に対し圧縮荷
重を印加した場合に軟化領域が押出材の中央である場合
（上図）と、軟化領域が押出材の端部である場合（下
図）とにおける変形挙動を示す模式図である。図３に示
す如く、押出材の中央を軟化処理した場合、押出材の両
端部側に向かって変形が規則的に進展していくため、変
形しにくい領域が押出材の両端部に存在する。一方、押
出材の端部を軟化処理すると、この軟化領域が優先的に
変形し、この変形が他方の端部に進行し、変形しにくい
領域がこの他方の端部にのみ存在する。このように、中
央部軟化処理材は、変形しにくく無駄となる領域の長さ
が端部軟化材の２倍となり、エネルギ吸収に有効な長さ
が短くなる。このため、軟化処理の位置は軟化処理方法
が簡単であることも考慮して、変形量の効率の点から押
出材の端部が望ましい。

【００１０】また、軟化の範囲を必要以上に広げると、
エネルギ吸収量が低下する。このため、軟化の範囲は初
期荷重が生じるのに必要な変形長さとする。即ち、硬度
（実際は耐力）が高いほど、エネルギ吸収量は高くな
り、エネルギ吸収材としては、良好な方向となる。この
ため、硬度が低い軟化領域はできるだけ少なくする必要
がある。一方、型材は形状によって特有のピッチをもっ
て逐次座屈を繰り返すので、そのピッチの長さを軟化範
囲の基準として採用できる。即ち、軟化の範囲は初期荷
重が生じる１段目の変形する長さ以下が望ましい。しか
し、硬度を例えば３段階に変化させることが可能であれ
ば、軟化の範囲をユーザの要求に応じて低荷重、中荷重
及び高荷重等のように３段階に変位させる場合等も考え
られる。

【００１１】軟化処理は、図４に示すように、7000系合
金の場合、350℃（実際の製品温度）を超えると自然時
効が生じて硬度が上昇し、軟化の効果がなくなる。ま
た、6000系合金においては、固相線より高い温度に加熱
すると、局部溶融が生じて欠陥が発生する。このため、
軟化加熱温度は、7000系合金の場合は350℃以下、6000
系合金の場合は固相線以下とすることが好ましい。な
お、6000系合金としては、6063、6N01、6061合金等があ
る。また、7000系合金としては、7N01、7063合金等があ
る。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について、具体的に説
明する。

【００１３】ＪＩＳ合金7003及び6N01を直径155mmのビ
レットに溶解鋳造した後、所定の均質化処理を実施し、
その後このビレットを外径が40mm、内径が37mmのパイプ
に押出した。

【００１４】次いで、所定の熱処理を実施した後、100m
mの長さに切断し、赤外線加熱炉内に、試験材の端部の
約10mmの部分のみを短時間加熱し、この部分を局部的に
軟化させた。軟化の状態は表面硬度を測定することによ
って行った。

【００１５】このようにして作製した供試材に対し、万
能試験機により圧縮試験を実施した。その結果、得られ
た初期荷重及び平均荷重を下記表１に示す。併せて、短
時間加熱した部分の硬度も表１に示す。また、代表的な
圧縮試験時の荷重−歪み曲線を図１に示す。表１に示す
ように、実施例１，２と比較例１とは組成が同一（ＪＩ
Ｓ7003）であるが、実施例１，２は初期荷重が比較例１
に比して低下している。また、実施例３，４と比較例２
とは組成が同一（ＪＩＳ6N01）であるが、この場合も実
施例３，４は比較例２に比して初期荷重が低い。なお、
実施例１と２及び実施例３と４は硬度が相互に異なるも
のである。このため、初期荷重に変化がある。

【００１６】また、引張り強さ及び耐力と初期荷重の関
係を示す図２のデータ及び下記表１に示すデータから、
加熱により軟化状態を調節し初期荷重を調整できること
がわかる。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱条件により初期荷重の調整が可能であるので、車体
構造に応じた初期荷重を選定でき、衝突時の乗員に対す
る衝撃を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮試験時の変位−荷重曲線を示すグラフ図で
ある。

【図２】初期荷重と強度との関係を示すグラフ図であ
る。

【図３】変形挙動を示す模式図である。

【図４】溶体化処理温度と、伸び、耐力及び引張り強さ
との関係を示すグラフ図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その一部がＨｖ硬度で１０ポイント以上
軟化していることを特徴とする圧壊特性が優れたアルミ
ニウム押出材。
【請求項２】前記軟化処理の手段が、加熱炉、アーク
溶接又はレーザー溶接による加熱であることを特徴とす
る請求項１に記載の圧壊特性が優れたアルミニウム押出
材。